2.3 Chemické zloženie buniek. Makro a stopové prvky

• Diagnostika

Video Tutorial 2: Štruktúra, vlastnosti a funkcie organických zlúčenín Koncepcia biopolymérov

Prednáška: Chemické zloženie buniek. Makro a stopové prvky. Vzťah štruktúry a funkcií anorganických a organických látok

makroživiny, ktorých obsah nie je nižší ako 0,01%;

stopových prvkov - ktorých koncentrácia je nižšia ako 0,01%.

V každej bunke je obsah stopových prvkov menší ako 1%, makroprvky - viac ako 99%.

Sodík, draslík a chlór poskytujú mnoho biologických procesov - turgor (vnútorný tlak buniek), vzhľad nervových elektrických impulzov.

Dusík, kyslík, vodík, uhlík. Toto sú hlavné súčasti bunky.

Fosfor a síra sú dôležitými zložkami peptidov (proteínov) a nukleových kyselín.

Vápnik je základom všetkých kostrových formácií - zuby, kosti, mušle, bunkové steny. Podieľa sa tiež na kontrakcii svalov a koagulácii krvi.

Horčík je zložka chlorofylu. Podieľa sa na syntéze proteínov.

Železo je zložkou hemoglobínu, podieľa sa na fotosyntéze, určuje účinnosť enzýmov.

Stopové prvky obsiahnuté vo veľmi nízkych koncentráciách, ktoré sú dôležité pre fyziologické procesy:

Zinok je zložkou inzulínu;

Meď - zúčastňuje sa fotosyntézy a dýchania;

Kobalt - zložka vitamínu B12;

Jód - sa podieľa na regulácii metabolizmu. Je dôležitou súčasťou hormónov štítnej žľazy;

Fluorid je súčasťou zubnej skloviny.

Nerovnováha v koncentrácii mikro a makronutrientov vedie k metabolickým poruchám, rozvoju chronických ochorení. Nedostatok vápnika - príčina rachiet, železo - anémia, nedostatok dusíka proteínov, jód - zníženie intenzity metabolických procesov.

Zvážte vzťah organických a anorganických látok v bunke, ich štruktúru a funkciu.

Bunky obsahujú obrovské množstvo mikro a makromolekúl patriacich do rôznych chemických tried.

Anorganická bunka

Voda. Z celkovej hmotnosti živého organizmu tvorí najväčšie percento 50-90% a zúčastňuje sa takmer všetkých životných procesov:

kapilárne procesy, pretože ide o univerzálne polárne rozpúšťadlo, ovplyvňujú vlastnosti intersticiálnej tekutiny, rýchlosť metabolizmu. Vo vzťahu k vode sú všetky chemické zlúčeniny rozdelené na hydrofilné (rozpustné) a lipofilné (rozpustné v tukoch).

Intenzita metabolizmu závisí od jeho koncentrácie v bunke - čím viac vody, tým rýchlejšie procesy prebiehajú. Strata 12% vody ľudským telom - vyžaduje obnovu pod dohľadom lekára so stratou 20% - smrť nastane.

Minerálne soli. Obsahuje sa v živých systémoch v rozpustenej forme (disociujúca na ióny) a nerozpustené. Rozpustené soli sa podieľajú na:

prenosu látky cez membránu. Katióny kovov poskytujú "čerpadlo sodíka draslíka", ktoré mení osmotický tlak článku. Z tohto dôvodu sa voda s látkami rozpustenými v nej vháňa do bunky alebo ju opúšťa a zbytočne sa zbavuje;

tvorba nervových impulzov elektrochemickej povahy;

sú súčasťou proteínov;

fosfátový ión - zložka nukleových kyselín a ATP;

karbonátový ión - podporuje Ph v cytoplazme.

Nerozpustné soli vo forme celých molekúl tvoria štruktúry škrupín, škrupín, kostí, zubov.

Bunková organická hmota

Spoločným znakom organickej hmoty je prítomnosť reťazca uhlíkového skeletu. Ide o biopolyméry a malé molekuly s jednoduchou štruktúrou.

Hlavné triedy dostupné v živých organizmoch:

Sacharidy. Bunky obsahujú rôzne typy - jednoduché cukry a nerozpustné polyméry (celulóza). V percentách je ich podiel na sušine rastlín až 80%, zvieratá - 20%. Hrajú dôležitú úlohu pri podpore života buniek:

Fruktóza a glukóza (monosacharidy) sa rýchlo vstrebávajú v tele, sú súčasťou metabolizmu, sú zdrojom energie.

Ribóza a deoxyribóza (monosacharidy) sú jednou z troch hlavných zložiek DNA a RNA.

Laktóza (označovaná ako disacharam) - syntetizovaná zvieraťa, je súčasťou mlieka cicavcov.

V rastlinách sa tvorí sacharóza (disacharid) - zdroj energie.

Maltóza (disacharid) - poskytuje klíčenie semien.

Aj jednoduché cukry vykonávajú ďalšie funkcie: signál, ochranné, transportné.
Polymérne sacharidy sú vo vode rozpustný glykogén, rovnako ako nerozpustná celulóza, chitín, škrob. Majú významnú úlohu v metabolizme, vykonávajú štrukturálne, skladovacie, ochranné funkcie.

Lipidy alebo tuky. Sú nerozpustné vo vode, ale dobre sa navzájom premiešajú a rozpúšťajú sa v nepolárnych kvapalinách (bez obsahu kyslíka, napríklad petrolej alebo cyklické uhľovodíky sú nepolárne rozpúšťadlá). Lipidy sú v tele nevyhnutné na to, aby im poskytli energiu - počas ich oxidácie sa vytvára energia a voda. Tuky sú veľmi energeticky účinné - s pomocou 39 kJ za gram uvoľneného počas oxidácie môžete zdvihnúť bremeno o hmotnosti 4 tony do výšky 1 m. Tuk tiež poskytuje ochrannú a izolačnú funkciu - pri zvieratách jej hrubá vrstva pomáha zachovať teplo v chladnej sezóne. Tuky podobné látky chránia perie vodného vtáctva pred namočením, poskytujú zdravý lesklý vzhľad a elasticitu zvieracích chlpov, vykonávajú kryciu funkciu na listoch rastlín. Niektoré hormóny majú štruktúru lipidov. Tuky tvoria základ membránovej štruktúry.

Proteíny alebo proteíny sú heteropolyméry biogénnej štruktúry. Pozostávajú z aminokyselín, ktorých štruktúrne jednotky sú: aminoskupina, radikál a karboxylová skupina. Vlastnosti aminokyselín a ich rozdiely od seba určujú radikály. Vďaka amfotérnym vlastnostiam môžu vytvárať väzby medzi sebou. Proteín môže pozostávať z niekoľkých alebo stoviek aminokyselín. Celková štruktúra proteínov obsahuje 20 aminokyselín, ich kombinácie určujú rôznorodosť foriem a vlastností proteínov. Asi tucet aminokyselín je nevyhnutné - nie sú syntetizované v tele zvieraťa a ich príjem je zabezpečovaný rastlinnými potravinami. V zažívacom trakte sú proteíny rozdelené na jednotlivé monoméry používané na syntetizáciu vlastných proteínov.

Štruktúrne vlastnosti bielkovín:

primárna štruktúra - aminokyselinový reťazec;

sekundárne - reťaz skrútená do špirály, kde sú medzi cievkami vytvorené vodíkové väzby;

terciárne - špirála alebo niekoľko z nich, valcované do globule a spojené slabými väzbami;

Kvartérka neexistuje vo všetkých proteínoch. Toto sú niektoré globuláty spojené nekovalentnými väzbami.

Pevnosť štruktúr môže byť zlomená a potom obnovená, zatiaľ čo proteín dočasne stráca svoje charakteristické vlastnosti a biologickú aktivitu. Iba zničenie primárnej štruktúry je nezvratné.

Proteíny vykonávajú veľa funkcií v bunke:

zrýchlenie chemických reakcií (enzymatická alebo katalytická funkcia, z ktorých každá zodpovedá za špecifickú jedinú reakciu);
transport - prenos iónov, kyslíka, mastných kyselín cez bunkové membrány;

ochranné - krvné proteíny, ako je fibrín a fibrinogén, sú prítomné v krvnej plazme v neaktívnej forme, tvoria krvné zrazeniny v mieste poškodenia spôsobeného kyslíkom. Protilátky - poskytujú imunity.

štrukturálne peptidy sú čiastočne alebo sú základom bunkových membrán, šliach a iných spojivových tkanív, vlasov, vlny, kopytíc a nechtov, krídel a vonkajších častí. Actin a myozín poskytujú kontraktilnú svalovú aktivitu;

regulačné hormonálne proteíny poskytujú humorálnu reguláciu;
energia - pri nedostatku živín začne telo rozbíjať svoje vlastné proteíny, narušuje proces svojej vlastnej životnej činnosti. Preto, po dlhom hladovaní, sa telo nemôže vždy zotaviť bez lekárskej pomoci.

Nukleové kyseliny. Existujú 2 - DNA a RNA. RNA má niekoľko typov - informačné, transportné a ribozomálne. Zjavený švajčiarskym švajčiarskym F. Fisherom na konci 19. storočia.

DNA je deoxyribonukleová kyselina. Obsahuje jadro, plastidy a mitochondrie. Štrukturálne ide o lineárny polymér, ktorý tvorí dvojitú špirálu komplementárnych nukleotidových reťazcov. Koncepciu svojej priestorovej štruktúry vytvorili v roku 1953 Američania D. Watson a F. Crick.

Jeho monomérne jednotky sú nukleotidy, ktoré majú zásadne spoločnú štruktúru od:

dusíkatá báza (patriaca do purínovej skupiny - adenín, guanín, pyrimidín - tymín a cytozín).

V štruktúre molekuly polyméru sa nukleotidy kombinujú v pároch a komplementárne, čo je spôsobené rôznym počtom vodíkových väzieb: adenín + tymín - dva, guanín + cytozín - tri vodíkové väzby.

Poradie nukleotidov kóduje štrukturálne aminokyselinové sekvencie proteínových molekúl. Mutácia je zmena poradia nukleotidov, pretože budú zakódované proteínové molekuly s inou štruktúrou.

RNA - ribonukleová kyselina. Štrukturálne znaky jeho rozdielu od DNA sú:

namiesto tymínového nukleotidu - uracilu;

ribóza namiesto deoxyribózy.

Transportná RNA je reťazec polyméru, ktorý je v rovine preložený vo forme listu ďateliny, jeho hlavnou funkciou je dodávanie aminokyseliny ribozómom.

Matrica (messenger) RNA sa neustále vytvára v jadre, komplementárne k akejkoľvek časti DNA. Ide o štrukturálnu matricu, na základe jej štruktúry sa molekula proteínu zostaví na ribozóme. Z celkového obsahu molekúl RNA je tento typ 5%.

Ribosomal - je zodpovedný za proces tvorby proteínovej molekuly. Syntetizuje sa na nukleole. V klietke je 85%.

ATP - adenozín trifosfátová kyselina. Toto je nukleotid obsahujúci:

Chemické prvky bunky.

Bunky živých organizmov v ich chemickom zložení sa výrazne líšia od okolitého neživého prostredia a štruktúry chemických zlúčenín a množstva a obsahu chemických prvkov. Celkovo je prítomných asi 90 chemických prvkov v živých organizmoch, ktoré sú v závislosti od ich obsahu rozdelené do troch hlavných skupín: makroživiny, mikroelementy a ultramikrogény.

Macronutrients.

Makroelementy vo významných množstvách sú zastúpené v živých organizmoch v rozsahu od stotín percent až desiatok percent. Ak obsah akejkoľvek chemickej látky v organizme presahuje 0,005% telesnej hmotnosti, táto látka sa označuje ako makroelementy. Sú súčasťou hlavných tkanív: krv, kosti a svaly. Patria medzi ne napríklad nasledujúce chemické prvky: vodík, kyslík, uhlík, dusík, fosfor, síra, sodík, vápnik, draslík, chlór. Makroelementy predstavujú približne 99% hmotnosti živých buniek, pričom väčšina (98%) vodíka, kyslíka, uhlíka a dusíka.

Nasledujúca tabuľka zobrazuje hlavné makroživiny v tele:

Pre všetky štyri najbežnejšie prvky živých organizmov (vodík, kyslík, uhlík, dusík, ako už bolo povedané) je charakteristická jedna spoločná vlastnosť. Tieto prvky majú na vonkajšej obežnej dráhe jeden alebo viac elektrónov, ktoré vytvárajú stabilné elektronické väzby. Preto atóm vodíka na vytvorenie stabilnej elektrónovej väzby neobsahuje jeden elektrón vo vonkajšej obežnej dráhe, atómy kyslíka, dusík a uhlík - dva, tri a štyri elektróny. V tomto ohľade tieto chemické prvky ľahko vytvárajú kovalentné väzby v dôsledku párovania elektrónov a môžu sa ľahko vzájomne ovplyvňovať a plniť ich vonkajšie elektrónové škrupiny. Navyše kyslík, uhlík a dusík môžu tvoriť nielen jednoduché väzby, ale aj dvojité väzby. V dôsledku toho sa značne zvyšuje počet chemických zlúčenín, ktoré sa môžu tvoriť z týchto prvkov.

Navyše uhlík, vodík a kyslík - najľahšie medzi prvkami schopnými vytvárať kovalentné väzby. Preto sa ukázali ako najvhodnejšie na tvorbu zlúčenín, ktoré tvoria živú hmotu. Treba poznamenať osobitne ďalšiu dôležitú vlastnosť uhlíkových atómov - schopnosť vytvárať kovalentné väzby so štyrmi ďalšími atómami uhlíka naraz. Vďaka tejto schopnosti sa skelety vytvárajú z obrovskej škály organických molekúl.

Stopové prvky

Hoci obsah stopových prvkov nepresahuje 0,005% pre každý jednotlivý prvok a celkovo tvorí iba asi 1% hmotnosti buniek, stopové prvky sú nevyhnutné pre životne dôležitú činnosť organizmov. Pri absencii alebo nedostatku obsahu sa môžu objaviť rôzne choroby. Mnohé stopové prvky sú súčasťou neproteínových enzýmových skupín a sú nevyhnutné pre realizáciu ich katalytickej funkcie.
Napríklad železo je neoddeliteľnou súčasťou hemu, ktorý je súčasťou cytochrómov, ktoré sú súčasťou reťazca prenosu elektrónov a hemoglobínom, bielkovinou, ktorá transportuje kyslík z pľúc do tkanív. Nedostatok železa v ľudskom tele spôsobuje vývoj anémie. Nedostatok jódu, ktorý je súčasťou thyroxínu štítnej žľazy, vedie k výskytu ochorení spojených s nedostatočnosťou tohto hormónu, ako je endemický chudák alebo kretinizmus.

Príklady stopových prvkov sú uvedené v nasledujúcej tabuľke:

Aké chemické prvky súvisia s makro a mikroživinami bunky?

Aké chemické prvky súvisia s makro a mikroživinami bunky?

Makroelementy (veľké percento tela podľa obsahu) bunky obsahujú nasledujúce chemické prvky:

• kyslík 70%, uhlík 15%, vodík 10%, dusík 2%, draslík 0,3%, síru 0,2%, fosfor 1%, chlór 0, 1%), zvyšok - horčík, vápnik, sodík.

Na stopové prvky (malé percento obsahu tela) patria také chemické prvky:

• kobalt, zinok, vanád, fluór, selén, meď, chróm, nikel, germánium, jód, ruténium.

macronutrients

Makroživiny sú chemické prvky, ktoré rastliny absorbujú vo veľkom množstve. Obsah takýchto látok v rastlinách sa pohybuje od stotín percent až niekoľko desiatok percent.

obsah:

prvky

Makroelementy sa priamo podieľajú na konštrukcii organických a anorganických zlúčenín rastliny, ktoré tvoria podstatnú časť suchej hmoty. Väčšina z nich je v bunkách reprezentovaná iónmi.

Makroživiny a ich zlúčeniny sú aktívne látky rôznych minerálnych hnojív. V závislosti od typu a tvaru sa používajú ako hlavné hnojivá a hnojivá. Medzi makroelementy patria: uhlík, vodík, kyslík, dusík, fosfor, draslík, vápnik, horčík, síra a niektoré ďalšie, hlavnými prvkami výživy rastlín sú dusík, fosfor a draslík.

Telo dospelého obsahuje asi 4 gramy železa, 100 g sodík, 140 g draslíka, 700 g fosforu a 1 kg vápnika. Napriek takýmto rôznym číslam je záver zrejmé: látky kombinované pod názvom "makro prvky" sú životne dôležité pre našu existenciu. [8] Iné organizmy majú tiež veľkú potrebu: prokaryotov, rastlín, zvierat.

Zástancovia evolučnej teórie tvrdia, že potreba makronutrientov je podmienená podmienkami, v ktorých vznikol život na Zemi. Keď bola pôda pozostávajúca z pevných hornín, atmosféra bola nasýtená oxidom uhličitým, dusíkom, metánom a vodnou parou a namiesto dažďa padali na zem roztoky kyselín, menovite makroelementy boli jedinou matricou, na základe ktorej sa mohli objaviť prvé organické látky a primitívne formy života. Preto aj teraz, miliardy rokov neskôr, celý život na našej planéte stále cíti potrebu aktualizovať vnútorné zdroje horčíka, síry, dusíka a ďalších dôležitých prvkov, ktoré tvoria fyzickú štruktúru biologických objektov.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Makroelementy sú rôzne v chemických aj fyzikálnych vlastnostiach. Medzi nimi sú kovy (draslík, vápnik, horčík a iné) a nekovy (fosfor, síra, dusík a iné).

Niektoré fyzikálne a chemické vlastnosti makroživín podľa údajov: [2]

Makro element

Fyzikálny stav za normálnych podmienok

strieborno-bieleho kovu

pevný biely kov

strieborno-bieleho kovu

krehké žlté kryštály

strieborný kov

Obsah makroživín v prírode

Makroelementy sa nachádzajú v prírode všade: v pôde, skalách, rastlinách, živých organizmoch. Niektoré z nich, ako napríklad dusík, kyslík a uhlík, sú integrálnymi prvkami zemskej atmosféry.

Symptómy nedostatku určitých živín v plodinách podľa údajov: [6]

element

Bežné príznaky

Citlivé kultúry

Zmena zelenej farby listov na svetlo zelenú, žltkastú a hnedú,

Veľkosť listov klesá,

Listy sú úzke a sú umiestnené v ostrom uhle k stonke,

Počet plodov (semená, zrná) prudko klesá

Biela a karfiolová,

Zakrútenie okrajov čepele listu

Fialová farba

Okraj spálenie listov,

Bielenie apikálnej pupen,

Bielenie mladých listov

Hroty listov sú ohnuté,

Okraje listov sú skrútené

Biela a karfiolová,

Biela a karfiolová,

Zmena intenzity zelenej farby listov,

Nízky obsah bielkovín

Farba listu sa zmení na bielu,

• Dusík viazaný stav je prítomný vo vodách riek, oceánov, litosféry, atmosféry. Väčšina dusíka v atmosfére sa nachádza vo voľnom stave. Bez tvorby dusíka nie je možné tvoriť proteínové molekuly. [2]
• Fosfor sa ľahko oxiduje a v tejto súvislosti sa v prírode nenachádza v čistej forme. Avšak v zmesiach, ktoré sa nachádzajú takmer všade. Je to dôležitá zložka rastlinných a živočíšnych bielkovín. [2]
• Draslík je prítomný v pôde vo forme solí. V rastlinách sa ukladá hlavne v stonkoch. [2]
• Horčík je všadeprítomný. V masívnych horách je obsiahnutá vo forme hlinitanov. Pôda obsahuje sírany, uhličitany a chloridy, prevládajú silikáty. Vo forme iónov obsiahnutých v morskej vode. [1]
• Vápnik je jedným z najbežnejších prvkov v prírode. Jej vklady sa nachádzajú vo forme kriedy, vápenca, mramoru. V rastlinných organizmoch nachádzajúcich sa vo forme fosfátov, síranov, uhličitanov. [4]
• Séria prírody je veľmi rozšírená: ako vo voľnom stave, tak vo forme rôznych zlúčenín. Nachádza sa v skalách aj v živých organizmoch. [1]
• Železo je jedným z najbežnejších kovov na svete, ale vo voľnom stave sa nachádza len v meteoritoch. Pri mineráloch zemského pôvodu je železo prítomné v sulfidoch, oxidoch, silikátoch a mnohých ďalších zlúčeninách. [2]

Úloha v závode

Biochemické funkcie

Vysoký výnos každej poľnohospodárskej plodiny je možný iba za podmienok úplnej a dostatočnej výživy. Okrem svetla, tepla a vody rastliny potrebujú živiny. Zloženie rastlinných organizmov zahŕňa viac ako 70 chemických prvkov, z ktorých 16 absolútne nevyhnutných sú organogény (uhlík, vodík, dusík, kyslík), popolové stopové prvky (fosfor, draslík, vápnik, horčík, síra) a tiež železo a mangán.

Každý prvok vykonáva svoje funkcie v rastlinách a je absolútne nemožné nahradiť jeden prvok druhým.

Z atmosféry

• Uhlík sa absorbuje zo vzduchu listami rastlín a trochu korene z pôdy vo forme oxidu uhličitého (CO₂). Je základom zloženia všetkých organických zlúčenín: tukov, bielkovín, sacharidov a iných látok.
• Vodík sa spotrebuje v zložení vody, je mimoriadne nevyhnutný pre syntézu organických látok.
• Kyslík je absorbovaný listami zo vzduchu, koreňmi z pôdy a je tiež uvoľňovaný z iných zlúčenín. Je potrebná ako pre dýchanie, tak pre syntézu organických zlúčenín. [7]

Ďalšie dôležité

• Dusík je základným prvkom pre vývoj rastlín, a to tvorba bielkovinových látok. Obsah proteínov sa pohybuje od 15 do 19%. Je súčasťou chlorofylu a preto sa podieľa na fotosyntéze. Dusík sa nachádza v enzýmoch - katalyzátoroch rôznych procesov v organizme. [7]
• Fosfor je prítomný v zložení bunkových jadier, enzýmov, fytínov, vitamínov a ďalších rovnako dôležitých zlúčenín. Podieľa sa na procesoch konverzie uhľohydrátov a látok obsahujúcich dusík. V rastlinách je obsiahnutá v organickej i minerálnej forme. Minerálne zlúčeniny - soli kyseliny ortofosforečnej - sa používajú pri syntéze uhľohydrátov. Rastliny používajú organické zlúčeniny fosforu (hexofosfáty, fosfatidy, nukleoproteíny, cukrové fosfáty, fytín). [7]
• Draslík hrá dôležitú úlohu v metabolizme bielkovín a uhľohydrátov, zvyšuje účinok použitia dusíka z amoniaku. Výživa draslíkom je silným faktorom vo vývoji jednotlivých rastlinných orgánov. Tento prvok uprednostňuje akumuláciu cukru v bunkovej šťave, čo zvyšuje odolnosť rastlín proti nepriaznivým prírodným faktorom v zimnom období, prispieva k rozvoju cievnych zväzkov a zahusťuje bunky. [7]

Nasledujúce makroživiny

• Síra je zložka aminokyselín - cysteín a metionín, hrá dôležitú úlohu ako pri metabolizme proteínov, tak pri redox procesoch. Pozitívny vplyv na tvorbu chlorofylu prispieva k tvorbe uzlíkov na koreň rastlín strukovín, ako aj baktérií nodulov, ktoré asimilujú dusík z atmosféry. [7]
• Vápnik - účastník metabolizmu uhľohydrátov a bielkovín, má pozitívny vplyv na rast koreňov. V podstate je potrebná pre normálnu výživu rastlín. Kalcifikácia kyslých pôd s vápnikom zvyšuje úrodnosť pôdy. [7]
• Horčík sa podieľa na fotosyntéze, jeho obsah chlorofylu dosahuje 10% svojho celkového obsahu v zelených častiach rastlín. Potreba horčíka v rastlinách nie je rovnaká. [7]
• Železo nie je súčasťou chlorofylu, ale zúčastňuje sa redoxných procesov, ktoré sú nevyhnutné pre tvorbu chlorofylu. Má veľkú úlohu pri dýchaní, pretože je neoddeliteľnou súčasťou respiračných enzýmov. Je potrebná pre zelené rastliny aj pre organizmy bez obsahu chlóru. [7]

Nedostatok (nedostatok) makroelementov v rastlinách

Pri nedostatku makra v pôde a následne v rastline jasne ukazujú vonkajšie príznaky. Citlivosť každého druhu rastliny na nedostatok makroživín je prísne individuálna, ale existujú niektoré podobné znaky. Napríklad, keď je nedostatok dusíka, fosforu, draslíka a horčíka, staré listy nižších vrstiev trpia, zatiaľ čo nedostatok vápnika, síry a železa - mladé orgány, čerstvé listy a rastúci bod.

Najmä jednoznačne sa nedostatok výživy prejavuje vo vysoko výnosných plodinách.

Nadbytočné makroživiny v rastlinách

Stav rastlín je ovplyvnený nielen nedostatkom, ale aj nadbytkom makroživín. Vyjadruje sa predovšetkým v starých orgánoch a spomaľuje rast rastlín. Často sú príznaky nedostatku a prebytku tých istých prvkov trochu podobné. [6]

Makro a stopové prvky

Približne 80 chemických prvkov sa nachádza v živých organizmoch, avšak iba 27 z týchto prvkov je založených na ich funkcii v bunke a organizme. Zvyšné prvky sú prítomné v malých množstvách a zjavne vstupujú do tela jedlom, vodou a vzduchom.

V závislosti od ich koncentrácie sú rozdelené na makroživiny a mikroelementy.

Koncentrácia každého z makroelementov v organizme presahuje 0,01% a ich celkový obsah je 99%. Medzi makroelementy patrí kyslík, uhlík, vodík, dusík, fosfor, síra, draslík, vápnik, sodík, chlór, horčík a železo. Prvé štyri z uvedených prvkov (kyslík, uhlík, vodík a dusík) sa tiež nazývajú organogénne, pretože sú súčasťou hlavných organických zlúčenín. Fosfor a síra sú tiež súčasťou mnohých organických látok, ako sú proteíny a nukleové kyseliny. Fosfor je potrebný na tvorbu kostí a zubov.

Bez zostávajúcich makroživín je nemožné normálne fungovanie tela.

Takže draslík, sodík a chlór sa podieľajú na procesoch bunkovej excitácie. Vápnik je súčasťou bunkových stien rastlín, kostí, zubov a škrupín mäkkýšov, je potrebný na kontrakciu svalových buniek a koaguláciu krvi. Horčík je zložka chlorofylu - pigment, ktorý zaisťuje tok fotosyntézy. Zúčastňuje sa tiež biosyntézy proteínov a nukleových kyselín. Železo je súčasťou hemoglobínu a je nevyhnutné pre fungovanie mnohých enzýmov.

Stopové prvky sú obsiahnuté v tele v koncentráciách nižších ako 0,01% a ich celková koncentrácia v bunke nedosahuje 0,1%. Medzi mikroelementy patrí zinok, meď, mangán, kobalt, jód, fluór atď.

Zinok je súčasťou molekuly pankreatického hormónu, inzulínu, medi je potrebná na fotosyntézu a dýchanie. Kobalt je zložka vitamínu B12, ktorej neprítomnosť vedie k anémii. Jód je nevyhnutný pre syntézu hormónov štítnej žľazy, zabezpečuje normálny tok metabolizmu a fluor sa spája s tvorbou zubnej skloviny.

Nedostatok a nadmerný alebo poškodený metabolizmus makro- a mikroprvkov vedú k rozvoju rôznych chorôb.

Najmä nedostatok vápnika a fosforu spôsobuje rachity, nedostatok dusíka - závažný nedostatok bielkovín, nedostatok železa - anémia, nedostatok jódu - poškodenie tvorby hormónov štítnej žľazy a znížená rýchlosť metabolizmu, znížený príjem fluoridov - zubný kaz. Olovo je toxické pre takmer všetky organizmy.

Nedostatok makro- a mikroprvkov môže byť kompenzovaný zvýšením ich obsahu v potravinách a pitnej vode, ako aj pri užívaní liekov.

Chemické prvky bunky tvoria rôzne zlúčeniny - anorganické a organické.

Téma 2.2. Chemická kompozícia buniek. - trieda 10-11, Syvozlazov (pracovný zoznam časť 1)

1. Uveďte definície pojmov.
Prvok je súbor atómov s rovnakým jadrovým nábojom a počet protónov zhodujúcich sa s poradovým (atómovým) číslom v periodickej tabuľke.
Stopový prvok - prvok, ktorý je v tele vo veľmi nízkych koncentráciách.
Makroelement - prvok, ktorý je v tele vo vysokých koncentráciách.
Bioelement - chemický prvok, ktorý sa podieľa na bunkovej aktivite, tvorí základ biomolekúl.
Bunková elementárna kompozícia je percento chemických prvkov v bunke.

2. Čo je jedným z dôkazov komunity animovanej a neživej prírody?
Jednota chemického zloženia. Neexistujú žiadne prvky charakteristické len pre neživú povahu.

3. Vyplňte tabuľku.

ELEMENTÁLNE ZLOŽENIE BUNIEK

4. Uveďte príklady organických látok, ktorých molekuly pozostávajú z troch, štyroch a piatich makronutrientov.
3 prvky: sacharidy a lipidy.
4 prvky: veveričky.
5 prvkov: nukleové kyseliny, proteíny.

5. Vyplňte tabuľku.

BIOLOGICKÁ ÚLOHA PRVKOV

6. Štúdia v časti 2.2 časť "Úloha vonkajších faktorov pri formovaní chemického zloženia živého charakteru" a odpoveď na otázku: "Čo sú biochemické endémy a aké sú príčiny ich pôvodu?"
Biochemické endémy sú choroby rastlín, zvierat a ľudí, spôsobené akútnym nedostatkom alebo prebytkom prvku v určitej oblasti.

7. Aké sú známe choroby súvisiace s nedostatkom mikroživín?
Nedostatok jódu - endemický chudák. Znížená syntéza tyroxínu a výsledná proliferácia tkaniva štítnej žľazy.
Nedostatok železa - anémia spôsobená nedostatkom železa.

8. Pamätajte, na akom základe sú chemické prvky distribuované na makro-, mikro- a ultramiklemente. Ponúknite vlastnú alternatívnu klasifikáciu chemických prvkov (napríklad funkcie v živých bunkách).
Mikro, makro a ultra mikronutrienty sú rozdelené podľa znamienka na základe ich percenta v bunke. Okrem toho je možné klasifikovať prvky podľa funkcií, ktoré regulujú činnosť niektorých orgánových systémov: nervový, svalový, obehový a kardiovaskulárny, tráviaci, atď.

9. Zvoľte správnu odpoveď.
Test 1.
Aké chemické prvky tvoria väčšinu organických látok?
2) C, O, H, N;

Test 2.
Makroekonomické prvky sa nevzťahujú:
4) mangánu.

Test 3.
Živé organizmy potrebujú dusík, pretože slúži:
1) zložku proteínov a nukleových kyselín; 10. Zistite príznak, pri ktorom sa všetky prvky uvedené nižšie, s výnimkou jedného, ​​skombinujú do jednej skupiny. Podčiarknite túto "extra" položku.
Kyslík, vodík, síra, železo, uhlík, fosfor, dusík. Zahrnuté iba do DNA. A zvyšok je v proteine.

11. Vysvetlite pôvod a všeobecný význam slova (termínu) na základe významu koreňov, ktoré ho tvoria.

12. Vyberte výraz a vysvetlite, ako jeho aktuálna hodnota zodpovedá pôvodnej hodnote jeho koreňov.
Výrazom je organogén.
Súlad: pojem v zásade zodpovedá jeho pôvodnému významu, ale dnes je presnejšia definícia. Predtým bola hodnota taká, že prvky sa podieľajú iba na konštrukcii tkanív a buniek orgánov. Teraz sa zistilo, že biologicky dôležité prvky nielen tvoria chemické molekuly v bunkách atď., Ale tiež regulujú všetky procesy v bunkách, tkanivách a orgánoch. Sú súčasťou hormónov, vitamínov, enzýmov a iných biomolekúl.

13. Formulujte a napíšte základné myšlienky § 2.2.
Elementárne zloženie bunky je percento chemických prvkov v bunke. Bunkové elementy sa zvyčajne klasifikujú v závislosti od ich percentuálneho podielu na mikro-, makro- a ultramikulárnych prvkoch. Tieto prvky, ktoré sa podieľajú na životne dôležitej činnosti buniek, tvoria základ biomolekúl, nazývaných bioelementy.
Medzi makroelementy patria: C N H O. Sú to hlavné zložky všetkých organických zlúčenín v bunke. Okrem toho sú vo všetkých hlavných biomolekloch zahrnuté P S K Ca Na Fe Cl Mg. Bez nich je fungovanie tela nemožné. Nedostatok z nich vedie k smrti.
Na vysledovanie prvkov: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni Ni Br Br, atď. Sú tiež potrebné pre normálne fungovanie tela, ale nie tak kritické. Chýba im spôsobuje chorobu. Sú súčasťou biologicky aktívnych zlúčenín, ovplyvňujú metabolizmus.
Existujú ultramikulény: Au Ag Be a iné. Fyziologická úloha nie je úplne stanovená. Ale sú dôležité pre bunku.
Existuje pojem "biochemická endemia" - choroby rastlín, zvierat a ľudí spôsobené akútnym nedostatkom alebo prebytkom akéhokoľvek prvku v určitej oblasti. Napríklad endemická burritída (nedostatok jódu).
Pri nedostatku prvkov v dôsledku spôsobu kŕmenia sa môžu vyskytnúť choroby alebo ochorenia. Napríklad pri nedostatku železnej anémie. Pri nedostatku vápnika - časté zlomeniny, strata vlasov, zubov, bolesti svalov.

I.2. Chemické zloženie bunky. Mikro a makro prvky

Typicky 70 až 80% bunkovej hmoty je voda, v ktorej sú rozpustené rôzne soli a organické zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou. Najcharakteristickejšou zložkou bunky sú proteíny a nukleové kyseliny. Niektoré proteíny sú štrukturálne zložky bunky, iné sú enzýmy, t.j. katalyzátory, ktoré určujú rýchlosť a smer chemických reakcií vyskytujúcich sa v bunkách. Nukleové kyseliny slúžia ako nosiče dedičných informácií, ktoré sa implementujú v procese syntézy intracelulárnych proteínov. Často bunky obsahujú určité množstvo rezervných látok, ktoré slúžia ako potravinová rezerva. Rastlinné bunky predovšetkým uchovávajú škrob, polymérnu formu uhľohydrátov. V bunkách pečene a svalov je uložený ďalší sacharidový polymér - glykogén. Tukové produkty sú tiež často skladované, aj keď niektoré tuky vykonávajú inú funkciu, a to sú najdôležitejšie konštrukčné zložky. Bielkoviny v bunkách (s výnimkou buniek semien) sa zvyčajne neuchovávajú. Nie je možné opísať typické zloženie bunky, hlavne preto, že sú veľké rozdiely v množstve skladovaných potravín a vody. Pečeňové bunky obsahujú napríklad 70% vody, 17% proteínov, 5% tukov, 2% sacharidov a 0,1% nukleových kyselín; zvyšných 6% sú soli a organické zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou, najmä aminokyseliny. Rastlinné bunky zvyčajne obsahujú menej proteínov, výrazne viac sacharidov a trochu viac vody; výnimkou sú bunky, ktoré sú v pokoji. Zostávajúca bunka pšeničného zrna, ktorá je zdrojom živín pre embryo, obsahuje asi 12% bielkovín (hlavne skladovaných bielkovín), 2% tukov a 72% sacharidov. Množstvo vody dosiahne normálnu úroveň (70-80%) iba na začiatku klíčenia zrna. Každá bunka obsahuje mnoho chemických prvkov, ktoré sa podieľajú na rôznych chemických reakciách. Chemické procesy, ktoré sa vyskytujú v bunke, sú jednou zo základných podmienok pre jej život, vývoj a fungovanie. Niektoré chemické prvky v bunke viac, iné - menej. Na úrovni atómov neexistujú rozdiely medzi organickým a anorganickým svetom živého charakteru: živé organizmy sa skladajú z tých istých atómov ako telá neživej prírody. Pomer rôznych chemických prvkov v živých organizmoch av zemskej kôre sa však značne líši. Okrem toho sa živé organizmy môžu líšiť od ich prostredia v izotopickom zložení chemických prvkov. Zvyčajne sú všetky prvky bunky rozdelené do troch skupín:

Macronutrients. Medzi makroelementy patrí kyslík (65-75%), uhlík (15-18%), vodík (8-10%), dusík (2,0-3,0%), draslík (0,15-0,4%),, síry (0,15 až 0,2%), fosforu (0,2 až 1,0%), chlóru (0,05 až 0,1%), horčíka (0,02 až 0,03% (0,02 až 0,03%), vápnik (0,04 až 2,00%), železo (0,01 až 0,0155%). Prvky ako sú C, O, H, N, S, P sú súčasťou organických zlúčenín. Uhlík - je súčasťou všetkých organických látok; skelet atómov uhlíka je ich základom. Okrem toho je vo forme CO2 fixovaný v procese fotosyntézy a uvoľňovaný počas dýchania, vo forme CO (v nízkych koncentráciách) sa podieľa na regulácii bunkových funkcií, vo forme CaCO3 je súčasťou minerálnych kostrov. Kyslík - je súčasťou takmer všetkých organických látok v bunke. Vzniká v priebehu fotosyntézy počas fotolýzy vody. Pre aeróbne organizmy slúži ako oxidačné činidlo pri bunkovom dýchaní a poskytuje bunkám energiu. V najväčších množstvách v živých bunkách je obsiahnuté v zložení vody. Vodík - je súčasťou všetkých organických látok v bunke. V najväčších množstvách obsiahnutých v zložení vody. Niektoré baktérie oxidujú molekulový vodík na energiu. Dusík - je súčasťou proteínov, nukleových kyselín a ich monomérov - aminokyselín a nukleotidov. Z tela zvierat sa odvodzuje zloženie amoniaku, močoviny, guanínu alebo kyseliny močovej ako konečný produkt metabolizmu dusíka. Vo forme oxidu dusnatého NO (v nízkych koncentráciách) sa podieľa na regulácii krvného tlaku. Síra - časť aminokyselín obsahujúcich síru sa preto nachádza vo väčšine proteínov. V malých množstvách je prítomný ako síranový ión v cytoplazme buniek a extracelulárnych tekutín. Fosfor - je súčasťou ATP, iných nukleotidov a nukleových kyselín (vo forme zvyškov kyseliny fosforečnej) v zložení kostného tkaniva a zubnej skloviny (vo forme minerálnych solí) a tiež prítomných v cytoplazme a medzibunkových tekutinách (vo forme fosfátových iónov). Horčík je kofaktor mnohých enzýmov zapojených do energetického metabolizmu a syntézy DNA; udržuje integritu ribozómov a mitochondrií, je súčasťou chlorofylu. V zvieracích bunkách je nevyhnutné pre fungovanie svalových a kostných systémov. Vápnik sa podieľa na zrážaní krvi a slúži aj ako univerzálny sekundárny mediátor, ktorý reguluje najdôležitejšie intracelulárne procesy (vrátane účasti na udržiavaní membránového potenciálu, nevyhnutného pre svalovú kontrakciu a exocytózu). Nerozpustné vápenaté soli sa podieľajú na tvorbe kostí a zubov stavovcov a minerálnych kostrov bezstavovcov. Sodík sa podieľa na udržiavaní membránového potenciálu, generovaní nervových impulzov, procesoch osmoregulácie (vrátane práce obličiek u ľudí) a vytvorení tlmivého systému krvi. Draslík sa podieľa na udržiavaní membránového potenciálu, vytváraní nervových impulzov, regulácii kontrakcie srdcového svalu. Obsahuje sa v extracelulárnych látkach. Chlór - zachováva elektroneutrality bunky.

Stopové prvky: stopové prvky, ktoré tvoria 0,001% až 0,000001% telesnej hmotnosti živých vecí, zahŕňajú vanádium, germánium, jód (časť tyroxínu, tyroidný hormón), kobalt (vitamín B12), mangán, nikel, ruténium, fluór (zubná sklovina), meď, chróm, zinok. Zinok - je súčasťou enzýmov zapojených do alkoholovej fermentácie, je súčasťou inzulínu. Meď - je súčasťou oxidačných enzýmov, ktoré sa podieľajú na syntéze cytochrómov. Selén - je zapojený do regulačných procesov organizmu.

Ultra-mikroprvky. Ultramikulometre tvoria menej ako 0,0000001% v organizmoch živých bytostí, zahŕňajú zlato, striebro má baktericídny účinok, ortuť inhibuje reabsorpciu vody v renálnych tubuloch a ovplyvňuje enzýmy. Platina a cézium patria aj do ultramikroskupín. Niektoré z tejto skupiny tiež zahŕňajú selén, s nedostatkom rozvoja rakoviny. Funkcie ultramicroelements sú stále zle pochopené. Molekulové zloženie bunky (tabuľka č.1)

Chemické zloženie buniek

Skupiny prvkov chemického zloženia bunky

Veda, ktorá študuje zložky a štruktúru živých buniek sa nazýva cytológia.

Všetky prvky obsiahnuté v chemickej štruktúre tela sa dajú rozdeliť do troch skupín:

• macronutrients;
• stopové prvky;
• ultramikly.

Medzi makroelementy patrí vodík, uhlík, kyslík a dusík. Takmer 98% všetkých zložiek tvorí ich podiel.

Stopové prvky sú v počte desatín a stotín percent. A veľmi nízky obsah ultramicroelements - stotiny a tisíciny percent.

Preložený z gréčtiny, "makro" je veľký a "mikro" je malý.

Obr. 1 Obsah chemických prvkov v bunke

Vedci zistili, že neexistujú žiadne konkrétne prvky, ktoré by boli jedinečné pre živé organizmy. Preto žijú, táto neživá príroda pozostáva z tých istých prvkov. To dokazuje ich vzťah.

Napriek kvantitatívnemu obsahu chemického prvku vedie neprítomnosť alebo zníženie aspoň jedného z nich k smrti celého organizmu. Koniec koncov, každá z nich má svoj vlastný význam.

Úloha chemického zloženia bunky

Makroelementy sú základom biopolymérov, konkrétne bielkovín, sacharidov, nukleových kyselín a lipidov.

Stopové prvky sú súčasťou dôležitých organických látok, ktoré sa podieľajú na metabolických procesoch. Sú zložkami minerálnych solí, ktoré sú vo forme katiónov a aniónov, ich pomer určuje alkalické prostredie. Najčastejšie je mierne alkalický, pretože pomer minerálnych solí sa nemení.

Hemoglobín obsahuje železo, chlorofyl - horčík, proteíny - síru, nukleové kyseliny - fosfor, metabolizmus sa vyskytuje s dostatočným množstvom vápnika.

Obr. 2. Zloženie buniek

Niektoré chemické prvky sú zložkami anorganických látok, napríklad vody. Zohráva dôležitú úlohu v životnej činnosti rastlinných aj živočíšnych buniek. Voda je dobrým rozpúšťadlom, preto sú všetky látky vo vnútri tela rozdelené na:

• Hydrofilné rozpustné vo vode;
• Hydrofóbny - nerozpúšťajte vo vode.

Vďaka prítomnosti vody sa bunka stáva elastickou, podporuje pohyb organických látok v cytoplazme.

Obr. 3. Bunkové látky.

Tabuľka "Vlastnosti chemického zloženia bunky"

Aby sme jasne pochopili, ktoré chemické prvky sú súčasťou bunky, uvádzame ich v nasledujúcej tabuľke:

macronutrients

Medzi makroelementy patria prvky, ktorých obsah v bunkách sa meria v desatinách a stotinách percent suchej hmoty bunky (zriedkavo ich obsah dosahuje niekoľko percent): draslík, sodík, vápnik, horčík, železo, síra, chlór, jód. Obsah makroživín v bunkách je vyjadrený ako percento celkovej suchej hmotnosti bunky.

Draslík (až do 1%). Absorbuje sa vo forme hydratovaných K + iónov, ktoré dobre prechádzajú membránami. Hlavné funkcie draslíka:

• 1. Reguluje metabolizmus uhľohydrátov.
• 2. Reguluje osmotický tlak.
• 3. Podieľa sa na tvorbe membránových potenciálov.
• 4. Aktivuje enzýmy počas fotosyntézy.
• 5. Rádioaktívny izotop 40K je hlavným zdrojom vnútornej rádioaktivity.

Poznámka. Osmotický tlak je hodnota, ktorá odráža pomer vody a suchej hmoty v bunke. Čím vyšší je osmotický tlak v bunke, tým ľahšie bunka absorbuje vodu z extracelulárneho prostredia a naopak, čím je nižší vnútroočný osmotický tlak, tým skôr, ako bunka stratí vodu.

Sodík (do 0,1%). Absorbuje sa vo forme hydratovaných Na + iónov, ktoré neprechádzajú cez membrány. Reguluje metabolizmus uhľohydrátov, osmotický tlak, podieľa sa na tvorbe membránových potenciálov.

Vápnik. (až 2%). Bunka je reprezentovaná hydrátovanými iónmi Ca2 +, nerozpustnými soľami (napríklad soľami kyseliny šťavelovej, fosforečnej, kyseliny fluorovodíkovej), organokovových komplexov. Reguluje aktivitu mnohých enzýmov (napríklad aktivita kalc-dependentnej ATPázy v kontraktilných komplexoch), stabilizuje štruktúru chromozómov. Pektáty vápnika sú základom mediálnych platničiek v rastlinných tkanivách; fluoridy a fosfáty vápnika - základ kostného tkaniva. Nadbytok vápnika je pre bunku škodlivý, pretože v tomto prípade sú fosforečnany potrebné na tvorbu vysokoenergetických väzieb nerozpustné, Ca3 (PO4) 2.

Horčík (až 3%). Bunky sú obsiahnuté vo forme organokovových komplexov, menej často vo forme iónov. Stabilizuje štruktúru ribozómu, reguluje aktivitu enzýmov, je súčasťou ATPázy, je súčasťou molekuly chlorofylu v rastlinných bunkách.

Železo (až 0,1%). Absorbuje sa vo forme dvojmocných iónov Fe2 +, menej často - organokovových komplexov Fe3 +. Bunky sú obsiahnuté v zložení organokovových komplexov s premenlivým oxidačným stavom, zriedkavejšie vo forme iónov Fe2 +. Schopnosť zmeniť stupeň oxidácie (Fe + 3 + h - Fe + 2) sa široko používa v rôznych metabolických procesoch. Železo je súčasťou heme - organokovového komplexu obsahujúceho porfyrínové jadro a železné ióny s premenlivým oxidačným stavom. Heme je povinná zložka nosičov kyslíka: hemoglobíny a myoglobín. Heme je súčasťou rôznych oxidoreduktáz: cytochrómov (membránové nosiče elektrónov), katalázy (2 H2O2> 2H2O + 022), peroxidázy (H2O2> H2O + O), oxidázy (02 + 2C> 022-), dehydrogenázy ), ferredoxín (elektrónový nosič počas fotosyntézy).

Síra (až do 1%). Absorbovaný vo forme síranu SO42 -. Bunka je obsiahnutá vo forme voľných sulfátových iónov v oxidovanej a redukovanej forme v zložení organických zlúčenín. Síra je zložka aminokyselín obsahujúcich síru: metionín, cysteín; medzi týmito aminokyselinami tvoria disulfidové mostíky, ktoré podporujú terciárnu štruktúru proteínu. Síra je súčasťou kofaktora CoA, ktorý slúži Krebsovmu cyklu a ďalším metabolickým procesom. Z dôvodu zmeny stupňa oxidácie síra zohráva veľkú úlohu pri chemosyntéze a anaeróbnej oxidácii:

sírovodík, sulfidy molekulárny síran sulfát

redox oxidačný redox oxidátor

Sulfid sírový a ďalšie redukované zlúčeniny síry slúžia ako darcovia elektrónov na bakteriálnu fotosyntézu.

Chlór (až 4%). Absorbuje sa a nachádza sa v bunke vo forme chloridov Cl- Podieľa sa na regulácii osmotického tlaku.

Jód (až do 0,01%). Obsahuje sa v bunkách vo forme jodidov J- a organokovových komplexov. Zahrnuté do zloženia tyroxínu - hormónu štítnej žľazy, ktorý reguluje priepustnosť membrány.

macronutrients

Makroelementy sú užitočné látky pre telo, ktorých denná dávka pre osobu je 200 mg.

Nedostatok makroživín vedie k metabolickým poruchám, dysfunkcii väčšiny orgánov a systémov.

Existuje príslovie: sme to, čo jeme. Ale samozrejme, ak sa opýtate svojich priateľov, keď jedli naposledy, napríklad síru alebo chlór, nemôžete sa vyhnúť prekvapeniu. A medzitým takmer 60 chemických prvkov "žije" v ľudskom tele, ktorých zásoby, niekedy bez toho, aby si to uvedomili, sú doplnené z potravy. A asi o 96 percent sa každý z nás skladá iba zo 4 chemických názvov, ktoré predstavujú skupinu makronutrientov. A toto:

• kyslík (65% v každom ľudskom tele);
• uhlík (18%);
• vodík (10%);
• dusíka (3%).

Zvyšných 4 percentá sú iné látky z periodickej tabuľky. Je pravda, že sú oveľa menšie a predstavujú ďalšiu skupinu užitočných živín - mikroelementov.

Pre väčšinu bežných chemických prvkov prijatých makroživín použitie názov-Mnemon CHON, zložený z veľkých písmen pojmov: uhlík, vodík, kyslík a dusík v latinčine (uhlík, vodík, kyslík, dusík).

Makroelementy v ľudskom tele, príroda stiahla pomerne široké právomoci. Záleží na nich:

• tvorba skeletu a buniek;
• pH v tele;
• správna preprava nervových impulzov;
• primeranosti chemických reakcií.

V dôsledku mnohých experimentov bolo zistené, že denná človek potrebuje 12 minerály (vápnik, železo, fosfor, jód, horčík, zinok, selén, meď, mangán, chróm, molybdén, chlór). Ale aj tieto 12 nemôžu nahradiť funkcie živín.

Živinové prvky

Takmer každý chemický prvok zohráva významnú úlohu v existencii všetkého života na Zemi, ale iba 20 z nich je hlavným.

Tieto prvky sú rozdelené na:

• 6 hlavných živín (zastúpených takmer vo všetkých živých veciach na zemi a často v pomerne veľkých množstvách);
• 5 drobných živín (nachádza sa v mnohých živých veciach v relatívne malých množstvách);
• stopové prvky (základné látky potrebné v malých množstvách na udržanie biochemických reakcií, od ktorých závisí život).

Medzi živinami sú rozlíšené:

Hlavnými biogénnymi prvkami alebo organogénmi sú skupina uhlíka, vodíka, kyslíka, dusíka, síry a fosforu. Malé živiny predstavujú sodík, draslík, horčík, vápnik, chlór.

Kyslík (O)

Toto je druhý v zozname najbežnejších látok na Zemi. Je to zložka vody a, ako viete, tvorí asi 60 percent ľudského tela. V plynnej forme sa kyslík stáva súčasťou atmosféry. V tejto forme zohráva rozhodujúcu úlohu pri podpore života na Zemi, pri podpore fotosyntézy (v rastlinách) a dýchaní (u zvierat a ľudí).

Uhlík (C)

Uhlík možno tiež považovať za synonymum života: tkanivá všetkých tvorov na planéte obsahujú uhlík. Okrem toho tvorba uhlíkových väzieb prispieva k vývoju určitého množstva energie, ktorá hrá dôležitú úlohu pri toku dôležitých chemických procesov na úrovni buniek. Mnoho zlúčenín, ktoré obsahujú uhlík, sa ľahko zapáli a uvoľňuje teplo a svetlo.

Vodík (H)

Toto je najjednoduchší a najbežnejší prvok vo vesmíre (najmä vo forme diatomického plynu H2). Vodík je reaktívna a horľavá látka. S kyslíkom vytvára výbušné zmesi. Má tri izotopy.

Dusík (N)

Prvok s atómovým číslom 7 je hlavným plynom v atmosfére Zeme. Dusík je súčasťou mnohých organických molekúl vrátane aminokyselín, ktoré sú súčasťou proteínov a nukleových kyselín, ktoré tvoria DNA. Takmer všetok dusík sa produkuje vo vesmíre - tzv. Planetárne hmloviny, ktoré stárnuce hviezdy tvoria, obohacujú vesmír o tento makro prvok.

Iné makroživiny

Draselný (K)

Draslík (0,25%) je dôležitá látka zodpovedná za elektrolytové procesy v tele. Jednoducho povedané: prepravuje náplň cez kvapaliny. Pomáha regulovať srdcový tep a prenáša impulzy nervového systému. Tiež sa podieľajú na homeostáze. Nedostatok prvku vedie k problémom so srdcom, dokonca aj k jeho zastaveniu.

Vápnik (Ca)

Vápnik (1,5%) je najbežnejšou živinou v ľudskom tele - takmer všetky rezervy tejto látky sú koncentrované v tkanivách zubov a kostí. Vápnik je zodpovedný za kontrakciu svalov a reguláciu bielkovín. Telo však "zožerie" tento prvok z kostí (ktoré je nebezpečné rozvojom osteoporózy), ak cíti jeho nedostatok v dennej diéte.

Požadované rastlinami na tvorbu bunkových membrán. Zvieratá a ľudia potrebujú tento makronutrient na udržanie zdravých kostí a zubov. Navyše vápnik zohráva úlohu "moderátora" procesov v cytoplazme buniek. V prírode, zastúpené v zložení mnohých hornín (krieda, vápenec).

Vápnik u ľudí:

• ovplyvňuje neuromuskulárnu excitabilitu - podieľa sa na svalovej kontrakcii (hypokalciémia vedie ku kŕčom);
• reguluje glykogenolýzy (rozklad glykogénu na glukózu) vo svaloch a glukoneogenézy (tvorba glukózy z non-sacharidových štruktúr) v obličkách a pečeni;
• znižuje priepustnosť kapilárnych stien a bunkovej membrány, čím sa zvyšujú protizápalové a antialergické účinky;
• podporuje zrážanie krvi.

Vápnikové ióny sú dôležitými intracelulárnymi posolmi, ktoré ovplyvňujú inzulín a tráviace enzýmy v tenkom čreve.

Absorpcia Ca závisí od obsahu fosforu v tele. Výmena vápnika a fosfátu je regulovaná hormonálne. PTH (parathormónu) Ca uvoľňovania z kostí do krvi, a kalcitonín (tyreotropný hormón) podporuje ukladanie prvku v kosti než znižuje jeho koncentrácia v krvi.

Horčík (Mg)

Horčík (0,05%) zohráva významnú úlohu v štruktúre kostry a svalov.

Je členom viac ako 300 metabolických reakcií. Typický intracelulárny katión, dôležitá zložka chlorofylu. Prezentujte sa v kostre (70% z celkového počtu) a vo svaloch. Je neoddeliteľnou súčasťou tkanív a telových tekutín.

V ľudskom tele je horčík zodpovedný za relaxáciu svalov, vylučovanie toxínov a zlepšenie prietoku krvi do srdca. Nedostatok látky narúša trávenie a spomaľuje rast, čo vedie k rýchlej únave, tachykardii, nespavosti, zvýšeniu PMS u žien. Ale prebytok makro je takmer vždy rozvoj urolitiázy.

Sodík (Na)

Sodík (0,15%) je prvok podporujúci elektrolyt. Pomáha prenášať nervové impulzy do celého tela a je tiež zodpovedný za reguláciu hladiny tekutiny v tele, ktorý ju chráni pred dehydratáciou.

Síra (S)

Síra (0,25%) sa nachádza v 2 aminokyselinách, ktoré tvoria proteíny.

Fosfor (P)

Fosfor (1%) je koncentrovaný v kostiach, s výhodou. Okrem toho existuje aj molekula ATP, ktorá dodáva bunkám energiu. Prezentované v nukleových kyselinách, bunkových membránach, kostiach. Rovnako ako vápnik, je nevyhnutný pre správny vývoj a fungovanie muskuloskeletálneho systému. V ľudskom tele vykonáva štrukturálnu funkciu.

Chlór (Cl)

Chlór (0,15%) sa zvyčajne nachádza v tele v podobe negatívneho iónu (chloridu). Medzi jeho funkcie patrí udržiavanie rovnováhy vody v tele. Pri teplote miestnosti je chlór jedovatým zeleným plynom. Silné oxidačné činidlo ľahko vstupuje do chemických reakcií a vytvára chloridy.