Химический состав организма человека (химические элементы: макро-, микро-, ультрамикроэлементы; ионы; химические вещества: неорганические, органические)

Стр 1 из 9Следующая ⇒

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Химический состав организма человека (химические элементы: макро-, микро-, ультрамикроэлементы; ионы; химические вещества: неорганические, органические).

Многообразие веществ животного и растительного мира, построенное сравнительно небольшого количества исходных составных частей, Составьте не известных химических элементов в живых организмах обнаружены 60 однако в концентрациях позволяющих их не считать этот элемент случайной примеси только 22 элемента. Все химические элементы, встречающиеся в живых организмах в соответствии с их концентрацией в клетках, делятся на три группы:

* макроэлементы (С,H,O,N,P,S,Cl,Na,K,Ca) На их долю приходится более 0,01 % сухого остатка

*микроэлементы (Fe,Mg,Zn,Cu,Co,J,Br,V,F,Mo,Al,Si) на их долю приходится от 0,01% до 0,000001% сухого остатка

*ультрамикроэлементы (Hg,Au,Ag,Ra и тд.) на их долю приходится менее 0,000001% сухого остатка.

Химические элементы, используемые для образования низкомолекулярных органических веществ организма, обладает следующими свойствами:

1) атомы имеют небольшие размеры поэтому их молекулы способны проникать через клеточные мембраны

2) легко вступают в химические взаимодействия образуя прочные ковалентные связи в молекулах веществ

3) соединения хорошо растворяются в воде и легко усваиваются организмом

4) отдельные элементы (P,S,N) могут образовывать лабильные химические связи богатые энергией и участвовать в биохимических реакциях связанных с накоплением и высвобождение энергии

5) способность атома углерода образовывать углеродные связи создает возможность быстрого превращения различных органических соединений в организме

Вещества, входящие в состав живых организмов, подчиняются законам физики и химии их делят на две группы органические и неорганические.

К неорганическим веществам относятся вода и минеральные соли. последние встречаются в виде молекулы например третичный фосфат кальция карбонат кальция и ионы ионы состав организмов во многом сходен с ионным составом морской воды Это свидетельство того что это различные организмы возникли и развивались в первобытном океане и на протяжении всей эволюции наземных условиях в жидкостях и клетках нашего организма сохранился ионный баланс первобытного океан. более 100 ионов имеет биологическое значение. ионы обеспечивают:

1) разность потенциалов на мембране клетки

2) осмотическую работу организма

3) регуляция активности ферментов

4)Пространственную структуру биополимер

5) сохранение постоянства внутренней среды организма

6) проницаемость клеточных мембран

7) обезвреживающие функции печени и другие процессы

Органические вещества по молекулярной массе делятся на низко- и высокомолекулярные, а их химические составы в значительной степени определяются функциональными группами.

Низкомолекулярные органические вещества относятся спирты, альдегиды, кетоны, карбоновые и другие органические кислоты углеводороды, аминокислоты, азотистое основание, глицерин, АТФ, витамины и другие. они являются строительными блоками которые ковалентными связями соединяются в макромолекулы. Т.е высокомолекулярные вещества. К ним относятся белки, нуклеиновые кислоты, липиды и полисахариды.

Вода. Содержание, состояние, распределение в организме, биологическая роль.

Вода (Н2О) — одно из самых важных соединений, в организме взрослого человека

составляет 60—80% от массы тела.

Многие ткани и органы человеческого тела сильно обводнены, но, несмотря на это, имеют

достаточную плотность и в нормальных условиях не меняют своей формы. Это

объясняется тем, что часть воды находится в них в связанном состоянии. По степени

связанности вода организма может быть полностью связанной (гидратационной),

полусвязанной (иммобильной) и свободной (мобильной).

Гидратационная вода составляет 13—15 \% всей воды организма. Она входит в состав

гидратных оболочек минеральных ионов, полисахаридов, белков, нуклеотидов, содержится

во внутренних зонах молекул биополимеров, участвуя в образовании их пространственной

конформации. В структурах, содержащих гид-ратационную воду, сильно увеличивается

подвижность ионов водорода и гидроксила. Это является одной из причин высокой

электропроводности клеточных мембран.

Иммобильная вода находится между молекулами белков и других волокнистых веществ; в

порах, пронизывающих рибосомы, клеточные мембраны; в ядре, митохондриях и других

субклеточных частицах. Она может быть в отличие от гидратационной воды растворителем

различных полярных молекул и ионов, играет

большую роль в их переносе через мембраны, принимает участие в поддержании

осмотического равновесия. Связь иммобильной воды с клеточными структурами

достаточно прочна, так что при порезах и измельчении тканей она не вытекает из них.

Мобильная вода является основой крови, лимфы, межклеточной, синовиальной,

спинномозговой жидкостей, слюны, желудочного и кишечного соков, мочи. При участии

свободной воды происходит обмен веществ между клетками тела и внешней средой,

доставка к клеткам питательных веществ и кислорода, выведение во внешнюю среду

конечных продуктов внутриклеточного обмена. Свободная вода играет важную роль в

поддержании постоянной температуры тела, так как способна, испаряясь, поглощать тепло

и предохранять организм от перегревания. Вода, входящая в состав синовиальной

жидкости, служит смазкой для трущихся поверхностей суставов.

Различные состояния воды в организме связаны друг с другом и способны к

взаимопревращениям.

Вода в организме выполняет важные биологические функции, она является:

1) средой, в которой протекают все биохимические реакции;

2) транспортным средством, осуществляющим перенос всех веществ в живом организме;

3) химическим реагентом, так как участвует в реакциях гидролиза гидратации и

дегидратации;

4) обладает большой теплоемкостью и не позволяет сильно колебаться температуре тела;

5) универсальным растворителем, что обусловлено своеобразным строением молекулы

воды, имеющей ковалентно-полярные связи между атомами водорода и кислорода.

Распределение воды в организме:

7% - кровь и лимфа

23% - тканевая жидкость

70% - внутри клеток в составе цитоплазмы

Цикл Кребса.

Химизм цикла Кребса заключается в следующем. Ацетил ~ КоА соединяется со щавелево-уксусной кислотой, превращаясь в лимонную кислоту. Затем следует ряд ферментативных реакций, в которых лимонная кислота последовательно превращается в другие органические кислоты (изолимонную, a-кетоглутаровую, янтарную, яблочную). Яблочная кислота затем превращается в щавелево-уксусную. Таким образом, щавелево-уксусная кислота проводит Ацетил ~ КоА через ряд химических реакций, превращая его в СО2, Н2О и 12 АТФ, а сама при этом остается без изменений. Молекулы АТФ образуются в цикле Кребса в четырех реакциях окислительного фосфорилирования (три - с участием НАД и одна - с участием ФАД-дегидрогеназ), что приводит к образованию 11 молекул АТФ, и одной реакции субстратного фосфорилирования, что приводит к синтезу одной молекулы АТФ. Цикл Кребса работает в митохондриях клеток в аэробных условиях. В цикле Кребса выделяется 23 энергии, запасенной в молекулах питательных веществ, большая часть этой энергии запасается организмом.

Использование липидов в обмене веществ. Синтез и мобилизация жира, окисление глицерина (химизм и энергетический эффект), Р-окисление жирных карбоновых кислот (химизм, энергетический эффект, пути устранения кетоновых тел).

Синтез жиров. Синтез жиров происходит в абсорбтивный период в печени и жировой ткани. Непосредственными субстратами в синтезе жиров являются ацил-КоА и глицерол-3-фосфат. Метаболический путь синтеза жиров в печени и жировой ткани одинаков, за исключением разных путей образования глицерол-3-фосфата.

В жировой ткани для синтеза жиров используются в основном жирные кислоты, освободившиеся при гидролизе жиров. Жирные кислоты поступают в адипоциты, превращаются в производные КоА и взаимодействуют с глицерол-3-фосфатом, образуя сначала лизофосфатидную кислоту, а затем фосфатидную. Фосфатидная кислота после дефосфорилирования превращается в диацилглицерол, который ацилируется с образованием триацилглицерола.

Кроме жирных кислот, поступающих в адипоциты из крови, в этих клетках идёт и синтез жирных кислот из продуктов распада глюкозы. В адипоцитах для обеспечения реакций синтеза жира распад глюкозы идёт по двум путям: гликолиз, обеспечивающий образование глицерол-3-фосфата и ацетил-КоА, и пентозофосфатный путь, окислительные реакции которого обеспечивают образование НАДPH, служащего донором водорода в реакциях синтеза жирных кислот.

Мобилизация жиров. Адипоциты (место депонирования жиров) располагаются в основном под кожей, образуя подкожный жировой слой, и в брюшной полости, образуя большой и.малый сальники. Мобилизация жиров, т.е. гидролиз до глицерола и жирных кислот, происходит в постабсорбтивный период, при голодании и активной физической работе. Гидролиз внутриклеточного жира осуществляется под действием фермента гормончувствительной липазы - ТАГ-липазы. Этот фермент отщепляет одну жирную кислоту у первого углеродного атома глицерола с образованием диацилглицерола, а затем другие липазы гидролизуют его до глицерола и жирных кислот, которые поступают в кровь. Глицерол как водорастворимое вещество транспортируется кровью в свободном виде, а жирные кислоты (гидрофобные молекулы) в комплексе с белком плазмы - альбумином.

Окисление глицерина. Глицерин активируется молекулой АТФ и превращается в α-глицерофосфат. Затем α-глицерофосфат дегидрируется НАД-дегидрогеназами с образованием 3-фосфоглицеринового альдегида. Дальнейшие превращения 3-фосфоглицеринового альдегида идут по типу аэробного окисления углеводов, что приводит к образованию конечных продуктов СО2 и Н2О и синтезу 23 АТФ.

1 молекула АТФ была затрачена на образование α-глицерофосфата: 23АТФ - 1АТФ = 22АТФ- таков энергетический баланс окисления молекулы глицерина.

β-окисление жирных карбоновых кислот. Процесс β-окисления начинается с активации жирной кислоты при участии АТФ и коэнзима А (КоА).

Процесс окисления жирной кислоты включает четыре последовательных этапа.

Первый этап - дегидрирование(отщепление водорода) происходит при участии кофермента ФАД, который передает отщепленные атомы водорода на цепь дыхательных ферментов, где конечным акцептором их, как мы уже знаем, является кислород, при этом обеспечивается синтез 2 АТФ.

Второй этап - стадия гидратации, при которой происходит присоединение молекулы воды к жирной кислоте по месту двойной связи.

Третий этап - дегидрированиес участием кофермента НАД, который отдает отщепляемый водород по цепи дыхательных ферментов на кислород, при этом обеспечивает синтез 3 АТФ.

Четвертый этап окисления жирной кислоты представляет собой взаимодействиепродукта третьего этапа кетоацил-КоА со свободным HS-KoA. В результате этого процесса происходит отщепление от остатка жирной кислоты двууглеродного фрагмента в виде остатка уксусной кислоты, связанной с КоА - ацетил-КоА. Вторым продуктом является ацил-КоА, т.е. эфир КоА и жирной кислоты, укороченной на два углеродных атома. Молекула вновь образовавшегося ацил-КоА снова подвергается четырехэтапному процессу окисления, в результате которого жирная кислота укорачивается еще на два углеродных атома, и так продолжается до тех пор, пока она полностью не расщепится на ацил-КоА, колотый затем окисляется в цикле Кребса.