العناصر الكيميائية ودورها. عناصر كيميائية مهمة بيولوجيا. المركبات غير العضوية

المغذيات الكبيرة المقدار. العناصر الدقيقة. العناصر الفائقة العناصر الكمية٪ كمية العنصر٪ الأكسجين 65 - 75 كالسيوم 0.04 - 2 كربون 15 - 18 مغنيسيوم 0.03 - 0.03 هيدروجين 8 - 10 صوديوم 0.02 - 0.03 نيتروجين 1.5 - 3 حديد 0.10 - 0.015 فوسفور 0.2 - 1 زنك 0.003 بوتاسيوم 0 ، 15 - 0.4 نحاس 0.0002 كبريت 0.15 - 0.2 يود 0.0001 كلور 0.05 - 0.1 فلور 0.0001

التخزين المؤقت هو قدرة الخلية على الحفاظ على تفاعل قلوي قليلاً لبيئة محتوياتها عند مستوى ثابت. قدرة الخلية على الحفاظ على تفاعل قلوي طفيف لبيئة محتوياتها عند مستوى ثابت. يتم تنفيذ دور المخزن المؤقت في الخلية بواسطة HPO 4 2- و H 2 PO 4 - أيونات ، في السائل خارج الخلية وفي الدم - بواسطة HCO 3 - أيونات.

وظائف الماء توفر تورم (مرونة) الخلية. يوفر تورم (مرونة) الخلية. يشارك في التنظيم الحراري ، (يحمي الخلية من التغيرات المفاجئة في درجة الحرارة ، من ارتفاع درجة الحرارة وانخفاض درجة حرارة الجسم). يشارك في التنظيم الحراري ، (يحمي الخلية من التغيرات المفاجئة في درجة الحرارة ، من ارتفاع درجة الحرارة وانخفاض درجة حرارة الجسم). يوزع الحرارة بالتساوي في جميع أنحاء الخلية. يوزع الحرارة بالتساوي في جميع أنحاء الخلية. يعزز حركة المواد في الخلية. يعزز حركة المواد في الخلية. يشارك في التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلية. يشارك في التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلية. يلعب دور المذيب. يلعب دور المذيب.

فيما يتعلق بالمياه ، المواد هي: ماء (Hydrophilic (اليونانية "hydr" و "filio" - ماء محب)) - مواد قابلة للذوبان في الماء (بعض الأملاح ، الأحماض الأمينية ، بعض البروتينات ، السكر ، إلخ). مسعور (اليونانية "hydr" و "phobos" - يخاف من الماء) - مواد غير قابلة للذوبان في الماء (دهون ، العديد من البروتينات).

المهام 1. ما ميزة هيكل جزيء الماء التي تجعله مذيبًا جيدًا؟ 1) الموصلية الحرارية الجيدة ؛ 1) الموصلية الحرارية الجيدة ؛ 2) صغر الحجم ؛ 2) صغر الحجم ؛ 3) الرابطة الأيونية. 3) الرابطة الأيونية. 4) قطبية الجزيئات. 4) قطبية الجزيئات.

المهام 2. يلعب الماء دورًا مهمًا في حياة الخلية ، حيث: 1) يشارك في العديد من التفاعلات الكيميائية. 1) يشارك في العديد من التفاعلات الكيميائية ؛ 2) يوفر رد فعل محايد من البيئة ؛ 2) يوفر رد فعل محايد من البيئة ؛ 3) يسرع التفاعلات الكيميائية. 3) يسرع التفاعلات الكيميائية. 4) مصدر للطاقة. 4) مصدر للطاقة.

المهام 5. ما هي سمات تركيب وخصائص جزيئات الماء التي تحدد دورها الكبير في الخلية؟ 5. ما هي سمات بنية وخصائص جزيئات الماء التي تحدد دورها الكبير في الخلية؟ 1) القدرة على تكوين روابط هيدروجينية. 1) القدرة على تكوين روابط هيدروجينية. 2) وجود روابط غنية بالطاقة ؛ 2) وجود روابط غنية بالطاقة ؛ 3) قطبية الجزيئات. 3) قطبية الجزيئات. 4) القدرة على تكوين روابط أيونية. 4) القدرة على تكوين روابط أيونية. 5) القدرة على تكوين روابط الببتيد. 5) القدرة على تكوين روابط الببتيد. 6) القدرة على التفاعل مع الأيونات. 6) القدرة على التفاعل مع الأيونات.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru/

الدور البيولوجي للعناصر الكيميائية في الكائنات الحية

1. الكلي والعناصر الدقيقة في البيئة وجسم الإنسان

إن الدور البيولوجي للعناصر الكيميائية في جسم الإنسان متنوع للغاية.

تتمثل الوظيفة الرئيسية للمغذيات الكبيرة في بناء الأنسجة والحفاظ على الثبات الضغط الاسموزي، التركيب الأيوني والحمضي القاعدي.

العناصر النزرة ، كونها جزء من الإنزيمات والهرمونات والفيتامينات بيولوجيا المواد الفعالةكعوامل معقدة أو منشطات ، تشارك في التمثيل الغذائي ، وعمليات التكاثر ، وتنفس الأنسجة ، والتحييد مواد سامة. تؤثر العناصر النزرة بنشاط على عمليات تكون الدم ، واستعادة الأكسدة ، ونفاذية الأوعية الدموية والأنسجة. العناصر الكلية والصغرى - الكالسيوم والفوسفور والفلور واليود والألمنيوم والسيليكون تحدد تكوين العظام وأنسجة الأسنان.

هناك أدلة على أن محتوى بعض العناصر في جسم الإنسان يتغير مع تقدم العمر. لذلك ، فإن محتوى الكادميوم في الكلى والموليبدينوم في الكبد يزداد مع تقدم العمر. يلاحظ الحد الأقصى لمحتوى الزنك خلال فترة البلوغ ، ثم ينخفض ​​ويصل في الشيخوخة إلى الحد الأدنى. يتناقص محتوى العناصر النزرة الأخرى ، مثل الفاناديوم والكروم ، مع تقدم العمر.

تم تحديد العديد من الأمراض المرتبطة بنقص أو تراكم مفرط للعناصر النزرة المختلفة. يسبب نقص الفلور تسوس الأسنان ، نقص اليود - تضخم الغدة الدرقية المتوطن ، الموليبدينوم الزائد - النقرس المتوطن. ترتبط هذه الأنماط بحقيقة أن توازن التركيزات المثلى للعناصر الحيوية يتم الحفاظ عليه في جسم الإنسان - التوازن الكيميائي. يمكن أن يؤدي انتهاك هذا الرصيد بسبب نقص أو زيادة في العنصر إلى أمراض مختلفة.

بالإضافة إلى العناصر الأساسية الستة الرئيسية - الكائنات العضوية - الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والكبريت والفوسفور ، والتي تشكل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والأحماض النووية ، والعناصر الكبيرة "غير العضوية" - الكالسيوم والكلور ضروريان للتغذية الطبيعية للإنسان والحيوان . ، المغنيسيوم والبوتاسيوم والصوديوم - والعناصر النزرة - النحاس والفلور واليود والحديد والموليبدينوم والزنك ، وربما أيضًا (مثبت للحيوانات) والسيلينيوم والزرنيخ والكروم والنيكل والسيليكون والقصدير والفاناديوم.

نقص حميةعناصر مثل الحديد والنحاس والفلور والزنك واليود والكالسيوم والفوسفور والمغنيسيوم وبعض العناصر الأخرى ، تؤدي إلى عواقب وخيمةلصحة الإنسان.

ومع ذلك ، يجب أن نتذكر أنه ليس فقط النقص ، ولكن أيضًا وجود فائض من العناصر الحيوية ضار للجسم ، لأن هذا يعطل التوازن الكيميائي. على سبيل المثال ، مع تناول المنغنيز الزائد مع الطعام ، يزداد مستوى النحاس في البلازما (تآزر Mn و Cu) ، وينخفض ​​في الكلى (العداء). تؤدي زيادة محتوى الموليبدينوم في الطعام إلى زيادة كمية النحاس في الكبد. يؤدي وجود فائض من الزنك في الطعام إلى تثبيط نشاط الإنزيمات المحتوية على الحديد (تضاد الزنك والحديد).

المكونات المعدنية ، التي تعتبر حيوية بكميات ضئيلة ، تصبح سامة بتركيزات أعلى.

عدد من العناصر (الفضة ، الزئبق ، الرصاص ، الكادميوم ، إلخ) تعتبر سامة ، حيث أن دخولها إلى الجسم بكميات ضئيلة يؤدي إلى خطورة شديدة. الظواهر المرضية. ستتم مناقشة الآلية الكيميائية للتأثيرات السامة لبعض العناصر النزرة أدناه.

تم العثور على عناصر حيوية المنشأ تطبيق واسعفي الزراعة. تؤدي إضافة كميات صغيرة من العناصر الدقيقة - البورون والنحاس والمنغنيز والزنك والكوبالت والموليبدينوم - إلى التربة إلى زيادة إنتاجية العديد من المحاصيل بشكل كبير. اتضح أن العناصر الدقيقة ، من خلال زيادة نشاط الإنزيمات في النباتات ، تساهم في تخليق البروتينات والفيتامينات والأحماض النووية والسكريات والنشا. بعض العناصر الكيميائية لها تأثير إيجابي على التمثيل الضوئي ، وتسريع نمو وتطور النباتات ، ونضج البذور. تضاف العناصر النزرة إلى علف الحيوانات لزيادة إنتاجيتها.

تستخدم العناصر المختلفة ومركباتها على نطاق واسع كأدوية.

وبالتالي ، فإن دراسة الدور البيولوجي للعناصر الكيميائية ، وتوضيح العلاقة بين تبادل هذه العناصر والمواد الأخرى النشطة بيولوجيًا - الإنزيمات والهرمونات والفيتامينات تساهم في تكوين مواد جديدة. أدويةو تطور الأوضاع المثلىجرعاتهم للأغراض العلاجية والوقائية.

أساس دراسة خصائص العناصر ، وعلى وجه الخصوص ، دورها البيولوجي هو القانون الدوري لـ D.I. مندليف. الخصائص الفيزيوكيميائية، وبالتالي ، يتم تحديد دورها الفسيولوجي والمرضي ، من خلال موضع هذه العناصر في النظام الدوري لـ D.I. مندليف.

كقاعدة عامة ، مع زيادة شحنة نواة الذرات ، تزداد سمية عناصر هذه المجموعة ويقل محتواها في الجسم. من الواضح أن الانخفاض في الوفرة يرجع إلى حقيقة أن العديد من العناصر ذات الفترات الطويلة بسبب أنصاف أقطار ذرية وأيونية كبيرة وشحنة نووية عالية وتعقيد التكوينات الإلكترونية، انخفاض قابلية الذوبان للمركبات تمتصها الكائنات الحية بشكل سيء. يحتوي الجسم على كميات كبيرة من العناصر الخفيفة.

تشمل العناصر الكبيرة عناصر s من الفترات الأولى (الهيدروجين) والثالثة (الصوديوم والمغنيسيوم) والرابعة (البوتاسيوم والكالسيوم) ، وكذلك عناصر p من الثانية (الكربون والنيتروجين والأكسجين) والثالثة (الفوسفور ، الكبريت ، الكلور). كلهم حيويون. معظم العناصر s- و p المتبقية للفترات الثلاث الأولى (Li ، B ، Al ، F) نشطة من الناحية الفسيولوجية ، ونادرًا ما تكون عناصر s- و p ذات الفترات الكبيرة (n> 4) لا غنى عنها. الاستثناء هو عناصر s - البوتاسيوم والكالسيوم واليود. تشمل العناصر النشطة فسيولوجيًا بعض العناصر s- و p للفترتين الرابعة والخامسة - السترونشيوم والزرنيخ والسيلينيوم والبروم.

من بين العناصر د ، العناصر الحيوية بشكل أساسي الحصة الرابعة: المنغنيز والحديد والزنك والنحاس والكوبالت. في في الآونة الأخيرةيثبت أنه ليس هناك شك الدور الفسيولوجيوبعض عناصر د أخرى من هذه الفترة: التيتانيوم والكروم والفاناديوم.

د- عناصر الفترتين الخامسة والسادسة ، باستثناء الموليبدينوم ، لا تظهر نشاطًا فسيولوجيًا إيجابيًا واضحًا. الموليبدينوم هو أيضًا جزء من عدد من إنزيمات الأكسدة والاختزال (على سبيل المثال ، أكسيد الزانثين ، ألدهيد أوكسيديز) ويلعب دورًا مهمًا في مسار العمليات الكيميائية الحيوية.

تم العثور على بعض العناصر f (اللانثانيدات والأكتينيدات) بكميات ضئيلة في جسم الإنسان ، ولم يتم إثبات وجود العديد منها بعد. كقاعدة عامة ، فهي شديدة السمية ، وتشكل مركبات مستقرة تحتوي على مركبات ، وفوسفات متعدد الفوسفات ، وأحماض هيدروكسي ، وغيرها من الترابطات المتعددة. لذلك ، فإن دخولها إلى الجسم يمكن أن يغير مسار العديد من العوامل البيولوجية تفاعلات كيميائية. يرتبط التشابه والاختلاف في العمل البيولوجي الهيكل الإلكترونيالذرات والأيونات. تحدد القيم القريبة لنصف القطر الذري والأيوني ، وطاقات التأين ، وأرقام التنسيق ، والميل إلى تكوين روابط مع نفس العناصر في جزيئات bioligand تأثيرات استبدال العناصر في الأنظمة البيولوجية. يمكن أن يحدث هذا الاستبدال للأيونات مع كل من التعزيز (التآزر) وتثبيط النشاط (العداء) للعنصر المستبدل.

2. الجوانب العامة للسمية معادن ثقيلةللكائنات الحية

تظهر دراسة شاملة للمشاكل المرتبطة بتقييم حالة البيئة الطبيعية أنه من الصعب للغاية رسم خط واضح بين الطبيعة و العوامل البشريةالتغييرات في النظم البيئية. لقد أقنعتنا العقود الماضية بهذا. أن التأثير البشري على الطبيعة لا يسبب فقط ضررًا مباشرًا يسهل التعرف عليه ، ولكنه يتسبب أيضًا في عدد من العمليات الجديدة ، والتي غالبًا ما تكون مخفية ، والتي تحول البيئة أو تدمرها. العمليات الطبيعية والبشرية في المحيط الحيوي في علاقة معقدة وترابط. نعم ، أثناء التنقل التحولات الكيميائية، مما يؤدي إلى تكوين مواد سامة ، يتأثر بالمناخ ، وحالة غطاء التربة ، والماء ، والهواء ، ومستوى النشاط الإشعاعي ، إلخ. في ظل الظروف الحالية عند دراسة العمليات التلوث الكيميائيالنظم البيئية ، تنشأ مشكلة إيجاد الطبيعة ، والمكيفة بشكل أساسي عوامل طبيعية، مستويات محتوى بعض العناصر أو المركبات الكيميائية. لا يمكن حل هذه المشكلة إلا على أساس الملاحظات المنهجية طويلة المدى لحالة مكونات المحيط الحيوي ، ومحتوى مواد مختلفة، أي على أساس الرصد البيئي.

التلوث البيئي بالمعادن الثقيلة له علاقة مباشرةللرصد البيئي والتحليلي للمواد السامة الفائقة ، حيث أن العديد منها يُظهر سمية عالية بالفعل بكميات ضئيلة وقادرة على التركيز في الكائنات الحية.

يمكن تقسيم المصادر الرئيسية للتلوث البيئي بالمعادن الثقيلة إلى طبيعية (طبيعية) ومصطنعة (بشرية المنشأ). الطبيعي يشمل الثوران البركاني والعواصف الترابية وحرائق الغابات والسهوب ، أملاح البحرتنفجر بفعل الرياح ، والغطاء النباتي ، وما إلى ذلك. تكون المصادر الطبيعية للتلوث إما منهجية أو منتظمة أو عفوية قصيرة المدى ، وكقاعدة عامة ، يكون لها تأثير ضئيل على مستوى عامالتلوث. المصادر الرئيسية والأكثر خطورة لتلوث الطبيعة بالمعادن الثقيلة هي من صنع الإنسان.

في عملية دراسة كيمياء المعادن ودوراتها البيوكيميائية في المحيط الحيوي ، يتم الكشف عن الدور المزدوج الذي تلعبه في علم وظائف الأعضاء: من ناحية ، فإن معظم المعادن ضرورية لمسار الحياة الطبيعي ؛ من ناحية أخرى ، في تركيزات مرتفعةفهي شديدة السمية تأثير سيءعلى حالة ونشاط الكائنات الحية. إن الحدود بين التركيزات الضرورية والسامة للعناصر غامضة للغاية ، مما يعقد التقييم الموثوق لتأثيرها على البيئة. الكمية التي تصبح بها بعض المعادن خطرة حقًا لا تعتمد فقط على درجة تلوث النظم البيئية بها ، ولكن أيضًا على الخصائص الكيميائيةدورتهم البيوكيميائية. في الجدول. يوضح الشكل 1 سلسلة السمية المولية للمعادن لـ أنواع مختلفةكائنات حية.

الجدول 1. التسلسل التمثيلي للسمية المولية للمعادن

لكل نوع من الكائنات الحية ، يعكس ترتيب المعادن في صفوف الجدول من اليسار إلى اليمين الزيادة في الكمية المولية للمعدن المطلوب لإظهار تأثير السمية. الحد الأدنى للقيمة المولية يشير إلى المعدن ذو أعلى درجة سمية.

في. Kovalsky ، بناءً على أهمية الحياة ، ينقسم العناصر الكيميائيةإلى ثلاث مجموعات:

العناصر الحيوية (التي لا يمكن تعويضها) التي يحتويها الجسم باستمرار (جزء من الإنزيمات والهرمونات والفيتامينات): H ، O ، Ca ، N ، K ، P ، Na ، S ، Mg ، Cl ، C ، I ، Mn ، Cu ، Co، Fe، Mo، V. نقصها يؤدي إلى تعطيل الحياة الطبيعية للإنسان والحيوان.

الجدول 2. خصائص بعض الأنزيمات المعدنية - المجمعات العضوية الحيوية

عناصر الشوائب الموجودة بشكل دائم في الجسم: 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. دورهم البيولوجي غير مفهوم أو غير معروف.

عناصر الشوائب الموجودة في الجسم Sc ، Tl ، In ، La ، Pr ، Sm ، W ، Re ، Tb ، إلخ. البيانات المتعلقة بالكمية والدور البيولوجي غير واضحة.

يوضح الجدول خصائص عدد من الإنزيمات المعدنية ، والتي تشمل المعادن الحيوية مثل Zn ، Fe ، Cu ، Mn ، Mo.

اعتمادًا على السلوك في الأنظمة الحية ، يمكن تقسيم المعادن إلى 5 أنواع:

العناصر الضرورية التي يؤدي نقصها إلى اضطرابات وظيفية في الجسم ؛

المنشطات (كل من المعادن الأساسية وغير الأساسية يمكن أن تعمل كمنشطات) ؛

عناصر خاملة غير ضارة بتركيزات معينة وليس لها أي تأثير على الجسم (على سبيل المثال ، المعادن الخاملة المستخدمة كغرسات جراحية):

العوامل العلاجية المستخدمة في الطب.

العناصر السامة ، بتركيزات عالية تؤدي إلى اضطرابات وظيفية لا رجعة فيها وموت الجسم.

اعتمادًا على تركيز ووقت التلامس ، يمكن أن يعمل المعدن وفقًا لأحد الأنواع المحددة.

يوضح الشكل 1 مخططًا لاعتماد حالة الكائن الحي على تركيز أيونات المعادن. يصف المنحنى الصلب في الرسم البياني الاستجابة الإيجابية الفورية والمستوى الأمثل والانتقال. تأثير إيجابيإلى سالب بعد تمرير قيم تركيز العنصر المطلوب خلال الحد الأقصى. عند التركيزات العالية ، يصبح المعدن المطلوب سامًا.

يوضح المنحنى المنقط الاستجابة البيولوجية لمعدن سام للجسم دون تأثير عنصر أساسي أو محفز. يأتي هذا المنحنى مع بعض التأخير ، مما يشير إلى قدرة الكائن الحي على "عدم الاستجابة" لكميات صغيرة من مادة سامة(تركيز العتبة).

ويترتب على الرسم البياني أن العناصر الضرورية تصبح سامة بكميات زائدة. يحافظ الكائن الحي للحيوانات والبشر على تركيز العناصر في النطاق الأمثل من خلال المجمع العمليات الفسيولوجيةيسمى الاستتباب. تركيز الكل ، دون استثناء ، المعادن الضرورية يخضع لرقابة صارمة على التوازن.

الشكل 1: الاستجابة البيولوجية تعتمد على تركيز المعدن. ( الترتيب المتبادلمنحنيان متعلقان بمقياس التركيز المشروط)

تسمم أيون سمية المعادن

أهمية خاصة هو محتوى العناصر الكيميائية في جسم الإنسان. تركز الأعضاء البشرية بشكل مختلف على العناصر الكيميائية المختلفة في حد ذاتها ، أي أن العناصر الكلية والعناصر الدقيقة موزعة بشكل غير متساو بين الأعضاء والأنسجة المختلفة. تتراكم معظم العناصر النزرة (المحتوى في الجسم في حدود 10 -3-10-5٪) في الكبد والعظام و أنسجة عضلية. هذه الأقمشة هي المستودع الرئيسي للعديد من المعادن.

قد تظهر العناصر تقاربًا محددًا لأعضاء معينة ويتم احتواؤها بتركيزات عالية. من المعروف أن الزنك يتركز في البنكرياس واليود فيه الغدة الدرقية، الفاناديوم ، إلى جانب الألمنيوم والزرنيخ ، يتراكم في الشعر والأظافر ، والكادميوم ، والزئبق ، والموليبدينوم - في الكلى ، والقصدير في أنسجة الأمعاء ، والسترونتيوم - في غدة البروستاتا ، أنسجة العظاموالمنغنيز في الغدة النخامية ، إلخ. في الجسم ، يمكن أن تكون العناصر الدقيقة في حالة مرتبطة وفي شكل أشكال أيونية حرة. ثبت أن الألمنيوم والنحاس والتيتانيوم في أنسجة المخ تكون في شكل معقدات تحتوي على بروتينات ، بينما المنغنيز في شكل أيوني.

استجابة لتركيزات مفرطة من العناصر في الجسم ، فإن الكائن الحي قادر على الحد أو حتى القضاء على التأثير السام الناتج بسبب وجود آليات معينة لإزالة السموم. الآليات المحددة لإزالة السموم فيما يتعلق بأيونات المعادن ليست مفهومة جيدًا حاليًا. يمكن تحويل العديد من المعادن في الجسم إلى أشكال أقل ضررًا بالطرق التالية:

تكوين معقدات غير قابلة للذوبان في الأمعاء.

نقل المعدن بالدم إلى الأنسجة الأخرى حيث يمكن تجميده (على سبيل المثال ، Pb +2 في العظام) ؛

تحولت عن طريق الكبد والكلى إلى شكل أقل سمية.

لذلك ، استجابة لتأثير الأيونات السامة للرصاص والزئبق والكادميوم ، وما إلى ذلك ، يزيد الكبد والكلى البشري من تخليق الميتالوثيون - بروتينات ذات وزن جزيئي منخفض ، حيث يكون حوالي ثلث بقايا الأحماض الأمينية عبارة عن السيستين. . يوفر المحتوى العالي والترتيب المحدد لمجموعات السلفهيدريل SH إمكانية الارتباط القوي لأيونات المعادن.

إن آليات سمية المعادن معروفة بشكل عام ، ولكن من الصعب جدًا العثور عليها لأي معدن معين. تتمثل إحدى هذه الآليات في التركيز بين المعادن الأساسية والسامة لامتلاك مواقع الارتباط في البروتينات ، حيث تعمل أيونات المعادن على تثبيت وتنشيط العديد من البروتينات ، كونها جزءًا من العديد من أنظمة الإنزيمات. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي العديد من جزيئات البروتين الكبيرة على مجموعات سلفهيدريل حرة يمكن أن تتفاعل مع أيونات المعادن السامة مثل الكادميوم والرصاص والزئبق ، مما يؤدي إلى تأثيرات سامة. ومع ذلك ، لم يتم تحديد بالضبط الجزيئات الكبيرة التي تضر بالكائن الحي في هذه الحالة. مظهر من مظاهر سمية أيونات المعادن في هيئات مختلفةوالأنسجة لا ترتبط دائمًا بمستوى تراكمها - لا يوجد ضمان بحدوث أكبر ضرر في ذلك الجزء من الجسم حيث يكون تركيز هذا المعدن أعلى. لذا فإن أيونات الرصاص (II) ، التي تشكل أكثر من 90٪ من الكمية الإجمالية في الجسم المثبتة في العظام ، تظهر سمية بسبب 10٪ موزعة في أنسجة الجسم الأخرى. يمكن اعتبار تجميد أيونات الرصاص في العظام بمثابة عملية لإزالة السموم.

عادة لا ترتبط سمية أيون المعدن بحاجته للجسم. ومع ذلك ، للسمية والضرورة ، هناك واحد الخصائص المشتركة: كقاعدة عامة ، هناك علاقة أيونات المعادن من بعضها البعض ، بالضبط ، وكذلك بين المعادن والأيونات غير المعدنية ، في المساهمة الإجمالية في فعالية عملها. على سبيل المثال ، تكون سمية الكادميوم أكثر وضوحًا في نظام يعاني من نقص الزنك ، بينما تتفاقم سمية الرصاص بسبب نقص الكالسيوم. وبالمثل ، يتم منع امتصاص الحديد من الأطعمة النباتية عن طريق الروابط المركبة الموجودة فيه ، ويمكن أن يمنع وجود فائض من أيونات الزنك من امتصاص النحاس ، وما إلى ذلك.

غالبًا ما يكون تحديد آليات سمية أيونات المعادن معقدًا بسبب وجود طرق مختلفة لاختراقها في كائن حي. يمكن تناول المعادن بالطعام والماء ، وامتصاصها من خلال الجلد ، والاختراق عن طريق الاستنشاق ، وما إلى ذلك. طريق رئيسياختراق أثناء التلوث الصناعي. نتيجة للاستنشاق ، تستقر معظم المعادن في الرئتين ثم تنتشر إلى الأعضاء الأخرى. لكن الطريقة الأكثر شيوعًا لدخول المعادن السامة إلى الجسم هي تناولها عن طريق الطعام والماء.

قائمة ببليوغرافية

1. Karapetyants M.Kh.، Drakin S.I. الكيمياء العامة وغير العضوية. - م: الكيمياء ، 1993. - 590 ص.

2 - أحمدوف ن. الكيمياء العامة وغير العضوية. كتاب مدرسي للمدارس الثانوية. - م: العالي. المدرسة ، 2001. - 679 ص.

3 - Ugai Ya.A. الكيمياء العامة وغير العضوية. - م: العالي. المدرسة ، 1997. - 527 ص.

4. Drozdov D.A. ، Zlomanov V.P. ، Mazo G.N. ، Spiridonov F.M. الكيمياء غير العضوية. في 3 مجلدات. T. كيمياء العناصر اللازمية. / إد. يو. تريتياكوفا - م: إد. "الأكاديمية" ، 2004 ، 368 ثانية.

5. Tamm I.E.، Tretyakov Yu.D. الكيمياء غير العضوية: في 3 مجلدات ، V.1. الأسس الفيزيائية والكيميائية للكيمياء غير العضوية. كتاب مدرسي لطلبة الجامعة / إد. يو. تريتياكوف. - م: إد. "الأكاديمية" ، 2004 ، 240 ثانية.

6. Korzhukov N.G. الكيمياء العامة وغير العضوية. بروك. المنفعة. / تحت إشراف ف. ديليان م: إد. MISIS: INFRA-M ، 2004 ، 512 ثانية.

7. Ershov Yu.A.، Popkov V.A.، Berlyand A.S.، Knizhnik A.Z. كيمياء عامة. الكيمياء الفيزيائية الحيوية. كيمياء العناصر الحيوية. كتاب مدرسي للجامعات. / إد. يو. إرشوف. الطبعة الثالثة ، - M: Integral-Pres ، 2007. - 728 ص.

8. جلينكا ن. كيمياء عامة. الدورة التعليميةللجامعات. إد. 30 المنقحة. / إد. أ. ارماكوف. - م: Integral-Press، 2007، - 728 ص.

9. Chernykh ، M.M. أوفشارينكو. المعادن الثقيلة والنويدات المشعة في التكاثر الحيوي. - م: أغروكونسلت ، 2004.

10. N.V. جوساكوف. كيمياء البيئة. - روستوف اون دون ، فينكس ، 2004.

11. Baletskaya L.G. الكيمياء غير العضوية. - روستوف اون دون ، فينكس ، 2005.

12. م هينز ، ب. أرموس ، جيه لاكوريانسن ، إ. أرفان. تنظيف المصارف. - م: مير ، 2006.

13. Korovin N.V. كيمياء عامة. - م: العالي. المدرسة ، 1998. - 558 ص.

14- بيتروفا ف. ومراجعة أخرى لخصائص العناصر الكيميائية ومركباتها. الكتاب المدرسي لمادة "الكيمياء في الإلكترونيات الدقيقة". - م: دار النشر MIET ، 1993. - 108 ص.

15. Karin A.N.، Kataeva NA، Kharina L.T. دورة الكيمياء. - م: العالي. المدرسة ، 1983. - 511 ص.

استضافت على Allbest.ru

وثائق مماثلة

الجوانب العامة لسمية المعادن الثقيلة للكائنات الحية. الدور البيولوجي والبيئي للعناصر p ومركباتها. استخدام مركباتهم في الطب. علم السموم من أكاسيد النيتروجين والنتريت والنترات. الدور البيئي لمركبات النيتروجين.

ورقة مصطلح ، تمت إضافتها في 09/06/2015


عرض الكيمياء. الأنظمة الحية هي العناصر الكيميائية الموجودة فيها. الاتصال الوثيق للأنظمة الحية ، وكذلك الإنسان ، مع بيئة. تكوين جسم الإنسان. الانتهاكات التمثيل الغذائي للمعادنفي جسم الانسان. الظروف المرضية.

العرض ، تمت الإضافة في 12/24/2008


مُجَمَّع البيئة الداخليةجسم الانسان. النشاط الحيوي للعناصر الفردية. تأثير الفضة وأملاحها على الجسم. علاج التسمم بالزئبق. تحديد الدور البيولوجي للعناصر الكيميائية الفردية في عمل الكائنات الحية.

العمل الرقابي ، تمت إضافة 02/12/2015


الخواص الكيميائيةالمعادن ، وجودها في جسم الإنسان. دور العناصر الكبيرة (البوتاسيوم والصوديوم والكالسيوم والمغنيسيوم) والعناصر الدقيقة في الجسم. محتوى العناصر الكلية والصغرى في المنتجات الغذائية. عواقب عدم توازن بعض العناصر.

العرض التقديمي ، تمت الإضافة في 03/13/2013


تصنيف العناصر الكيميائية وتحولها في الطبيعة وتداولها ودورها في المحيط الحيوي. مركبات الغلاف الجوي من النيتروجين والأكسجين والفوسفور والكربون: أهميتها بالنسبة للكائنات الحية ؛ المعادن في الطبيعة. العناصر السامة ومشاكل البيئة البشرية.

الملخص ، تمت الإضافة في 12/02/2010


الملخص ، تمت إضافة 10/11/2011


الخواص الكيميائية للمنجنيز ومركباته. الإنتاج الصناعي من المنغنيز. تاريخ اكتشاف الكروم ، معلومات عامة. معايير استهلاك المنغنيز والكروم ودورها البيولوجي. تأثير نقص أو زيادة العناصر النزرة على جسم الإنسان.

الملخص ، تمت الإضافة في 01/20/2015


خصائص وخصائص التفاعلات الكيميائية التحليلية والنوعية على الكاتيونات والأنيونات ، وخصائص اكتشافها ووجود كاشف جماعي. طرق الكشف عن أيون البروميد ، أيون البرومات ، أيون الزرنيخ ، أيون النترات ، أيون السترات ، أيون البنزوات.

أطروحة تمت إضافة 10/21/2010


الفئات الرئيسية للمركبات غير العضوية. انتشار العناصر الكيميائية. القوانين العامة لكيمياء العناصر s I و II و ثالثا المجموعاتالنظام الدوري D.I. مندليف: الخصائص الفيزيائية والكيميائية وطرق الإنتاج والدور البيولوجي.

البرنامج التعليمي ، تمت إضافة 02/03/2011


تاريخ اكتشاف اليود بواسطة الكيميائي والتقني الفرنسي ب. كورتوا. وصف الخواص الفيزيائية والكيميائية لليود ودوره البيولوجي في الجسم. أمراض مع زيادة أو نقص اليود. طُرق تحديد الكمياتوالتحليل النوعي لليود.

مادة الاحياء- علم الحياة. أهم مهمة في علم الأحياء هي دراسة التنوع والبنية والحياة ، التنمية الفرديةوتطور الكائنات الحية وعلاقتها بالبيئة.

كائنات حيةلديها عدد من الميزات التي تميزها عن الطبيعة غير الحية. بشكل فردي ، كل اختلاف مشروط إلى حد ما ، لذلك يجب اعتبارها ككل.

العلامات التي تميز المادة الحية عن غير الحية:

1. القدرة على التكاثر والبث معلومات وراثيةالجيل القادم؛
2. التمثيل الغذائي والطاقة.
3. الاهتياجية؛
4. التكيف مع ظروف معيشية محددة ؛
5. مواد البناء - البوليمرات الحيوية (أهمها البروتينات والأحماض النووية) ؛
6. التخصص من الجزيئات إلى الأعضاء و درجة عاليةمنظماتهم
7. نمو؛
8. شيخوخة؛
9. الموت.

مستويات تنظيم المادة الحية:

1. الجزيئية
2. الخلوية
3. قماش،
4. عضو،
5. عضوي
6. الأنواع السكانية ،
7. التكاثر الحيوي ،
8. المحيط الحيوي.

تنوع الحياة

كانت الخلايا الخالية من الأسلحة النووية هي أول من ظهر على كوكبنا. يقبل معظم العلماء ظهور الكائنات النووية كنتيجة لتكافل البكتيريا القديمة مع الطحالب الخضراء المزرقة والبكتيريا المؤكسدة (نظرية التكاثر التكافلي).

علم الخلية

علم الخلية- علم قفص. يدرس بنية ووظائف خلايا الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا. الخلية هي وحدة أولية لبنية جميع الكائنات الحية وعملها ونموها وتطورها. لذلك ، فإن العمليات والأنماط المميزة لعلم الخلايا تكمن وراء العمليات التي تدرسها العديد من العلوم الأخرى (علم التشريح ، وعلم الوراثة ، وعلم الأجنة ، والكيمياء الحيوية ، وما إلى ذلك).

العناصر الكيميائية للخلية

عنصر كيميائي — نوع معينذرات لها نفس الشحنة النووية الموجبة. تم العثور على حوالي 80 عنصرًا كيميائيًا في الخلايا. يمكن تقسيمها إلى أربع مجموعات:
المجموعة 1 - الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين (98٪ من محتويات الخلية) ،
المجموعة 2 - البوتاسيوم والصوديوم والكالسيوم والمغنيسيوم والكبريت والفوسفور والكلور والحديد (1.9٪) ،
المجموعة 3 - الزنك والنحاس والفلور واليود والكوبالت والموليبدينوم وما إلى ذلك (أقل من 0.01 ٪) ،
المجموعة 4 - الذهب واليورانيوم والراديوم وما إلى ذلك (أقل من 0.00001٪).

تسمى عناصر المجموعتين الأولى والثانية في معظم الكتيبات المغذيات الكبيرة، عناصر المجموعة الثالثة أثر العناصر، عناصر المجموعة الرابعة عناصر فائقة الصغر. بالنسبة للعناصر الكلية والجزئية ، تم توضيح العمليات والوظائف التي يشاركون فيها. بالنسبة لمعظم العناصر فائقة الصغر ، لم يتم تحديد الدور البيولوجي.

تتشكل ذرات العناصر الكيميائية في الكائنات الحية غير عضوي(الماء والملح) و مركبات العضوية(بروتينات ، أحماض نووية ، دهون ، كربوهيدرات). على المستوى الذري ، لا توجد فروق بين المادة الحية وغير الحية ، وستظهر الاختلافات في المستويات الأعلى التالية من تنظيم المادة الحية.

ماء

ماءهو المركب غير العضوي الأكثر شيوعًا. يتراوح محتوى الماء من 10٪ (مينا الأسنان) إلى 90٪ من كتلة الخلية (الجنين النامي). الحياة مستحيلة بدون ماء الأهمية البيولوجيةيتم تحديد الماء من خلال خصائصه الكيميائية والفيزيائية.

جزيء الماء له شكل زاوي: تشكل ذرات الهيدروجين زاوية 104.5 درجة بالنسبة للأكسجين. الجزء من الجزيء حيث يوجد الهيدروجين مشحون بشكل إيجابي ، الجزء الذي يوجد فيه الأكسجين مشحون سالبًا ، فيما يتعلق بهذا ، جزيء الماء هو ثنائي القطب. تتشكل الروابط الهيدروجينية بين ثنائيات أقطاب الماء. الخصائص الفيزيائية للماء:شفاف ، كثافة قصوى - عند 4 درجات مئوية ، سعة حرارية عالية ، لا يتقلص من الناحية العملية ؛ ماء نقيتوصيل سيئ للحرارة والكهرباء ، يتجمد عند 0 درجة مئوية ، يغلي عند 100 درجة مئوية ، إلخ. الخواص الكيميائية للماء:مذيب جيد ، يشكل هيدرات ، يدخل في تفاعلات تحلل مائي ، يتفاعل مع العديد من الأكاسيد ، إلخ. فيما يتعلق بالقدرة على الذوبان في الماء ، هناك: المواد المحبة للماء - عالي الذوبان المواد الكارهة للماء- غير قابل للذوبان عمليا في الماء.

القيمة البيولوجية للمياه:

1. هو أساس البيئة الداخلية وداخل الخلايا ،
2. يضمن الحفاظ على الهيكل المكاني ،
3. يوفر نقل المواد ،
4. هيدرات الجزيئات القطبية ،
5. بمثابة وسيلة مذيبات وانتشار ،
6. يشارك في تفاعلات التمثيل الضوئي والتحلل المائي ،
7. يساعد على تبريد الجسم
8. هي موطن لكثير من الكائنات الحية ،
9. يشجع على هجرة وتوزيع البذور والفواكه ومراحل اليرقات ،
10. هي البيئة التي يحدث فيها الإخصاب ،
11. في النباتات يوفر النتح وإنبات البذور ،
12. يساهم في التوزيع المنتظم للحرارة في الجسم والعديد من الآخرين. الآخرين

المركبات غير العضوية الأخرى للخلية

يتم تمثيل المركبات غير العضوية الأخرى بشكل أساسي بالأملاح ، والتي يمكن احتوائها إما في شكل مذاب (مفكك في كاتيونات وأنيونات) أو في صورة صلبة. الكاتيونات K + ، Na + ، Ca 2+ ، Mg 2+ (انظر الجدول أعلاه) والأنيونات HPO 4 2– ، Cl - ، HCO 3 - مهمة لحياة الخلية ، مما يوفر خصائص المخزن المؤقت للخلية زنزانة. التخزين المؤقت- القدرة على الحفاظ على الرقم الهيدروجيني عند مستوى معين (الرقم الهيدروجيني هو اللوغاريتم العشري لمقلوب تركيز أيونات الهيدروجين). تتوافق قيمة الأس الهيدروجيني التي تبلغ 7.0 مع محلول متعادل ، وأقل من 7.0 لمحلول حمضي ، وأعلى من 7.0 لمحلول قلوي. تتميز الخلايا والأنسجة ببيئة قلوية قليلاً. أنظمة الفوسفات (1) والبيكربونات (2) مسؤولة عن الحفاظ على هذا التفاعل القلوي الطفيف.

يوجد 81 عنصرًا كيميائيًا ثابتًا في الطبيعة. يتضمن تكوين المادة الحية 15 عنصرًا ، وهناك 8-10 عناصر أخرى موجودة فقط في كائنات معينة. يظهر الرسم التخطيطي جزء النظام الدوري للعناصر، والتي تحتوي على جميع العناصر الكيميائية المهمة بيولوجيًا ، وخصائصها الفيزيائية والكيميائية ، وكذلك محتواها في المادة الحية وجسم الإنسان. تتم مناقشة انتظام بنية الذرات التي تكمن وراء النظام الدوري بالتفصيل في الكتب المدرسية عن الكيمياء.

تتكون الكائنات الحية بنسبة 99٪ تقريبًا من أربعة عناصر كيميائية: الهيدروجين (H) والأكسجين (O) والكربون (C) والنيتروجين (N). يعتبر الهيدروجين والأكسجين العناصر المكونة للماء ، والتي تمثل 60-70٪ من كتلة الخلية (انظر). إلى جانب الكربون والنيتروجين ، يعد هذان العنصران أيضًا المكونين الرئيسيين مركبات العضويةتشارك في معظم عمليات الحياة. تحتوي العديد من الجزيئات الحيوية أيضًا على ذرات الكبريت (S) والفوسفور (P). مدرج المغذيات الكبيرةهي جزء من جميع الكائنات الحية.

العناصر الكيميائية المتعلقة بالمهمة الثانية في بيولوجياالمجموعة وبمقدار 0.5 ٪ تقريبًا من كتلة الشخص ، مع استثناءات قليلة ، في النموذج الأيونات. تشمل هذه المجموعة الفلزات القلوية الصوديوم (نا) والبوتاسيوم (ك) ، المعادن الأرضية القلويةالمغنيسيوم (ملغ) والكالسيوم (كالسيوم). كلور الهالوجين (Cl) موجود دائمًا أيضًا في الخلايا على شكل أنيون. العناصر الكيميائية الحيوية (الأساسية) الأخرى موجودة بكميات صغيرة تسمى أثر العناصر. تشمل هذه المجموعة المعادن الانتقالية الحديد (Fe) والزنك (Zn) والنحاس (Cu) والكوبالت (Co) والمنغنيز (Mn). لحيوية العناصر النزرة الهامةتشمل أيضًا بعض اللافلزات ، مثل اليود (I) والسيلينيوم (Se).

مقالات من قسم "النظام الدوري لعناصر D. I. Mendeleev":

• أ. عناصر كيميائية مهمة بيولوجيا

2012-2017. الكيمياء الحيوية المرئية. البيولوجيا الجزيئية. هيكل واستقلاب الكربوهيدرات.

يصف الكتاب المرجعي في شكل مرئي - في شكل مخططات ألوان - جميع العمليات الكيميائية الحيوية. تعتبر مهمة كيميائيا مركبات كيميائيةوهيكلها وخصائصها ، والعمليات الرئيسية بمشاركتها ، فضلاً عن آليات وكيمياء العمليات الحيوية لأهم العمليات في الحياة البرية. لطلاب ومعلمي الجامعات الكيميائية والبيولوجية والطبية وعلماء الكيمياء الحيوية وعلماء الأحياء والأطباء وكذلك جميع المهتمين بعمليات الحياة.