Почти все известные элементы круглосуточно работают на благо здоровья человека. Минеральные соли обеспечивают постоянство кислотно-щелочного баланса и регулируют обмен веществ.
Активная роль минеральных солей в обменных процессах организма и регуляции его функций не оставляет сомнений в их необходимости. Эндогенный синтез их невозможен, ввиду чего они стоят особняком относительно других веществ подобной функциональности, например, гормонов и даже витаминов.
Управление жизненно важными процессами организма человека осуществляется путем поддержания кислотно-щелочного баланса, определенной концентрации тех или иных минеральных солей, взаимного соотношения их количества. Эти показатели влияют на активность и выработку гормонов, ферментов, определяют течение биохимических реакций.
Человеческое тело получает и использует практически все известные таблице Менделеева элементы, однако значение и функции большинства из них пока неизвестны. Принято разделение микроэлементов на две группы в зависимости от уровня их востребованности:
- микроэлементы;
- макроэлементы.
Все минеральные соли постоянно выводятся из организма, в той же мере они должны восполняться с пищей, иначе проблемы со здоровьем неизбежны.
Поваренная соль
Наиболее известная из минеральных солей, играющая важную роль на каждом столе, без присутствия ее не обходится практически ни одно блюдо. Химически представляет собой хлорид натрия.
Хлор участвует в образовании соляной кислоты, необходимой для пищеварения, защиты от глистной инвазии и являющейся составной частью желудочного сока. Недостаток хлора крайне негативно влияет на процесс переваривания пищи, провоцирует развитие мочевого отравления крови.
Натрий – крайне важный элемент, осуществляет регуляцию количества воды в организме, влияет на функционирование нервной системы человека. Удерживает в клетках тканей и кровеносной системе магний и известь. Играет ключевую роль в регуляции обмена минеральных солей и воды в организме, являясь основным внеклеточным катионом.
Калий
Калий вместе с натрием определяет функцию головного мозга, способствует его питанию глюкозой, поддерживает возбудимость мышечной и нервной тканей. Без калия невозможно сосредоточиться, мозг оказывается неспособен приняться за работу.
Необходимо влияние солей калия на переваривание крахмала, липидов, они участвуют в формировании мышц, обеспечивая их силу и крепость. Также он оказывает влияние на обмен минеральных солей и воды в организме, будучи основным внутриклеточным катионом.
Магний
Значение магния для человека и всех видов обмена веществ крайне велико. Помимо этого, он обеспечивает проводимость волокон нервных клеток, осуществляет регуляцию ширины просвета сосудов кровеносной системы, участвует в работе кишечника. Является протектором для клеток, укрепляя их мембраны и минимизируя последствия стрессовых воздействий. Соли магния обеспечивают прочность скелета и зубов, стимулируют выделение желчи.
Недостаток солей магния приводит к повышенной раздражительности, нарушениям таких функций высшей нервной деятельности, как память, внимание, расстройствам работы всех органов и их систем. Излишки магния организм эффективно выводит посредством кожи, кишечника и почек.
Марганец
Соли марганца предохраняют печень человека от ожирения, способствуют снижению уровня холестерина, принимают активное участие в обмене углеводов и жиров. Известно также их положительное влияние на функции нервной системы, выносливость мышц, процесс кроветворения, развитие костей. Марганец повышает свертываемость крови, помогает усвоению витамина B1.
Кальций
В первую очередь кальций необходим для формирования и развития костной ткани. Благодаря этому элементу происходит стабилизация мембран нервных клеток, а правильное количество его по отношению к калию обеспечивает нормальную деятельность сердца. Способствует он также усвоению фосфора, протеинов, а соли кальция в составе крови оказывают влияние на ее свертываемость.
Железо
Общеизвестна роль железа для процессов клеточного дыхания, поскольку он является составной частью гемоглобина и миоглобина мышц. Недостаток железа служит причиной кислородного голодания, последствия которого ударяют по всему организму. Особенно уязвим к этому фактору оказывается мозг, мигом теряющий работоспособность. Усвоение солей железа повышается с помощью аскорбиновой, лимонной кислоты, падает вследствие болезней пищеварительного тракта.
Медь
Соли меди работают в тесной связке с железом и аскорбиновой кислотой, участвуя в процессах кроветворения, клеточного дыхания. Даже при достаточном количестве железа дефицит меди приводит к малокровию и кислородному голоданию. Качество протекания процессов кроветворения и психическое здоровье человека также зависят от этого элемента.
Недостаток фосфора при обеспечении сбалансированного питания практически исключается. Однако следует учитывать, что излишек его неблагоприятно сказывается на количестве солей кальция и снабжении ими организма. В его сфере ответственности находятся процессы производства энергии и тепла из питательных веществ.
Формирование костной и нервной систем без фосфора и его солей невозможно, он также необходим для поддержания адекватной функции почек, печени, сердца, синтеза гормонов.
Фтор
Фтор является частью зубной эмали и костей и способствует сохранению их здоровья. Достаточное количество его солей в рационе беременной женщины уменьшает риск развития кариеса зубов ее ребенка в будущем. Велика их роль в процессах регенерации кожи, заживления ран, они улучшают усвоение железа организмом, помогают работе щитовидной железы.
Йод
Основная роль йода – его участие в работе щитовидной железы и синтезе ее гормонов. Некоторая часть йода находится в крови, яичниках и мышцах. Он укрепляет иммунную систему человека, участвует в развитии организма, помогает регулировать температуру тела.
Построение ногтей, кожных покровов и волос, нервной и мышечной тканей невозможно без солей кремния. Он также имеет большое значение для развития костной ткани и формирования хрящей, поддержания эластичности сосудистых стенок. Недостаток его создает риск развития сахарного диабета и атеросклероза.
Хром
Хром выполняет функцию регулятора инсулина, контролирует активность ферментной системы, занятой в обмене глюкозы, синтезе белков и жирных кислот. Недостаточное его количество может легко привести к диабету, а также является фактором риска в отношении развития инсульта.
Кобальт
Участие кобальта в процессах обеспечения поступления в мозг кислорода обязывает сделать на нем особый акцент. В организме представлен в двух формах: связанная, в составе витамина B12, именно в этом виде он и исполняет свою роль в синтезе эритроцитов; витаминонезависимая.
Цинк
Цинк обеспечивает протекание липидного и белкового обмена, является частью около 150 биологически активных веществ, вырабатываемых организмом. Крайне важен он для благополучного развития детей, поскольку участвует в формировании связей между клетками мозга, обеспечивает благополучное функционирование нервной системы. Также соли цинка задействованы в эритропоэзе, нормализуют функции эндокринных желез.
Сера
Сера присутствует практически везде в организме, во всех его тканях и моче. Недостаток серы способствует развитию раздражительности, нарушению функциональности нервной системы, развитию опухолей, кожных заболеваний.
Минеральные соли в водном растворе клетки диссоциируют на катионы и анионы; некоторые из них могут включаться в комплексы с различными органическими соединениями. Содержание неорганических ионов обычно не превышает 1 % от массы клетки. Катионы солей, такие как калий, натрий, обеспечивают раздражимость клеток. Кальций способствует сцеплению клеток между собой. Анионы слабых кислот отвечают за буферные свойства цитоплазмы, поддерживая в клетках слабощелочную реакцию.
Ниже в качестве примера приводится биологическая роль важнейших химических элементов клетки:
Кислород Компонент органических веществ, воды, анионов неорганических кислот
Углерод Компонент всех органических веществ, углекислого газа, угольной кислоты;
Водород Компонент воды, органических веществ, в форме протона регулирует кислотность среды и обеспечивает формирование трансмембранного потенциала;
Азот Компонент нуклеотидов, аминокислот, пигментов фотосинтеза и многих витаминов;
Сера Компонент аминокислот (цистеин, цистин, метионин), витамина В 1 и некоторых коферментов;
Фосфор Компонент нуклеиновых кислот, пирофосфата, ортофосфорной кислоты, нуклеотидтрифосфатов, некоторых коферментов;
Кальций Участвует в передаче сигналов в клетке;
Калий Влияет на активность ферментов белкового синтеза, участвует в процессах фотосинтеза;
Магний Активатор энергетического обмена и синтеза ДНК, входит в состав молекулы хлорофилла, необходим для сборки микротрубочек веретена деления;
Железо Компонент многих ферментов, участвует в биосинтезе хлорофилла, в процессах дыхания и фотосинтеза;
Медь Компонент некоторых ферментов, участвует в процессах фотосинтеза;
Марганец Является компонентом или регулирует активность некоторых ферментов, участвует в ассимиляции азота и в процессе фотосинтеза;
Молибден Компонент нитратредуктазы, участвует в фиксации молекулярного азота;
Кобальт Компонент витамина В 12 , участвует в азотфиксации
Бор Регулятор роста растений, активатор восстановительных ферментов дыхания;
Цинк Компонент некоторых пептидаз, участвует в синтезе ауксинов (растительных гормонов) и спиртовом брожении.
Существенным является не только содержание элементов, но и их соотношение. Так в клетке поддерживается высокая концентрация ионов К + и низкая Na + , в окружающей среде (морская вода, межклеточная жидкость, кровь) наоборот.
Основные наиболее важные биологические функции минеральных элементов:
1. Поддержание кислотно-щелочного равновесия в клетке;
2. Создание буферных свойств цитоплазмы;
3. Активация ферментов;
4. Создание осмотического давления в клетке;
5. Участие в создании мембранных потенциалов клеток;
6. Образование внутреннего и наружного скелета (простейшие, диатомовые водоросли).
2. Органические вещества
Органические вещества составляют от 20 до 30 % массы живой клетки. Из них примерно 3% приходится на долю низкомолекулярных соединений: аминокислот, нуклеотидов, витаминов, гормонов, пигментов и некоторых других веществ. Основную же часть сухого вещества клетки составляют органические макромолекулы: белки, нуклеиновые кислоты, липиды и полисахариды. В животных клетках, как правило, преобладают белки, в растительных - полисахариды. Существуют определенные различия в соотношении этих соединений и между клетками прокариот и эукариот (табл. 1)
Таблица 1
|
Соединение |
% от массы живой клетки |
|
|
Бактерии |
Животные |
|
|
Полисахариды | ||
2.1. Белки - важнейшие незаменимые азотсодержащие органические соединения клетки. Белковые тела играют решающую роль и в построении живой материи и в осуществлении всех процессов жизнедеятельности. Это –главные носители жизни, благодаря тому, что они обладают рядом особенностей, к числу наиболее важных из которых относятся: неисчерпаемое многообразие структуры и вместе с тем ее высокая видовая уникальность; широкий диапазон физических и химических превращений; способность в ответ на внешнее воздействие обратимо и закономерно изменять конфигурацию молекулы; склонность ко образованию надмолекулярных структур, комплексов с другими химическими соединениями; наличие биологической активности - гормональной, ферментативной, патогенной и др.
Белки представляют собой полимерные молекулы, построенные из 20 аминокислот * , расположенных в различной последовательности и соединенных пептидной связью (С-N-одинарная и С=N- двойная). Если количество аминокислот в цепочке не превышает двадцати, такая цепочка называется олигопептидом, от20 до 50 - полипептидом**, более 50 - белком.
Масса белковых молекул колеблется от 6 тыс. до 1 млн и более дальтон (дальтон - единица молекулярной массы, равная массе атома водорода –(1,674x10 -27 кг). В клетках бактерий содержится до трех тысяч различных белков, в организме человека это разнообразие возрастает до пяти миллионов.
Белки содержат 50-55% углерода, 6,5- 7,3% водорода, 15-18% азота, 21-24% кислорода, до 2,5% серы. В составе некоторых белков обнаружены фосфор, железо, цинк, медь и другие элементы. В отличие от других элементов клетки для большинства белков характерна постоянная доля азота (в среднем 16% от сухого вещества). Этот показатель используют при расчете белка по азоту: (масса азота × 6,25). (100: 16 = 6,25).
Молекулы белка имеют несколько структурных уровней.
Первичная структура - это последовательность аминокислот в полипептидной цепи.
Вторичная структура α-спираль или складчатая β-структура, которые формируются за счет стабилизации молекулы электростатическими водородными связями, которые образуются между -С=О и –NН -группами аминокислот.
Третичная структура - пространственная организация молекулы, определяемая первичной структурой. Она стабилизируется водородными, ионными и дисульфидными (-S-S-) связями, которые образуются между серосодержащими аминокислотами, а также гидрофобными взаимодействиями.
Четвертичную структуру имеют только белки, состоящие из двух или нескольких полипептидных цепей, она формируется при объединении отдельных белковых молекул в одно целое. Определенная пространственная организация (глобулярная или фибриллярная) необходима для высокоспецифичной работы белковых молекул. Большинство белков активны только в форме, обеспечиваемой третичной или четвертичной структурой. Вторичной структуры достаточно для функционирования лишь немногих структурных белков. Это фибриллярные белки, а большинство ферментов и транспортных белков имеют глобулярную форму.
Белки, состоящие только из полипептидных цепей, называют простыми (протеины), а имеющие в своем составе компоненты другой природы - сложными (протеиды). Например, в молекуле гликопротеинов содержится углеводныйфрагмент, в молекулу металлопротеинов входят ионы металлов и т.д.
По растворимости в отдельных растворителях: водорастворимые; растворимые в солевых растворах - альбумины, спирторастворимые - альбумины; растворимые в щелочах - глютелины.
Аминокислоты по своей природе амфотерны. Если аминокислота имеет несколько карбоксильных групп, то преобладают кислотные свойства, если несколько аминогрупп - основные. В зависимости от преобладания тех или иных аминокислот, белки также могут иметь основные или кислотные свойства. У глобулярных белков имеется изоэлектрическая точка - значение рН, при котором суммарный заряд белка равен нулю. При более низких значениях рН белок имеет положительный заряд, при более высоких - отрицательный. Поскольку электростатическое отталкивание препятствует слипанию белковых молекул, в изоэлектрической точке растворимость становится минимальной и белок выпадает в осадок. Например, белок молока казеина имеет изоэлектрическую точку при рН 4,7. Когда молочнокислые бактерии подкисляют молоко до этого значения, казеин выпадает в осадок и молоко "сворачивается".
Денатурацией белка называется нарушение третичной и вторичной структуры под действием изменения рН, температуры, некоторых неорганических веществ и т.д. Если при этом первичная структура не была нарушена, то при восстановлении нормальных условий происходит ренатурация - самопроизвольное восстановление третичной структуры и активности белка. Это свойство имеет большое значение при производстве сухих пищевых концентратов и медицинских препаратов, которые содержат денатурированный белок.
*Аминокислоты-соединения, содержащие одну карбоксильную и одну аминную группы, связанные с одним атомом углерода, к которому присоединена боковая цепь - какой-либо радикал. Известно более 200 аминокислот, но в образовании белков участвуют 20, называемых основными или фундаментальными. В зависимости от радикала аминокислоты делятся на неполярные (аланин, метионин, валин, пролин, лейцин, изолейцин, триптофан, фенилаланин), полярные незаряженные (аспарагин, глутамин, серин, глицин, тирозин, треонин, цистеин) и полярные заряженные (основные: аргинин, гистидин, лизин, кислые: аспарагиновая и глутаминовая кислоты). Неполярные аминокислоты гидрофобны, и построенные из них белки ведут себя как капли жира. Полярные аминокислоты гидрофильны.
**Пептиды могут быть получены в результате реакций поликондесации аминокислот, а также при неполном гидролизе белков. Выполняют в клетке регуляторные функции. Ряд гормонов (окситоцин, вазопрессин) являются олигопептидами. Это брадикидин (пептид боли) это опиаты (естественные наркотики - эндорфины, энкефалины) человеческого организма, которые обладают обезболивающим действием. (Наркотики разрушают опиаты, поэтому человек становится очень чувствительным к малейшим нарушениям в организме - ломка). Пептидами являются некоторые токсины (дифтерийный), антибиотики (грамицидин А).
Функции белков:
1. Структурная . Белки служат строительным материалом для всех органелл клетки и некоторых внеклеточных структур.
2. Каталитическая. Благодаря особому строению молекулы или наличию активных групп многие белки обладают способностью каталитически ускорять ход химических реакций. От неорганических катализаторов ферменты отличаются высокой специфичностью, работой в узких температурных рамках (от 35 до 45° С), при слабощелочном рН и атмосферном давлении. Скорость реакций, катализируемых ферментами, намного выше скорости, обеспечиваемой неорганическими катализаторами.
3. Двигательная . Специальные сократительные белки обеспечивают все виды движения клеток. Жгутики прокариот построены из флагеллинов, а жгутики эукариотических клеток - из тубулинов.
4. Транспортная . Транспортные белки переносят вещества в клетку и из клетки. Например, белки порины способствуют переносу ионов; гемоглобин переносит кислород, альбумин - жирные кислоты. Транспортную функцию осуществляют белки - переносчики плазматических мембран.
5. Защитная . Белки-антитела связывают и обезвреживают чужеродные для организма вещества. Группа антиоксидантных ферментов (каталаза, супероксиддисмутаза) препятствует образованию свободных радикалов. Иммуноглобулины крови, фибрин, тромбин участвуют в свертываемости крови и тем самым останавливают кровотечения. Образование токсинов белковой природы, например, дифтерийного токсина или токсина Васillus turingiensis, в ряде случаев также можно рассматривать как средство защиты, хотя данные белки чаще служат для поражения жертвы в процессе добывания пищи.
6. Регуляторная . Регуляцию работы многоклеточного организма осуществляют гормоны белковой природы. Ферменты, управляя скоростями химических реакций, регулируют внутриклеточный метаболизм.
7. Сигнальная. В цитоплазматической мембране расположены белки, способные реагировать на изменения окружающей среды изменением своей конформацию. Эти сигнальные молекулы отвечают за передачу внешних сигналов в клетку.
8. Энергетическая . Белки могут служить резервом запасных веществ, используемых с целью получения энергии. Расщепление 1 грамма белка обеспечивает выделение 17,6 кДж энергии.
Человеческий организм – сложная система, включающая в себя множество элементов. Одним из существенных компонентов тканей и органов являются минеральные соли, которые занимают около 4-5 процентов от общей массы тела. Они участвуют в метаболических процессах, работе различных систем, являются важной составляющей биохимических реакций, результатом которых является образование жизненно необходимых человеку веществ. Организм пополняет запасы минеральных солей при употреблении пищи, а выводятся они с отходами жизнедеятельности, поэтому очень важно следить за их регулярным поступлением.
Залогом поддержания правильного баланса данных микро и макроэлементов является разнообразное питание.
Причины недостатка минеральных солей
Минеральные соли в организме – величина непостоянная. Их недостаток может очень пагубно сказаться на состоянии здоровья: нарушается нормальная работа органов и обменные процессы, снижается иммунитет, развиваются серьезные заболевания.
Причинами такого дисбаланса могут служить:
- отсутствие пищевого разнообразия;
- плохое качество воды, используемой для питья;
- патологии, ускоряющие вывод полезных веществ (например, внутренние кровотечения);
- прием препаратов, влияющих на усвоение различных элементов;
- экологические проблемы.
Значительное количество необходимых элементов можно найти в продуктах растительного происхождения – фруктах, зеленых овощах, бобовых и зерновых культурах. К примеру, пшенная и овсяная крупа являются лидерами по содержанию магния, капуста, горох и лимон – калия, картофель, морковь и бананы – марганца. Мясо и птица являются важными источниками меди, цинка и железа, а рыба и морепродукты – фосфора, йода и фтора.
Молочные продукты насчитывают в своем составе порядка двух десятков необходимых человеку солей – кальций, цинк, фтор и другие. При этом усвояемость элементов при употреблении данной группы продуктов максимальна. Так, 100-граммовый кусок сыра способен восполнить суточную норму человека в потреблении кальция.
Многие продукты содержат только отдельные элементы. Поэтому для поддержания их оптимального уровня в организме надо, чтобы рацион питания был разнообразным и включал в себя разные группы продуктов.
Минеральные соли в организме человека условно группируются на макроэлементы и микроэлементы.
Макроэлементы
Количество минеральных веществ, относящихся к данной группе, в организме человека довольно значительно.
Соли магния и кальция
Данные соединения принимают большое участие в работе пищеварительных органов, стимулируя обменные процессы в организме, а также способствуя выработке энергии. Кроме того, кальций является основой для строительства костной ткани и зубов, участвует в сокращении мышц, процессах свертывания крови. Магний же стабилизирует деятельность нервной системы, участвует в синтезе многих необходимых элементов.
Недостаток кальция может привести к нарушениям сердечной деятельности, хрупкости опорно-двигательного аппарата. Для взрослого человека достаточное количество кальция составляет около 1 г в сутки. Нехватка магния ведет к различным неврологическим нарушениям (бессонница, раздражительность, головокружение). Ежедневная норма поступления магния для взрослого – 0,3 г.
Соли натрия и фосфора
Фосфор выполняет функцию минерализации костей и зубов, способствует выработке гормонов, обеспечивающих функционирование всех важнейших систем организма. Соединения натрия поддерживают в норме артериальное давление и кислотно-щелочной баланс, входят в состав плазмы и межклеточной жидкости.
При нехватке фосфора может развиться анемия, снизиться мышечный тонус, деформироваться кости. Достаточное количество фосфора для взрослого – 1-1,5 г в сутки. Дефицит натрия ведет к образованию камней, загустению крови, нарушению работы сердца. Количество солей натрия, потребляемых ежедневно, не должно превышать 6 г.
Соли калия, хлора и серы
Ионы хлора принимают непосредственное участие в выработке соляной кислоты, которая имеет ведущее значение для работы ЖКТ, а также для поддержания кислотно-щелочного равновесия. Калий играет важную роль в расщеплении жиров и нормализации обменных процессов, выступает в качестве строительного материала для органов пищеварительной и эндокринной систем. Сера является составляющей некоторых аминокислот и вследствие этого принимает участие в строительстве большинства тканей организма.
Недостаток хлора проявляется в слабости, усталости, а в тяжелых случаях может вызывать поражения кожных покровов, потерю волос. При этом избыточное количество хлора в организме также опасно – повышается кровяное давление и возможно развитие патологических состояний дыхательной системы. Оптимальное суточное количество хлора – 4-6 г.
Дефицит калия является причиной падения умственной активности, гипотонуса мышц. Норма потребления калия – 2,5 г в сутки. При нехватке серы возможно развитие кожных заболеваний и различных опухолей. Количество серы, необходимое в сутки взрослому человеку – 0,5-1 г.
Микроэлементы
Относящиеся к данной группе минеральные соли в организме человека содержатся в сравнительно небольшом количестве, но их наличие является обязательным условием хорошего самочувствия и нормальной деятельности всех органов:
Соли железа и цинка
Соединения железа входят в состав некоторых белков, в частности гемоглобина, играя при этом важнейшую роль в переноске кислорода кровью ко всем системам организма. Также железо выступает одним из компонентов биохимических процессов. Цинк участвует в процессе выведения из организма углекислого газа при дыхании. Кроме того, данный элемент препятствует выпадению волос, стимулирует иммунные возможности организма.
Недостаток железа опасен развитием анемии. Необходимое количество железа для взрослого человека – 10-18 мг. Нехватка цинка может вызвать поражения кожи и глаз, выпадение волос, восприимчивость к инфекциям. Суточная норма цинка для взрослого – 7-12 мг.
Соли селена и меди
Соединения селена участвуют в антиоксидантных процессах, а также выработки гормонов. Медь наряду с железом задействована в обеспечении тканей и органов кислородом, а также в выработке энергии.
Дефицит селена проявляется в различных неврологических нарушениях, ухудшении состояния волос и кожных покровов. Суточная норма селена – 40-70 мг. Недостаточное поступление меди в организм может вызвать патологии сердечно-сосудистой системы, нарушения психики. В то же время переизбыток меди опасен заболеваниями нервной системы. Норма потребления меди для взрослого человека – 2 мг в сутки.
Соли марганца и йода
Марганец принимает активное участие в метаболизме, нормализует уровень холестерина, способствует нормальной свертываемости крови. Соли йода необходимы для стабильной работы щитовидной железы, отвечающей за эндокринные процессы в организме.
Недостаток марганца опасен снижением умственной активности, ослаблением мышц. Для поддержания нормального баланса данного микроэлемента достаточно его поступления в количестве 2-11 мг в сутки. Нехватка йода ведет к нарушению выработки гормонов, снижению общего иммунитета. Суточная норма йода – 0,2 мг.
Соли кобальта, фтора и молибдена
Кобальт участвует в формировании клеток кровеносной и нервной систем. Фтор усиливает прочность зубов и костей. Молибден участвует в метаболических процессах и в работе печени.
Суточная норма кобальта – не более 10 мг. При его нехватке повышается утомляемость, возникает анемия. Недостаток фтора проявляется в разрушении зубов, поражениях костей. Потребность во фторе составляет около 1-1,5 мг в сутки. Дефицит молибдена ведет к нарушениям зрения, неврологическим заболеваниям, снижению иммунитета. Необходимое количество молибдена – около 9 мг в сутки.
Минеральные соли в организме должны присутствовать в необходимом количестве, так как от этого зависит функционирование всех его систем. Залогом поддержания баланса микро и макроэлементов является полноценное разнообразное питание.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
Вопрос 1. Какие химические элементы входят в состав клетки?
В состав клетки входит около 70 элементов периодической системы Д. И. Менделеева. Из них основная часть (98"%) приходится на макроэлементы - углерод, водород, кислород, азот, которые вместе с серой и фосфором образуют группу биоэлементов.
На долю таких элементов, как сера, фосфор, калий, натрий, железо, кальций и магний, приходится только 1,8% веществ, входящих в состав Клетки.
Помимо этого и состав клетки входят микроэлементы йод (I), фтор (F), цинк (Zn), медь (Cu), составляющие 0,18% от общей массы, и ультрамикроэлементы - золото (Аи), серебро (Ан), платина (Р) входящие в состав клетки в количестве до 0,02%.
Вопрос 2. Приведите примеры биологической роли химических элементов.
Биоэлементы - кислород, водород, углерод, азот, фосфор и сера - являются необходимыми составными частями молекул биологических полимеров - белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот.
Натрий, калий и хлор обеспечивают проницаемость клеточных мембран, работу калий - натриевого (К/Nа-) насоса, проведение нервного импульса.
Кальций и фосфор являются структурными компонентами межклеточного вещества костной ткани. Помимо этого кальций является одним из факторов свертываемости крови.
Железо входит в состав белка эритроцитов - гемоглобина, а медь - в состав сходного с ним белка, тоже являющегося переносчиком кислорода, - гемоцианина (например, в эритроцитах моллюсков).
Магний является обязательной частью хлорофилла клеток растений. А мод и цинк входят в состав гормонов щитовидной и поджелудочной желез соответственно.
Вопрос 3. Что такое микроэлементы? Приведите примеры и охарактеризуйте их биологическое значение.
Микроэлементы - вещества, входящие в состав клетки в малых количествах (от 0,18 до 0,02%). К микроэлементам относятся цинк, медь, йод, фтор, кобальт.
Находясь в составе клетки в виде ионов и иных соединений, они активно участвуют в построении и функционировании живого организма. Так, цинк входит в состав молекулы инсулина - гормона поджелудочной железы. Йод - необходимый компонент тироксина - гормона щитовидной железы. Фтор участвует в образовании костей и эмали зубов. Медь входит в состав молекул некоторых белков, например гемоцианина. Кобальт является компонентом молекулы витамина В12, необходимого организму для кроветворения.
Вопрос 4. Какие неорганические вещества входят в состав клетки?
Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, наиболее распространенным является вода. В среднем в многоклеточном организме вода составляет до 80% массы тела. Помимо этого, в клетке находятся различные неорганические соли, диссоциированные на ионы. В основном это соли натрия, калия, кальция, фосфаты, карбонаты, хлориды.
Вопрос 5. В чём заключается биологическая роль воды; минеральных солей?
Вода является самым распространенным неорганическим соединением в живых организмах. Ее функции во многом определяются дипольным характером строения ее молекул.
1. Вода - универсальный полярный растворитель: многие химические вещества в присутствии воды диссоциируют на ионы - катионы и анионы.
2. Вода является средой, где протекают различные химические реакции между веществами, находящимися в клетке.
3. Вода выполняет транспортную функцию. Большинство веществ способно проникнуть через клеточную мембрану только в растворенном и воде виде.
4. Вода является важным реагентом реакций гидратации и конечным продуктом многих биохимических реакций, в том числе окисления.
5. Вода выступает как терморегулятор, что обеспечивается ее хорошей теплопроводностью И теплоемкостью и позволяет поддерживать температуру внутри клетки при колебаниях температуры и окружающей среде.
6. Вода является средой для жизни многих живых организмов.
Жизнь без воды невозможна.
Минеральные вещества также имеют важное значение для процессов, происходящих в живых организмах. От концентрации солей в клетке зависят ее буферные свойства - способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.
Вопрос 6. Какие вещества обусловливают буферные свойства клетки?
Внутри клетки буферность обеспечивается главным образом анионами Н2РО, НРО4-. Во внеклеточной жидкости и крови роль буфера играют карбонат-ион СО и гидрокарбонат-ион НСО. Анионы слабых кислот и щелочей связывают ионы водорода Н и гидроксид-ионы ОН благодаря чему реакция среды почти не меняется, несмотря на поступление извне или образование в процессе метаболизма кислых и щелочных продуктов.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ
Вопрос 1. Каковы отличия вклада различных элементов в организацию живой и неживой природы?
Тела живой и неживой природы состоят из одинаковых химических элементов, что объяснят единство их происхождения. Вклад химических элементов одинаков как для живой, так и для неживой природы.
Вопрос 2. Объясните, как физико-химические свойства воды проявляются в обеспечении процессов жизнедеятельности клетки и целостного организма.
Вода является жидкостью, обладающей уникальным сочетанием целого ряда важных физико-химических свойств.
Молекулы воды обладают высокой полярностью и образуют друг с другом водородные связи. В жидкой воде каждая молекула с помощью водородных связей соединяется с 3 или 4 соседними молекулами. Благодаря огромнейшему количеству водородных связей вода по сравнению с другими жидкостями имеет бóльшую теплоёмкость и теплоту испарения, высокую температуру кипения и плавления, высокую теплопроводность. Наличие таких качеств позволяет воде активно участвовать в терморегуляции.
Вода обладает низкой вязкостью и представляет собой подвижную жидкость. Причиной высокой подвижности воды является очень малое время существования водородных связей. Поэтому в воде постоянно происходит образование и разрушение большого количества водородных связей, что обусловливает данное свойство. Вследствие высокой текучести вода легко циркулирует по различным полостям организма (кровеносным и лимфатическим сосудам, межклеточным пространствам и т.д.).
В чём заключается биологическая роль воды; минеральных солей?
Ответы:
Вода является самым распространенным неорганическим соединением в живых организмах. Ее функции во многом определяются дипольным характером строения ее молекул. 1. Вода - универсальный полярный растворитель: многие химические вещества в присутствии воды диссоциируют на ионы - катионы и анионы. 2. Вода является средой, где протекают различные химические реакции между веществами, находящимися в клетке. 3. Вода выполняет транспортную функцию. Большинство веществ способно проникнуть через клеточную мембрану только в растворенном и воде виде. 4. Вода является важным реагентом реакций гидратации и конечным продуктом многих биохимических реакций, в том числе окисления. 5. Вода выступает как терморегулятор, что обеспечивается ее хорошей теплопроводностью И теплоемкостью и позволяет поддерживать температуру внутри клетки при колебаниях температуры и окружающей среде. 6. Вода является средой для жизни многих живых организмов. Жизнь без воды невозможна. Минеральные вещества также имеют важное значение для процессов, происходящих в живых организмах. От концентрации солей в клетке зависят ее буферные свойства - способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.
