Kemiske grundstoffer og deres rolle. Biologisk vigtige kemiske grundstoffer. uorganiske forbindelser

Makronæringsstoffer. Mikroelementer. Ultramikroelementer Grundstof Mængde % Grundstof Mængde % Ilt65 – 75Calcium0,04 – 2 Kulstof15 – 18Magnesium0,02 – 0,03 Brint8 – 10Natrium0,02 – 0,03 Nitrogen1,5 – 3Jern0,01 – 0,01 – 0,001 Kølefos, 0,001 Kølifos 0,002 Kølifos 0,001 - 0,002 Kølus. 0,0002 Svovl 0,15 - 0,2 Jod 0,0001 Klor 0,05 - 0,1 Fluor 0,0001

Buffer er en celles evne til at opretholde en let alkalisk reaktion af miljøet af dens indhold på et konstant niveau. en celles evne til at opretholde en let alkalisk reaktion af miljøet af dens indhold på et konstant niveau. Bufferens rolle i cellen udføres af HPO 4 2- og H 2 PO 4 - ioner, i den ekstracellulære væske og i blodet - af HCO 3 - ioner.

Vandets funktioner Giver turgor (elasticitet) af cellen. Giver turgor (elasticitet) af cellen. Deltager i termoregulering, (beskytter cellen mod pludselige temperaturændringer, mod overophedning og hypotermi). Deltager i termoregulering, (beskytter cellen mod pludselige temperaturændringer, mod overophedning og hypotermi). Fordeler varmen jævnt i hele cellen. Fordeler varmen jævnt i hele cellen. Fremmer bevægelsen af ​​stoffer i cellen. Fremmer bevægelsen af ​​stoffer i cellen. Deltager i kemiske reaktioner i cellen. Deltager i kemiske reaktioner i cellen. Spiller rollen som opløsningsmiddel. Spiller rollen som opløsningsmiddel.

I forhold til vand er stoffer: Hydrofile (græsk "hydr" og "filio" - kærlig vand) - stoffer, der er opløselige i vand (nogle salte, aminosyrer, nogle proteiner, sukker osv.). Hydrofobe (græsk "hydr" og "phobos" - bange for vand) - stoffer, der er uopløselige i vand (fedtstoffer, mange proteiner).

Opgaver 1. Hvilket træk ved vandmolekylets struktur gør det til et godt opløsningsmiddel? 1) god varmeledningsevne; 1) god varmeledningsevne; 2) lille størrelse; 2) lille størrelse; 3) ionbinding; 3) ionbinding; 4) molekylers polaritet. 4) molekylers polaritet.

Opgaver 2. Vand spiller en vigtig rolle i en celles liv, da det: 1) deltager i mange kemiske reaktioner; 1) deltager i mange kemiske reaktioner; 2) giver en neutral reaktion af miljøet; 2) giver en neutral reaktion af miljøet; 3) fremskynder kemiske reaktioner; 3) fremskynder kemiske reaktioner; 4) er en energikilde. 4) er en energikilde.

Opgaver 5. Hvilke træk ved vandmolekylers struktur og egenskaber bestemmer dens store rolle i cellen? 5. Hvilke træk ved vandmolekylers struktur og egenskaber bestemmer dens store rolle i cellen? 1) evnen til at danne hydrogenbindinger; 1) evnen til at danne hydrogenbindinger; 2) tilstedeværelsen af ​​energirige bindinger; 2) tilstedeværelsen af ​​energirige bindinger; 3) molekylers polaritet; 3) molekylers polaritet; 4) evnen til at danne ionbindinger; 4) evnen til at danne ionbindinger; 5) evnen til at danne peptidbindinger; 5) evnen til at danne peptidbindinger; 6) evnen til at interagere med ioner. 6) evnen til at interagere med ioner.

Send dit gode arbejde i videnbasen er enkel. Brug formularen nedenfor

Studerende, kandidatstuderende, unge forskere, der bruger videnbasen i deres studier og arbejde, vil være dig meget taknemmelig.

opslået på http://www.allbest.ru/

Den biologiske rolle af kemiske elementer i levende organismer

1. Makro- og mikroelementer i miljøet og den menneskelige krop

Den biologiske rolle af kemiske elementer i den menneskelige krop er ekstremt forskelligartet.

Makronæringsstoffernes hovedfunktion er at opbygge væv, opretholde konstans osmotisk tryk ionisk og syre-base sammensætning.

Sporstoffer, der er en del af enzymer, hormoner, vitaminer, biologisk aktive stoffer som kompleksdannende midler eller aktivatorer, deltager i metabolisme, reproduktionsprocesser, vævsrespiration, neutralisering giftige stoffer. Sporelementer påvirker aktivt processerne af hæmatopoiesis, oxidation-gendannelse, vaskulær og vævspermeabilitet. Makro- og mikroelementer - calcium, fosfor, fluor, jod, aluminium, silicium bestemmer dannelsen af ​​knogler og tandvæv.

Der er tegn på, at indholdet af nogle elementer i menneskekroppen ændrer sig med alderen. Så indholdet af cadmium i nyrerne og molybdæn i leveren stiger med alderdommen. Det maksimale indhold af zink observeres i puberteten, derefter falder det og når et minimum i alderdommen. Indholdet af andre sporstoffer, såsom vanadium og krom, falder også med alderen.

Mange sygdomme forbundet med en mangel eller overdreven ophobning af forskellige sporstoffer er blevet identificeret. Fluormangel forårsager tandcaries, jodmangel - endemisk struma, overskydende molybdæn - endemisk gigt. Sådanne mønstre er forbundet med det faktum, at balancen mellem optimale koncentrationer af biogene elementer opretholdes i den menneskelige krop - kemisk homeostase. Overtrædelse af denne balance på grund af mangel eller overskud af elementet kan føre til forskellige sygdomme.

Ud over de seks hovedmakroelementer - organogener - kulstof, brint, nitrogen, oxygen, svovl og fosfor, som udgør kulhydrater, fedtstoffer, proteiner og nukleinsyrer, er "uorganiske" makroelementer - calcium, klor nødvendige for normal ernæring af mennesker og dyr. ., magnesium, kalium, natrium og sporstoffer - kobber, fluor, jod, jern, molybdæn, zink og også, muligvis (bevist for dyr), selen, arsen, krom, nikkel, silicium, tin, vanadium.

Mangel af kost elementer som jern, kobber, fluor, zink, jod, calcium, fosfor, magnesium og nogle andre, fører til alvorlige konsekvenser for menneskers sundhed.

Det skal dog huskes, at ikke kun en mangel, men også et overskud af biogene elementer er skadeligt for kroppen, da dette forstyrrer kemisk homeostase. For eksempel, med indtagelse af overskydende mangan med mad, stiger niveauet af kobber i plasmaet (synergisme af Mn og Cu), og i nyrerne falder det (antagonisme). Forøgelse af indholdet af molybdæn i fødevarer fører til en stigning i mængden af ​​kobber i leveren. Et overskud af zink i fødevarer forårsager hæmning af aktiviteten af ​​jernholdige enzymer (antagonisme af Zn og Fe).

Mineralske komponenter, som er vitale i ubetydelige mængder, bliver giftige ved højere koncentrationer.

En række grundstoffer (sølv, kviksølv, bly, cadmium osv.) betragtes som giftige, da deres indtrængen i kroppen allerede i spormængder fører til alvorlige patologiske fænomener. Den kemiske mekanisme af de toksiske virkninger af nogle sporstoffer vil blive diskuteret nedenfor.

Biogene elementer fundet bred anvendelse i landbrug. Tilsætning af små mængder mikroelementer - bor, kobber, mangan, zink, kobolt, molybdæn - til jorden øger udbyttet af mange afgrøder dramatisk. Det viser sig, at mikroelementer, ved at øge aktiviteten af ​​enzymer i planter, bidrager til syntesen af ​​proteiner, vitaminer, nukleinsyrer, sukkerarter og stivelse. Nogle af de kemiske elementer har en positiv effekt på fotosyntesen, fremskynder vækst og udvikling af planter, frømodning. Sporstoffer tilsættes dyrefoder for at øge deres produktivitet.

Forskellige grundstoffer og deres forbindelser anvendes i vid udstrækning som lægemidler.

Studiet af kemiske elementers biologiske rolle, belysningen af ​​forholdet mellem udvekslingen af ​​disse elementer og andre biologisk aktive stoffer - enzymer, hormoner, vitaminer bidrager således til skabelsen af ​​nye lægemidler og udvikling optimale tilstande deres dosering til både terapeutiske og profylaktiske formål.

Grundlaget for at studere grundstoffernes egenskaber og især deres biologiske rolle er den periodiske lov af D.I. Mendeleev. Fysiokemiske egenskaber, og følgelig deres fysiologiske og patologiske rolle, bestemmes af disse elementers position i det periodiske system af D.I. Mendeleev.

Som regel, med en stigning i ladningen af ​​kernen af ​​atomer, stiger toksiciteten af ​​elementerne i denne gruppe, og deres indhold i kroppen falder. Faldet i overflod skyldes naturligvis det faktum, at mange elementer af lange perioder på grund af store atomare og ioniske radier, høj nuklear ladning, kompleksitet elektroniske konfigurationer, lav opløselighed af forbindelser absorberes dårligt af levende organismer. Kroppen indeholder betydelige mængder af lette elementer.

Makroelementer omfatter s-elementer fra den første (brint), tredje (natrium, magnesium) og fjerde (kalium, calcium) perioder, såvel som p-elementer fra den anden (kulstof, nitrogen, oxygen) og tredje (phosphor, svovl, klor) perioder. Alle af dem er livsvigtige. De fleste af de resterende s- og p-elementer i de første tre perioder (Li, B, Al, F) er fysiologisk aktive, s- og p-elementer af store perioder (n> 4) fungerer sjældent som uundværlige. Undtagelsen er s-elementer - kalium, calcium, jod. Fysiologisk aktive omfatter nogle s- og p-elementer i den fjerde og femte periode - strontium, arsen, selen, brom.

Blandt d-elementerne er de vitale elementer hovedsageligt fjerde periode: mangan, jern, zink, kobber, kobolt. PÅ nyere tid konstateret, at der ikke er nogen tvivl fysiologisk rolle og nogle andre d-elementer fra denne periode: titanium, krom, vanadium.

d-elementer fra den femte og sjette periode, med undtagelse af molybdæn, viser ikke udtalt positiv fysiologisk aktivitet. Molybdæn indgår også i en række redoxenzymer (f.eks. xanthinoxid, aldehydoxidase) og spiller en vigtig rolle i forløbet af biokemiske processer.

Nogle f-elementer (lanthanider og actinider) findes i ubetydelige mængder i menneskekroppen, tilstedeværelsen af ​​mange af dem er endnu ikke blevet fastslået. Som regel er de meget giftige, danner stabile forbindelser med kompleksoner, polyphosphater, hydroxysyrer og andre polydentate ligander. Derfor kan deres indtræden i kroppen ændre forløbet af mange biologiske kemiske reaktioner. Ligheden og forskellen mellem biologisk virkning er forbundet med elektronisk struktur atomer og ioner. Nære værdier af atom- og ionradius, ioniseringsenergier, koordinationstal, tendensen til at danne bindinger med de samme elementer i bioligandmolekyler bestemmer virkningerne af substitution af elementer i biologiske systemer. En sådan substitution af ioner kan forekomme både med forstærkning (synergisme) og med inhibering af aktivitet (antagonisme) af det erstattede element.

2. Generelle aspekter af toksicitet tungmetaller for levende organismer

En omfattende undersøgelse af problemerne i forbindelse med vurdering af naturmiljøets tilstand viser, at det er meget vanskeligt at trække en klar grænse mellem naturlig og menneskeskabte faktorerændringer i økologiske systemer. De sidste årtier har overbevist os om dette. at menneskets påvirkning af naturen ikke kun forårsager direkte, let identificerbare skader, men også forårsager en række nye, ofte skjulte processer, der transformerer eller ødelægger miljøet. Naturlige og menneskeskabte processer i biosfæren er i et komplekst forhold og indbyrdes afhængighed. Ja, på farten kemiske omdannelser, der fører til dannelse af giftige stoffer, påvirkes af klima, jorddækkets tilstand, vand, luft, niveauet af radioaktivitet mv. Under de nuværende forhold, når man studerer processerne kemisk forureningøkosystemer, opstår problemet med at finde naturlige, hovedsageligt betingede naturlige faktorer, niveauer af indhold af visse kemiske grundstoffer eller forbindelser. Løsningen på dette problem er kun mulig på grundlag af langsigtede systematiske observationer af tilstanden af ​​komponenterne i biosfæren, indholdet af forskellige stoffer, altså på baggrund af miljøovervågning.

Miljøforurening med tungmetaller har direkte forhold til økologisk og analytisk overvågning af supertoksiske stoffer, da mange af dem udviser høj toksicitet allerede i spormængder og er i stand til at koncentrere sig i levende organismer.

De vigtigste kilder til miljøforurening med tungmetaller kan opdeles i naturlige (naturlige) og kunstige (antropogene). Naturlige omfatter vulkanudbrud, støvstorme, skov- og steppebrande, havsalt blæst op af vinden, vegetation osv. Naturlige forureningskilder er enten systematiske, ensartede eller kortvarige spontane og har som regel ringe effekt på generelt niveau forurening. De vigtigste og farligste kilder til forurening af naturen med tungmetaller er menneskeskabte.

I processen med at studere metallers kemi og deres biokemiske kredsløb i biosfæren afsløres den dobbelte rolle, som de spiller i fysiologien: på den ene side er de fleste metaller nødvendige for det normale livsforløb; derimod kl forhøjede koncentrationer de er meget giftige dårlig indflydelse på levende organismers tilstand og aktivitet. Grænsen mellem de nødvendige og giftige koncentrationer af grundstoffer er meget vag, hvilket komplicerer den pålidelige vurdering af deres indvirkning på miljøet. Den mængde, hvormed nogle metaller bliver virkelig farlige, afhænger ikke kun af graden af ​​forurening af økosystemer af dem, men også af kemiske egenskaber deres biokemiske kredsløb. I tabel. 1 viser rækken af ​​molær toksicitet af metaller for forskellige typer levende organismer.

Tabel 1. Repræsentativ sekvens af molær toksicitet af metaller

For hver type organisme afspejler rækkefølgen af ​​metallerne i tabellens rækker fra venstre mod højre stigningen i den molære mængde af metallet, der kræves til manifestationen af ​​toksicitetseffekten. Den mindste molære værdi refererer til det metal med den højeste toksicitet.

V.V. Kovalsky, baseret på vigtigheden for livet, underinddelt kemiske elementer i tre grupper:

Vitale (uerstattelige) elementer, der konstant er indeholdt i kroppen (er del af enzymer, hormoner og vitaminer): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu , Co, Fe, Mo, V. Deres mangel fører til forstyrrelse af det normale liv for mennesker og dyr.

Tabel 2. Karakteristika for nogle metalloenzymer - biouorganiske komplekser

urenhedselementer permanent indeholdt i kroppen: 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. Deres biologiske rolle er lidt forstået eller ukendt.

urenhedselementer fundet i kroppen Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb osv. Data om mængden og den biologiske rolle er ikke klare.

Tabellen viser karakteristikaene for en række metalloenzymer, som omfatter sådanne vitale metaller som Zn, Fe, Cu, Mn, Mo.

Afhængigt af adfærden i levende systemer kan metaller opdeles i 5 typer:

Nødvendige elementer, hvis mangel forårsager funktionelle lidelser i kroppen;

Stimulanser (både essentielle og ikke-essentielle metaller kan fungere som stimulanser);

inerte elementer, der er uskadelige i visse koncentrationer og ikke har nogen virkning på kroppen (f.eks. inerte metaller, der bruges som kirurgiske implantater):

terapeutiske midler anvendt i medicin;

giftige elementer, i høje koncentrationer, der fører til irreversible funktionelle lidelser, død af kroppen.

Afhængigt af koncentrationen og kontakttidspunktet kan metallet virke i henhold til en af ​​de angivne typer.

Figur 1 viser et diagram over afhængigheden af ​​organismens tilstand af koncentrationen af ​​metalioner. Den solide kurve i diagrammet beskriver den umiddelbare positive respons, optimalt niveau og overgang. positiv effekt til negativ efter at have passeret værdierne for koncentrationen af ​​det krævede element gennem maksimum. Ved høje koncentrationer bliver det nødvendige metal giftigt.

Den stiplede kurve viser den biologiske reaktion på et metal, der er giftigt for kroppen uden virkningen af ​​et væsentligt eller stimulerende element. Denne kurve kommer med en vis forsinkelse, som indikerer en levende organismes evne til at "ikke reagere" på små mængder giftigt stof(tærskelkoncentration).

Af diagrammet fremgår det, at de nødvendige grundstoffer bliver giftige i overskydende mængder. Dyrs og menneskers organisme opretholder koncentrationen af ​​elementer i det optimale område gennem komplekset fysiologiske processer kaldet homeostase. Koncentrationen af ​​alle, uden undtagelse, de nødvendige metaller er under streng kontrol af homeostase.

Fig.1 Biologisk respons afhængig af koncentrationen af ​​metallet. ( Gensidig ordning to kurver i forhold til koncentrationsskalaen betinget)

metaltoksicitet ionforgiftning

Af særlig interesse er indholdet af kemiske elementer i den menneskelige krop. Menneskelige organer koncentrerer forskellige kemiske elementer i sig selv, det vil sige, at makro- og mikroelementer er ujævnt fordelt mellem forskellige organer og væv. De fleste sporstoffer (indholdet i kroppen er i intervallet 10 -3 -10 -5%) ophobes i leveren, knoglerne og muskelvæv. Disse stoffer er hoveddepotet for mange metaller.

Grundstoffer kan vise en specifik affinitet for visse organer og være indeholdt i dem i høje koncentrationer. Det er kendt, at zink er koncentreret i bugspytkirtlen, jod i skjoldbruskkirtlen, vanadium, sammen med aluminium og arsen, akkumuleres i hår og negle, cadmium, kviksølv, molybdæn - i nyrerne, tin i tarmens væv, strontium - i prostata, knoglevæv, mangan i hypofysen mv. I kroppen kan mikroelementer både være i bundet tilstand og i form af frie ioniske former. Det er blevet fastslået, at aluminium, kobber og titanium i hjernevæv er i form af komplekser med proteiner, mens mangan er i ionisk form.

Som reaktion på indtagelsen af ​​overskydende koncentrationer af elementer i kroppen er en levende organisme i stand til at begrænse eller endda eliminere den resulterende toksiske virkning på grund af tilstedeværelsen af ​​visse afgiftningsmekanismer. De specifikke mekanismer for afgiftning i forhold til metalioner er i øjeblikket ikke godt forstået. Mange metaller i kroppen kan omdannes til mindre skadelige former på følgende måder:

dannelsen af ​​uopløselige komplekser i tarmkanalen;

transport af metallet med blod til andre væv, hvor det kan immobiliseres (som f.eks. Pb+2 i knogler);

Omdannes af lever og nyrer til en mindre giftig form.

Så som reaktion på virkningen af ​​toksiske ioner af bly, kviksølv, cadmium osv. øger den menneskelige lever og nyrer syntesen af ​​metallothioner - proteiner med lav molekylvægt, hvor cirka 1/3 af aminosyreresterne er cystein . Et højt indhold og et vist arrangement af sulfhydryl SH-grupper giver mulighed for stærk binding af metalioner.

Mekanismerne for metaltoksicitet er generelt velkendte, men det er meget vanskeligt at finde dem for et bestemt metal. En af disse mekanismer er koncentrationen mellem essentielle og giftige metaller til at besidde bindingssteder i proteiner, da metalioner stabiliserer og aktiverer mange proteiner, som er en del af mange enzymsystemer. Derudover har mange proteinmakromolekyler frie sulfhydrylgrupper, der kan interagere med giftige metalioner såsom cadmium, bly og kviksølv, hvilket resulterer i toksiske effekter. Det er dog ikke præcist fastslået, hvilke makromolekyler der skader en levende organisme i dette tilfælde. Manifestationen af ​​toksicitet af metalioner i forskellige kroppe og væv er ikke altid relateret til niveauet af deres akkumulering - der er ingen garanti for, at den største skade sker i den del af kroppen, hvor koncentrationen af ​​dette metal er højere. Så bly (II) ioner, der er mere end 90% af den samlede mængde i kroppen immobiliseret i knoglerne, udviser toksicitet på grund af 10% fordelt i andre væv i kroppen. Immobiliseringen af ​​blyioner i knoglerne kan betragtes som en afgiftningsproces.

Toksiciteten af ​​en metalion er normalt ikke forbundet med dens behov for kroppen. Men for toksicitet og nødvendighed er der en fællestræk: som regel er der et forhold mellem metalioner fra hinanden, nøjagtigt såvel som mellem metal- og ikke-metalioner, i det samlede bidrag til effektiviteten af ​​deres handling. For eksempel er cadmiumtoksicitet mere udtalt i et system med zinkmangel, mens blytoksicitet forværres af calciummangel. Tilsvarende hæmmes adsorptionen af ​​jern fra vegetabilsk mad af de kompleksdannende ligander, der er til stede i det, og et overskud af zinkioner kan hæmme adsorptionen af ​​kobber osv.

Bestemmelse af mekanismerne for toksicitet af metalioner er ofte kompliceret af eksistensen af ​​forskellige måder at trænge ind i en levende organisme på. Metaller kan indtages med mad, vand, absorberes gennem huden, trænges ind ved indånding osv. Absorption med støv er Hovedvejen penetration under industriel forurening. Som følge af indånding sætter de fleste metaller sig i lungerne og spredes først derefter til andre organer. Men den mest almindelige vej for giftige metaller at komme ind i kroppen er indtagelse gennem mad og vand.

Bibliografisk liste

1. Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Generel og uorganisk kemi. - M.: Kemi, 1993. - 590 s.

2. Akhmetov N.S. Generel og uorganisk kemi. Lærebog for gymnasier. - M.: Højere. skole, 2001. - 679 s.

3. Ugai Ya.A. Generel og uorganisk kemi. - M.: Højere. skole, 1997. - 527 s.

4. Drozdov D.A., Zlomanov V.P., Mazo G.N., Spiridonov F.M. Uorganisk kemi. I 3 bind. T. Kemi af intransitive grundstoffer. / Ed. Yu.D. Tretyakova - M.: Udg. "Academy", 2004, 368s.

5. Tamm I.E., Tretyakov Yu.D. Uorganisk kemi: I 3 bind, V.1. Fysisk-kemiske grundlag for uorganisk kemi. Lærebog for universitetsstuderende / Ed. Yu.D. Tretyakov. - M.: Red. "Akademiet", 2004, 240'erne.

6. Korzhukov N.G. Generel og uorganisk kemi. Proc. Fordel. / Under redaktion af V.I. Delyan-M.: Udg. MISIS: INFRA-M, 2004, 512s.

7. Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knizhnik A.Z. Generel kemi. Biofysisk kemi. Kemi af biogene elementer. Lærebog for universiteter. / Ed. Yu.A. Ershov. 3. udg., - M.: Integral-Pres, 2007. - 728 s.

8. Glinka N.L. Generel kemi. Tutorial for universiteter. Ed. 30. reviderede./ Udg. A.I. Ermakov. - M.: Integral-Press, 2007, - 728 s.

9. Chernykh, M.M. Ovcharenko. Tungmetaller og radionuklider i biogeocinoser. - M.: Agroconsult, 2004.

10. N.V. Gusakov. Miljøets kemi. - Rostov ved Don, Phoenix, 2004.

11. Baletskaya L.G. Uorganisk kemi. - Rostov ved Don, Phoenix, 2005.

12. M. Henze, P. Armoes, J. Lakuriansen, E. Arvan. Rensning af afløb. - M.: Mir, 2006.

13. Korovin N.V. Generel kemi. - M.: Højere. skole, 1998. - 558 s.

14. Petrova V.V. og andre Gennemgang af egenskaberne af kemiske grundstoffer og deres forbindelser. Lærebog til kurset "Kemi i mikroelektronik". - M.: Publishing House of MIET, 1993. - 108 s.

15. Kharin A.N., Kataeva N.A., Kharina L.T. Kemi kursus. - M.: Højere. skole, 1983. - 511 s.

Hostet på Allbest.ru

Lignende dokumenter

Generelle aspekter af tungmetallers toksicitet for levende organismer. Biologisk og økologisk rolle af p-elementer og deres forbindelser. Brugen af ​​deres forbindelser i medicin. Toksikologi af nitrogenoxider, nitritter og nitrater. Økologisk rolle af nitrogenforbindelser.

semesteropgave, tilføjet 09/06/2015


Præsentation af kemi. Levende systemer er de kemiske grundstoffer, der findes i dem. Tæt kontakt af levende systemer, såvel som mennesket, med miljø. Sammensætningen af ​​den menneskelige krop. Overtrædelser mineralmetabolisme i menneskelige legeme. patologiske tilstande.

præsentation, tilføjet 24/12/2008


Forbindelse indre miljø menneskelige legeme. Bioaktivitet af individuelle elementer. Virkningen af ​​sølv og dets salte på kroppen. Behandling for kviksølvforgiftning. Identifikation af individuelle kemiske elementers biologiske rolle i levende organismers funktion.

kontrolarbejde, tilføjet 02/12/2015


Kemiske egenskaber metaller, deres tilstedeværelse i den menneskelige krop. Makroelementers (kalium, natrium, calcium, magnesium) og mikroelementers rolle i kroppen. Indholdet af makro- og mikroelementer i fødevarer. Konsekvenser af ubalance af visse elementer.

præsentation, tilføjet 03/13/2013


Klassificering af kemiske grundstoffer, deres omdannelse i naturen, cirkulation og rolle i biosfæren. Atmosfæriske forbindelser af nitrogen, oxygen, phosphor, kulstof: deres betydning for levende organismer; metaller i naturen. Giftige elementer og problemer i menneskelig økologi.

abstrakt, tilføjet 12/02/2010


abstract, tilføjet 10/11/2011


Kemiske egenskaber af mangan og dets forbindelser. Industriel produktion af mangan. Historien om opdagelsen af ​​chrom, generel information. Normer for forbrug af mangan og krom, deres biologiske rolle. Påvirkning af mangel eller overskud af sporstoffer på den menneskelige krop.

abstract, tilføjet 20/01/2015


Karakteristika og specifikationer af analytiske og kvalitative kemiske reaktioner på kationer og anioner, egenskaber ved deres påvisning og tilstedeværelsen af ​​et gruppereagens. Metoder til påvisning af bromidion, bromation, arsenition, nitration, citration, benzoation.

afhandling, tilføjet 21.10.2010


Hovedklasser af uorganiske forbindelser. Forekomsten af ​​kemiske grundstoffer. Generelle love for kemi for s-elementer I, II og III grupper periodisk system D.I. Mendeleev: fysiske, kemiske egenskaber, produktionsmetoder, biologisk rolle.

tutorial, tilføjet 02/03/2011


Historien om opdagelsen af ​​jod af den franske kemiker-teknolog B. Courtois. Beskrivelse af jods fysiske og kemiske egenskaber, dets biologiske rolle i kroppen. Sygdomme med overskud eller mangel på jod. Metoder kvantificering og kvalitativ analyse af jod.

Biologi- videnskaben om livet. Biologiens vigtigste opgave er studiet af mangfoldighed, struktur, liv, individuel udvikling og evolution af levende organismer, deres forhold til miljøet.

Levende organismer har en række træk, der adskiller dem fra den livløse natur. Hver for sig er hver af forskellene ret betinget, så de bør betragtes som en helhed.

Tegn, der adskiller levende stof fra ikke-levende:

1. evne til at reproducere og transmittere arvelige oplysninger næste generation;
2. stofskifte og energi;
3. excitabilitet;
4. tilpasning til specifikke levevilkår;
5. byggemateriale - biopolymerer (de vigtigste af dem er proteiner og nukleinsyrer);
6. specialisering fra molekyler til organer og høj grad deres organisationer;
7. vækst;
8. aldring;
9. død.

Niveauer for organisering af levende stof:

1. molekylær,
2. cellulære,
3. stof,
4. organ,
5. organisme,
6. befolknings-arter,
7. biogeocenotisk,
8. biosfærisk.

Livets mangfoldighed

Nuklear-fri celler var de første, der dukkede op på vores planet. De fleste videnskabsmænd accepterer, at nukleare organismer opstod som et resultat af symbiosen mellem gamle arkæbakterier med blågrønne alger og oxiderende bakterier (symbiogenese teori).

Cytologi

Cytologi- videnskaben om bur. Studerer strukturen og funktionerne af celler i encellede og flercellede organismer. En celle er en elementær enhed af struktur, funktion, vækst og udvikling af alle levende væsener. Derfor ligger de processer og mønstre, der er karakteristiske for cytologi, til grund for de processer, der studeres af mange andre videnskaber (anatomi, genetik, embryologi, biokemi osv.).

Kemiske elementer i cellen

Kemisk grundstof — bestemt slags atomer med samme positive kerneladning. Der er fundet omkring 80 kemiske grundstoffer i celler. De kan opdeles i fire grupper:
Gruppe 1 - kulstof, brint, oxygen, nitrogen (98% af cellens indhold),
gruppe 2 - kalium, natrium, calcium, magnesium, svovl, phosphor, klor, jern (1,9%),
gruppe 3 - zink, kobber, fluor, jod, kobolt, molybdæn osv. (mindre end 0,01%),
Gruppe 4 - guld, uran, radium osv. (mindre end 0,00001%).

Elementer i den første og anden gruppe i de fleste manualer kaldes makronæringsstoffer, er elementerne i den tredje gruppe sporstoffer, er elementerne i den fjerde gruppe ultramikroelementer. For makro- og mikroelementer er de processer og funktioner, de deltager i, afklaret. For de fleste ultramikroelementer er den biologiske rolle ikke blevet identificeret.

Atomer af kemiske grundstoffer i levende organismer dannes uorganisk(vand, salt) og organiske forbindelser(proteiner, nukleinsyrer, lipider, kulhydrater). På atomniveau er der ingen forskelle mellem levende og ikke-levende stof, forskelle vil dukke op på de næste højere niveauer af organisering af levende stof.

Vand

Vand er den mest almindelige uorganiske forbindelse. Vandindholdet varierer fra 10 % (tandemalje) til 90 % af cellemassen (embryoet under udvikling). Livet er umuligt uden vand biologisk betydning vand bestemmes af dets kemiske og fysiske egenskaber.

Vandmolekylet har en vinkelform: hydrogenatomer danner en vinkel på 104,5° i forhold til oxygen. Den del af molekylet, hvor brint er placeret, er positivt ladet, den del, hvor ilt er placeret, er negativt ladet, i forbindelse hermed er vandmolekylet en dipol. Hydrogenbindinger dannes mellem vanddipoler. Vands fysiske egenskaber: gennemsigtig, maksimal tæthed - ved 4 °C, høj varmekapacitet, krymper praktisk talt ikke; rent vand leder dårligt varme og elektricitet, fryser ved 0 °C, koger ved 100 °C osv. Vands kemiske egenskaber: godt opløsningsmiddel, danner hydrater, indgår i hydrolytiske nedbrydningsreaktioner, interagerer med mange oxider mv. I forhold til evnen til at opløse i vand er der: hydrofile stoffer - meget opløselig hydrofobe stoffer- praktisk talt uopløseligt i vand.

Biologisk værdi af vand:

1. er grundlaget for det indre og intracellulære miljø,
2. sikrer vedligeholdelsen af ​​den rumlige struktur,
3. sørger for transport af stoffer,
4. hydrerer polære molekyler,
5. fungerer som opløsningsmiddel og diffusionsmedium,
6. deltager i reaktionerne af fotosyntese og hydrolyse,
7. hjælper med at afkøle kroppen
8. er levested for mange organismer,
9. fremmer migration og distribution af frø, frugter, larvestadier,
10. er det miljø, hvor befrugtning finder sted,
11. i planter giver transpiration og frøspiring,
12. bidrager til ensartet fordeling af varme i kroppen og mange andre. andre

Andre uorganiske forbindelser i cellen

Andre uorganiske forbindelser repræsenteres hovedsageligt af salte, som kan være indeholdt enten i opløst form (dissocieret i kationer og anioner) eller i fast form. Kationerne K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ (se tabellen ovenfor) og anionerne HPO 4 2– , Cl – , HCO 3 – er vigtige for cellens levetid, hvilket giver bufferegenskaberne for celle. buffering- evnen til at opretholde pH på et vist niveau (pH er den decimale logaritme af den reciproke af koncentrationen af ​​hydrogenioner). En pH-værdi på 7,0 svarer til en neutral opløsning, under 7,0 til en sur opløsning og over 7,0 til en alkalisk opløsning. Celler og væv er karakteriseret ved et let alkalisk miljø. Fosfat (1) og bicarbonat (2) buffersystemer er ansvarlige for at opretholde denne let alkaliske reaktion.

Der findes 81 stabile kemiske grundstoffer i naturen. Sammensætningen af ​​levende stof omfatter 15 elementer, yderligere 8-10 elementer findes kun i visse organismer. Diagrammet viser en del Periodisk system af grundstoffer, som indeholder alle biologisk vigtige kemiske grundstoffer, deres fysiske og kemiske egenskaber samt deres indhold i levende stof og menneskekroppen. Regelmæssighederne af strukturen af ​​atomer, der ligger til grund for det periodiske system, diskuteres detaljeret i lærebøger om kemi.

Levende organismer er næsten 99% sammensat af fire kemiske grundstoffer: brint (H), oxygen (O), kulstof (C) og nitrogen (N). Brint og ilt er de bestanddele af vand, som udgør 60-70 % af cellens masse (se). Sammen med kulstof og nitrogen er disse to elementer også hovedbestanddelene organiske forbindelser involveret i de fleste livsprocesser. Mange biomolekyler indeholder også svovl (S) og fosfor (P) atomer. Opført makronæringsstoffer er en del af alle levende organismer.

Kemiske elementer relateret til den anden vigtige i biologisk gruppe og i en mængde på ca. 0,5 % af en persons masse, er til stede, med få undtagelser, i formen ioner. Denne gruppe omfatter alkalimetaller natrium (Na) og kalium (K), jordalkalimetaller magnesium (Mg) og calcium (Ca). Halogenet klor (Cl) er også altid til stede i celler i form af en anion. Andre vitale (essentielle) kemiske grundstoffer er til stede i så små mængder, at de kaldes sporstoffer. Denne gruppe omfatter overgangsmetallerne jern (Fe), zink (Zn), kobber (Cu), kobolt (Co) og mangan (Mn). Til vital vigtige sporstoffer omfatter også nogle ikke-metaller, såsom jod (I) og selen (Se).

Artikler i afsnittet "Periodisk system af elementer af D. I. Mendeleev":

• A. Biologisk vigtige kemiske grundstoffer

2012-2017. Visuel biokemi. Molekylær Biologi. Kulhydraters struktur og stofskifte.

Opslagsbogen i visuel form - i form af farveskemaer - beskriver alle biokemiske processer. Betragtes som biokemisk vigtig kemiske forbindelser, deres struktur og egenskaber, de vigtigste processer med deres deltagelse, samt mekanismerne og biokemien af ​​de vigtigste processer i dyrelivet. For studerende og lærere ved kemiske, biologiske og medicinske universiteter, biokemikere, biologer, læger samt alle dem, der er interesserede i livsprocesser.