जैविक भूमिका रासायनिक तत्वजीवित जीवों में

1. पर्यावरण और मानव शरीर में मैक्रो और माइक्रोलेमेंट्स

मानव शरीर में रासायनिक तत्वों की जैविक भूमिका अत्यंत विविध है।

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स का मुख्य कार्य ऊतकों का निर्माण करना, एक निरंतर आसमाटिक दबाव, आयनिक और एसिड-बेस संरचना बनाए रखना है।

ट्रेस तत्व, एंजाइम, हार्मोन, विटामिन, जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों के रूप में जटिल एजेंट या सक्रियक के रूप में, चयापचय, प्रजनन प्रक्रियाओं, ऊतक श्वसन और विषाक्त पदार्थों के बेअसर होने में शामिल हैं। ट्रेस तत्व हेमटोपोइजिस, ऑक्सीकरण - वसूली, रक्त वाहिकाओं और ऊतकों की पारगम्यता की प्रक्रियाओं को सक्रिय रूप से प्रभावित करते हैं। मैक्रो- और माइक्रोलेमेंट्स - कैल्शियम, फास्फोरस, फ्लोरीन, आयोडीन, एल्यूमीनियम, सिलिकॉन हड्डी और दंत ऊतकों के निर्माण को निर्धारित करते हैं।

इस बात के प्रमाण हैं कि मानव शरीर में कुछ तत्वों की सामग्री उम्र के साथ बदलती है। तो, वृद्धावस्था के साथ गुर्दे में कैडमियम और यकृत में मोलिब्डेनम की मात्रा बढ़ जाती है। यौवन के दौरान जस्ता की अधिकतम सामग्री देखी जाती है, फिर यह घट जाती है और बुढ़ापे में न्यूनतम तक पहुंच जाती है। अन्य ट्रेस तत्वों, जैसे वैनेडियम और क्रोमियम की सामग्री भी उम्र के साथ घटती जाती है।

विभिन्न ट्रेस तत्वों की कमी या अत्यधिक संचय से जुड़े कई रोगों की पहचान की गई है। फ्लोरीन की कमी से दंत क्षय, आयोडीन की कमी - स्थानिक गण्डमाला, अतिरिक्त मोलिब्डेनम - स्थानिक गाउट होता है। इस तरह के पैटर्न इस तथ्य से जुड़े हैं कि मानव शरीर में बायोजेनिक तत्वों की इष्टतम सांद्रता का संतुलन बनाए रखा जाता है - रासायनिक होमियोस्टेसिस। तत्व की कमी या अधिकता के कारण इस संतुलन के उल्लंघन से विभिन्न रोग हो सकते हैं।

छह मुख्य मैक्रोलेमेंट्स - ऑर्गेनोजेन्स - कार्बन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, सल्फर और फास्फोरस के अलावा, जो कार्बोहाइड्रेट, वसा, प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड बनाते हैं, सामान्य मानव और पशु पोषण के लिए "अकार्बनिक" मैक्रोलेमेंट्स आवश्यक हैं - कैल्शियम, क्लोरीन , मैग्नीशियम, पोटेशियम, सोडियम - और ट्रेस तत्व - तांबा, फ्लोरीन, आयोडीन, लोहा, मोलिब्डेनम, जस्ता, और संभवतः (जानवरों के लिए सिद्ध), सेलेनियम, आर्सेनिक, क्रोमियम, निकल, सिलिकॉन, टिन, वैनेडियम।

आहार में आयरन, कॉपर, फ्लोरीन, जिंक, आयोडीन, कैल्शियम, फॉस्फोरस, मैग्नीशियम और कुछ अन्य जैसे तत्वों की कमी के कारण होता है गंभीर परिणाममानव स्वास्थ्य के लिए।

हालांकि, यह याद रखना चाहिए कि न केवल कमी, बल्कि बायोजेनिक तत्वों की अधिकता भी शरीर के लिए हानिकारक है, क्योंकि यह रासायनिक होमियोस्टेसिस को बाधित करता है। उदाहरण के लिए, भोजन के साथ अधिक मैंगनीज के सेवन से, प्लाज्मा में तांबे का स्तर बढ़ जाता है (Mn और Cu का तालमेल), और गुर्दे में यह कम हो जाता है (विरोध)। भोजन में मोलिब्डेनम की मात्रा बढ़ने से लीवर में कॉपर की मात्रा बढ़ जाती है। भोजन में जिंक की अधिकता से आयरन युक्त एंजाइम (Zn और Fe का विरोध) की गतिविधि में अवरोध उत्पन्न होता है।

खनिज घटक, जो नगण्य मात्रा में महत्वपूर्ण होते हैं, उच्च सांद्रता में विषाक्त हो जाते हैं।

कई तत्वों (चांदी, पारा, सीसा, कैडमियम, आदि) को विषाक्त माना जाता है, क्योंकि शरीर में पहले से ही ट्रेस मात्रा में उनके प्रवेश से गंभीर रोग संबंधी घटनाएं होती हैं। रासायनिक तंत्रकुछ ट्रेस तत्वों के विषाक्त प्रभावों पर नीचे चर्चा की जाएगी।

बायोजेनिक तत्वों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है कृषि. मिट्टी में थोड़ी मात्रा में सूक्ष्म तत्व - बोरॉन, तांबा, मैंगनीज, जस्ता, कोबाल्ट, मोलिब्डेनम - के अतिरिक्त कई फसलों की उपज में नाटकीय रूप से वृद्धि होती है। यह पता चला है कि पौधों में एंजाइमों की गतिविधि को बढ़ाकर सूक्ष्मजीव प्रोटीन, विटामिन, के संश्लेषण में योगदान करते हैं। न्यूक्लिक एसिड, शर्करा और स्टार्च। कुछ रासायनिक तत्व प्रकाश संश्लेषण पर सकारात्मक प्रभाव डालते हैं, पौधों की वृद्धि और विकास में तेजी लाते हैं, बीज की परिपक्वता। पशु आहार में उनकी उत्पादकता बढ़ाने के लिए ट्रेस तत्वों को जोड़ा जाता है।

विभिन्न तत्वों और उनके यौगिकों का व्यापक रूप से दवाओं के रूप में उपयोग किया जाता है।

इस प्रकार, रासायनिक तत्वों की जैविक भूमिका का अध्ययन, इन तत्वों और अन्य जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों के आदान-प्रदान के बीच संबंधों का स्पष्टीकरण - एंजाइम, हार्मोन, विटामिन नए के निर्माण में योगदान करते हैं। दवाईएवं विकास इष्टतम मोडचिकित्सीय और रोगनिरोधी दोनों उद्देश्यों के लिए उनकी खुराक।

तत्वों के गुणों और विशेष रूप से उनकी जैविक भूमिका का अध्ययन करने का आधार है आवधिक कानूनडि मेंडेलीव। भौतिक रासायनिक विशेषताएं, और, परिणामस्वरूप, उनकी शारीरिक और रोग संबंधी भूमिका, इन तत्वों की स्थिति से निर्धारित होती है आवधिक प्रणालीडि मेंडेलीव।

एक नियम के रूप में, परमाणुओं के नाभिक के प्रभार में वृद्धि के साथ, इस समूह के तत्वों की विषाक्तता बढ़ जाती है और शरीर में उनकी सामग्री कम हो जाती है। सामग्री में कमी स्पष्ट रूप से इस तथ्य के कारण है कि बड़े परमाणु और आयनिक त्रिज्या, उच्च परमाणु चार्ज, इलेक्ट्रॉनिक विन्यास की जटिलता और यौगिकों की कम घुलनशीलता के कारण जीवित जीवों द्वारा लंबी अवधि के कई तत्व खराब अवशोषित होते हैं। शरीर में महत्वपूर्ण मात्रा में प्रकाश तत्व होते हैं।

मैक्रोलेमेंट्स में पहले (हाइड्रोजन), तीसरे (सोडियम, मैग्नीशियम) और चौथे (पोटेशियम, कैल्शियम) अवधि के एस-तत्व, साथ ही दूसरे (कार्बन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन) और तीसरे (फास्फोरस, सल्फर) के पी-तत्व शामिल हैं। क्लोरीन) अवधि। वे सभी महत्वपूर्ण हैं। पहले तीन अवधियों (ली, बी, अल, एफ) के अधिकांश शेष एस- और पी-तत्व शारीरिक रूप से सक्रिय हैं, बड़ी अवधि के एस- और पी-तत्व (एन> 4) शायद ही कभी अपरिहार्य के रूप में कार्य करते हैं। अपवाद एस-तत्व हैं - पोटेशियम, कैल्शियम, आयोडीन। शारीरिक रूप से सक्रिय में चौथी और पांचवीं अवधि के कुछ एस- और पी-तत्व शामिल हैं - स्ट्रोंटियम, आर्सेनिक, सेलेनियम, ब्रोमीन।

डी-तत्वों में, यह मुख्य रूप से चौथी अवधि के तत्व हैं जो महत्वपूर्ण हैं: मैंगनीज, लोहा, जस्ता, तांबा, कोबाल्ट। हाल ही में, यह स्थापित किया गया है कि इस अवधि के कुछ अन्य डी-तत्वों की शारीरिक भूमिका भी निस्संदेह है: टाइटेनियम, क्रोमियम, वैनेडियम।

मोलिब्डेनम के अपवाद के साथ पांचवीं और छठी अवधि के डी-तत्व, स्पष्ट सकारात्मक शारीरिक गतिविधि नहीं दिखाते हैं। मोलिब्डेनम भी कई रेडॉक्स एंजाइमों का हिस्सा है (उदाहरण के लिए, ज़ैंथिन ऑक्साइड, एल्डिहाइड ऑक्सीडेज) और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के दौरान एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

2. जीवों के लिए भारी धातुओं की विषाक्तता के सामान्य पहलू

प्राकृतिक पर्यावरण की स्थिति के आकलन से जुड़ी समस्याओं के व्यापक अध्ययन से पता चलता है कि प्राकृतिक और प्राकृतिक वातावरण के बीच एक स्पष्ट रेखा खींचना बहुत मुश्किल है। मानवजनित कारकपारिस्थितिक तंत्र में परिवर्तन। पिछले दशकों ने हमें इसके लिए आश्वस्त किया है। कि प्रकृति पर मानव प्रभाव न केवल प्रत्यक्ष, आसानी से पहचाने जाने योग्य क्षति का कारण बनता है, बल्कि कई नई, अक्सर छिपी हुई प्रक्रियाओं का कारण बनता है जो पर्यावरण को बदल देते हैं या नष्ट कर देते हैं। जीवमंडल में प्राकृतिक और मानवजनित प्रक्रियाएं एक जटिल संबंध और अन्योन्याश्रितता में हैं। तो, जहरीले पदार्थों के निर्माण की ओर ले जाने वाले रासायनिक परिवर्तनों का क्रम जलवायु, मिट्टी के आवरण की स्थिति, जल, वायु, रेडियोधर्मिता के स्तर आदि से प्रभावित होता है। वर्तमान परिस्थितियों में, पारिस्थितिक तंत्र के रासायनिक प्रदूषण की प्रक्रियाओं का अध्ययन करते समय, प्राकृतिक कारकों को खोजने में समस्या उत्पन्न होती है, मुख्यतः प्राकृतिक कारकों, कुछ रासायनिक तत्वों या यौगिकों की सामग्री के स्तर के कारण। इस समस्या का समाधान जीवमंडल के घटकों की स्थिति के दीर्घकालिक व्यवस्थित अवलोकन के आधार पर ही संभव है, की सामग्री विभिन्न पदार्थयानी पर्यावरण निगरानी के आधार पर।

प्रदूषण वातावरणभारी धातुएं सुपरटॉक्सिकेंट्स की पारिस्थितिक और विश्लेषणात्मक निगरानी से सीधे संबंधित हैं, क्योंकि उनमें से कई पहले से ही ट्रेस मात्रा में उच्च विषाक्तता प्रदर्शित करती हैं और जीवित जीवों में ध्यान केंद्रित करने में सक्षम हैं।

भारी धातुओं के साथ पर्यावरण प्रदूषण के मुख्य स्रोतों को प्राकृतिक (प्राकृतिक) और कृत्रिम (मानवजनित) में विभाजित किया जा सकता है। प्राकृतिक में ज्वालामुखी विस्फोट, धूल भरी आंधी, जंगल और मैदानी आग शामिल हैं, समुद्री नमकहवा, वनस्पति आदि द्वारा उड़ा दिया गया। प्रदूषण के प्राकृतिक स्रोत या तो व्यवस्थित, एकसमान, या अल्पकालिक स्वतःस्फूर्त हैं और, एक नियम के रूप में, पर बहुत कम प्रभाव डालते हैं। सामान्य स्तरप्रदूषण। भारी धातुओं से प्रकृति के प्रदूषण के मुख्य और सबसे खतरनाक स्रोत मानवजनित हैं।

जीवमंडल में धातुओं के रसायन विज्ञान और उनके जैव रासायनिक चक्रों के अध्ययन की प्रक्रिया में, उनके द्वारा शरीर विज्ञान में निभाई जाने वाली दोहरी भूमिका का पता चलता है: एक ओर, अधिकांश धातुएं जीवन के सामान्य पाठ्यक्रम के लिए आवश्यक हैं; दूसरी ओर, उच्च सांद्रता पर, वे उच्च विषाक्तता प्रदर्शित करते हैं, अर्थात उनके पास है बुरा प्रभावजीवित जीवों की स्थिति और गतिविधि पर। तत्वों की आवश्यक और विषाक्त सांद्रता के बीच की सीमा बहुत अस्पष्ट है, जो पर्यावरण पर उनके प्रभाव के विश्वसनीय मूल्यांकन को जटिल बनाती है। जिस मात्रा में कुछ धातुएं वास्तव में खतरनाक हो जाती हैं, वह न केवल उनके द्वारा पारिस्थितिक तंत्र के संदूषण की डिग्री पर निर्भर करती है, बल्कि उनके जैव रासायनिक चक्र की रासायनिक विशेषताओं पर भी निर्भर करती है। तालिका में। 1 धातुओं की दाढ़ विषाक्तता की श्रृंखला को दर्शाता है अलग - अलग प्रकारजीवित प्राणी।

तालिका 1. धातुओं की दाढ़ विषाक्तता का प्रतिनिधि क्रम

ऑर्गैनिम्स टॉक्सिसिटी सीरीज एल्गी एचजी>सीयू>सीडी>एफई>सीआर>जेडएन>को>एमएनफंगिएजी>एचजी>सीयू>सीडी>सीआर>नी>पीबी>को>जेडएन>एफई>जेडएन> पीबी> सीडीफिशएजी>एचजी>सीयू>पीबी> Cd>Al> Zn> Ni> Cr>Co>Mn>>SrMammalsAg, Hg, Cd> Cu, Pb, Sn, Be>> Mn, Zn, Ni, Fe , Cr >> Sr>Сs, Li, Al

प्रत्येक प्रकार के जीवों के लिए, तालिका की पंक्तियों में बाएं से दाएं धातुओं का क्रम विषाक्तता प्रभाव की अभिव्यक्ति के लिए आवश्यक धातु की दाढ़ की मात्रा में वृद्धि को दर्शाता है। न्यूनतम दाढ़ मूल्य उच्चतम विषाक्तता वाली धातु को संदर्भित करता है।

वी.वी. जीवन के लिए उनके महत्व के आधार पर कोवल्स्की ने रासायनिक तत्वों को तीन समूहों में विभाजित किया:

महत्वपूर्ण (अपूरणीय) तत्व जो लगातार शरीर में निहित हैं (एंजाइम, हार्मोन और विटामिन का हिस्सा हैं): एच, ओ, सीए, एन, के, पी, ना, एस, एमजी, सीएल, सी, आई, एमएन, क्यू , Co, Fe, Mo, V. इनकी कमी से मनुष्य और पशुओं का सामान्य जीवन अस्त-व्यस्त हो जाता है।

तालिका 2. कुछ धातुएंजाइमों के लक्षण - जैव अकार्बनिक परिसरों

धातु-एंजाइम केंद्रीय परमाणु लिगैंड पर्यावरण एकाग्रता का उद्देश्य एंजाइम क्रिया कार्बोएनहाइड्रेज़ Zn (II) अमीनो एसिड अवशेष एरिथ्रोसाइट्स कार्बन डाइऑक्साइड के प्रतिवर्ती जलयोजन को उत्प्रेरित करता है: CO 2+एच 2ओ↔एन 2इसलिए 3नहीं ++एनएसओ 3Zn (II) कार्बोक्सीपेप्टिडेज़ अमीनो एसिड अवशेष अग्न्याशय, यकृत, आंत प्रोटीन पाचन को उत्प्रेरित करता है, पेप्टाइड बॉन्ड हाइड्रोलिसिस में भाग लेता है: आर 1सीओ-एनएच-आर 2+एच 2ओ↔आर 1-कूह+आर 2राष्ट्रीय राजमार्ग 2Catalase Fe (III) अमीनो एसिड अवशेष, हिस्टिडीन, टायरोसिन रक्त हाइड्रोजन पेरोक्साइड की अपघटन प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है: 2H 2हे 2= 2H 2ओ + ओ 2Fe(III) पेरोक्सीडेज प्रोटीन ऊतक, सबस्ट्रेट्स का रक्त ऑक्सीकरण (RH .) 2) हाइड्रोजन पेरोक्साइड: RH 2+ एच 2हे 2=आर+2एच 2ऑक्सिरडक्टेस Cu (II) अमीनो एसिड अवशेष हृदय, यकृत, गुर्दे आणविक ऑक्सीजन की मदद से ऑक्सीकरण को उत्प्रेरित करते हैं: 2H 2आर+ओ 2= 2R + 2H 2ओ पाइरूवेट कार्बोक्सिलेज एमएन (II) ऊतक प्रोटीन यकृत, थायरॉयड ग्रंथि हार्मोन की क्रिया को बढ़ाता है। पाइरुविक एसिड के साथ कार्बोक्सिलेशन की प्रक्रिया को उत्प्रेरित करता है एल्डिहाइड ऑक्सीडेज Mo (VI) ऊतक प्रोटीन लीवर एल्डिहाइड के ऑक्सीकरण में भाग लेता है राइबोन्यूक्लियोटाइड रिडक्टेस Co (II) ऊतक प्रोटीन लीवर राइबोन्यूक्लिक एसिड के जैवसंश्लेषण में भाग लेता है

• शरीर में स्थायी रूप से निहित अशुद्धता तत्व: Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, An, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, नी, टीआई, एजी, थ, एचजी, यू, से। उनकी जैविक भूमिका बहुत कम समझी जाती है या अज्ञात है।
• शरीर में पाए जाने वाले अशुद्धता तत्व Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb, आदि। मात्रा और जैविक भूमिका पर आंकड़े स्पष्ट नहीं हैं।
• तालिका कई धातुएंजाइमों की विशेषताओं को दर्शाती है, जिसमें Zn, Fe, Cu, Mn, Mo जैसी महत्वपूर्ण धातुएँ शामिल हैं।
• जीवित प्रणालियों में व्यवहार के आधार पर, धातुओं को 5 प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:
• - आवश्यक तत्व, जिसकी कमी से शरीर में कार्यात्मक विकार उत्पन्न होते हैं;
• - उत्तेजक (शरीर के लिए आवश्यक और आवश्यक धातुएं उत्तेजक के रूप में कार्य कर सकती हैं);
• अक्रिय तत्व जो कुछ सांद्रता में हानिरहित होते हैं और शरीर पर कोई प्रभाव नहीं डालते हैं (उदाहरण के लिए, शल्य प्रत्यारोपण के रूप में उपयोग की जाने वाली अक्रिय धातुएं):
• चिकित्सा में प्रयुक्त चिकित्सीय एजेंट;
• जहरीले तत्व, उच्च सांद्रता में अपरिवर्तनीय कार्यात्मक विकार, शरीर की मृत्यु के लिए अग्रणी।
• संपर्क की एकाग्रता और समय के आधार पर, धातु संकेतित प्रकारों में से एक के अनुसार कार्य कर सकता है।
• चित्रा 1 धातु आयनों की एकाग्रता पर जीव की स्थिति की निर्भरता का एक आरेख दिखाता है। आरेख में ठोस वक्र तत्काल सकारात्मक प्रतिक्रिया का वर्णन करता है, इष्टतम स्तर, और सकारात्मक प्रभाव के नकारात्मक के लिए संक्रमण वांछित तत्व के एकाग्रता मूल्यों के अधिकतम से गुजरने के बाद। उच्च सांद्रता में, आवश्यक धातु विषाक्त हो जाती है।
• बिंदीदार वक्र एक आवश्यक या उत्तेजक तत्व के प्रभाव के बिना शरीर के लिए विषाक्त धातु के लिए जैविक प्रतिक्रिया को दर्शाता है। यह वक्र कुछ देरी के साथ आता है, जो एक जीवित जीव की क्षमता को इंगित करता है कि वह एक जहरीले पदार्थ (दहलीज एकाग्रता) की थोड़ी मात्रा में "प्रतिक्रिया नहीं" कर सकता है।
• आरेख से यह पता चलता है कि आवश्यक तत्व अधिक मात्रा में विषाक्त हो जाते हैं। जानवरों और मनुष्यों का शरीर होमोस्टैसिस नामक शारीरिक प्रक्रियाओं के एक जटिल के माध्यम से इष्टतम सीमा में तत्वों की एकाग्रता को बनाए रखता है। सभी की एकाग्रता, बिना किसी अपवाद के, आवश्यक धातुएँ होमोस्टैसिस के सख्त नियंत्रण में हैं।

• Fig.1 धातु की सांद्रता के आधार पर जैविक प्रतिक्रिया। ( आपसी व्यवस्थासशर्त रूप से एकाग्रता पैमाने के सापेक्ष दो वक्र)
• धातु विषाक्तता आयन विषाक्तता
• विशेष रुचि मानव शरीर में रासायनिक तत्वों की सामग्री है। मानव अंग विभिन्न रासायनिक तत्वों को अलग-अलग रूप से अपने आप में केंद्रित करते हैं, अर्थात मैक्रो- और माइक्रोलेमेंट्स विभिन्न अंगों और ऊतकों के बीच असमान रूप से वितरित होते हैं। अधिकांश ट्रेस तत्व (शरीर में सामग्री 10 . के भीतर है) -3-10-5%) लीवर, हड्डी और मांसपेशियों के ऊतकों में जमा हो जाता है। ये कपड़े कई धातुओं के मुख्य डिपो हैं।
• तत्व कुछ अंगों के लिए एक विशिष्ट आत्मीयता दिखा सकते हैं और उनमें उच्च सांद्रता में समाहित हो सकते हैं। यह ज्ञात है कि जस्ता अग्न्याशय में केंद्रित है, थायरॉयड ग्रंथि में आयोडीन, वैनेडियम, एल्यूमीनियम और आर्सेनिक के साथ, बालों और नाखूनों में जमा होता है, कैडमियम, पारा, मोलिब्डेनम - गुर्दे में, आंतों के ऊतकों में टिन, स्ट्रोंटियम - में प्रोस्टेट ग्रंथि, अस्थि ऊतक, पिट्यूटरी ग्रंथि में मैंगनीज, आदि। शरीर में, ट्रेस तत्व पाए जा सकते हैं बाध्य अवस्था, और मुक्त आयनिक रूपों के रूप में। यह स्थापित किया गया है कि मस्तिष्क के ऊतकों में एल्यूमीनियम, तांबा और टाइटेनियम प्रोटीन के साथ परिसरों के रूप में होते हैं, जबकि मैंगनीज आयनिक रूप में होता है।
• शरीर में तत्वों की अत्यधिक सांद्रता के सेवन के जवाब में, एक जीवित जीव कुछ विषहरण तंत्र की उपस्थिति के कारण परिणामी विषाक्त प्रभाव को सीमित या समाप्त करने में सक्षम है। धातु आयनों के संबंध में विषहरण के विशिष्ट तंत्र को वर्तमान में अच्छी तरह से समझा नहीं गया है। शरीर में कई धातुओं को कम हानिकारक रूपों में परिवर्तित किया जा सकता है निम्नलिखित तरीकों से:
• में अघुलनशील परिसरों का गठन आंत्रिक ट्रैक्ट;
• अन्य ऊतकों को रक्त के साथ धातु का परिवहन जहां इसे स्थिर किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, पीबी + 2 हड्डियों में);

जीवित जीवों की कोशिकाएँ रासायनिक संरचना अपने आस-पास के निर्जीव वातावरण और संरचना में काफी भिन्न है रासायनिक यौगिक, और रासायनिक तत्वों के सेट और सामग्री द्वारा। जीवित जीवों में कुल मिलाकर लगभग 90 रासायनिक तत्व मौजूद हैं (आज तक खोजे गए), जो उनकी सामग्री के आधार पर 3 मुख्य समूहों में विभाजित हैं: मैक्रोन्यूट्रिएंट्स , तत्वों का पता लगाना और अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स .

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स।

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स जीवित जीवों में महत्वपूर्ण मात्रा में मौजूद हैं, एक प्रतिशत के सौवें हिस्से से लेकर दसियों प्रतिशत तक। यदि किसी की सामग्री रासायनिकशरीर में शरीर के वजन का 0.005% से अधिक है, ऐसे पदार्थ को मैक्रोन्यूट्रिएंट के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। वे मुख्य ऊतकों का हिस्सा हैं: रक्त, हड्डियां और मांसपेशियां। इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, निम्नलिखित रासायनिक तत्व: हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, कार्बन, नाइट्रोजन, फास्फोरस, सल्फर, सोडियम, कैल्शियम, पोटेशियम, क्लोरीन। कुल मिलाकर मैक्रोन्यूट्रिएंट्स जीवित कोशिकाओं के द्रव्यमान का लगभग 99% बनाते हैं, जिनमें से अधिकांश (98%) हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, कार्बन और नाइट्रोजन पर पड़ते हैं।

नीचे दी गई तालिका शरीर में मुख्य मैक्रोन्यूट्रिएंट्स दिखाती है:

जीवित जीवों में सभी चार सबसे सामान्य तत्व (ये हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, कार्बन, नाइट्रोजन हैं, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है) एक की विशेषता है सामान्य सम्पति. इन तत्वों की बाहरी कक्षा में स्थिर इलेक्ट्रॉनिक बांड बनाने के लिए एक या अधिक इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है। तो, हाइड्रोजन परमाणु में एक स्थिर इलेक्ट्रॉनिक बंधन बनाने के लिए बाहरी कक्षा में एक इलेक्ट्रॉन की कमी होती है, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और कार्बन के परमाणुओं में क्रमशः दो, तीन और चार इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है। इस संबंध में, ये रासायनिक तत्व आसानी से बनते हैं सहसंयोजी आबंधइलेक्ट्रॉनों की जोड़ी के कारण, और आसानी से एक दूसरे के साथ बातचीत कर सकते हैं, अपने बाहरी को भर सकते हैं इलेक्ट्रॉन के गोले. इसके अलावा, ऑक्सीजन, कार्बन और नाइट्रोजन न केवल सिंगल बल्कि डबल बॉन्ड भी बना सकते हैं। नतीजतन, इन तत्वों से बनने वाले रासायनिक यौगिकों की संख्या में काफी वृद्धि होती है।

इसके अलावा, कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन सहसंयोजक बंधन बनाने में सक्षम तत्वों में सबसे हल्के हैं। इसलिए, वे जीवित पदार्थ बनाने वाले यौगिकों के निर्माण के लिए सबसे उपयुक्त निकले। कार्बन परमाणुओं की एक और महत्वपूर्ण संपत्ति को अलग से नोट करना आवश्यक है - एक बार में चार अन्य कार्बन परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंधन बनाने की क्षमता। इस क्षमता के लिए धन्यवाद, विभिन्न कार्बनिक अणुओं की एक बड़ी संख्या से मचान बनाए जाते हैं।

सूक्ष्म तत्व।

हालांकि सामग्री तत्वों का पता लगाना प्रत्येक के लिए 0.005% से अधिक नहीं है व्यक्तिगत तत्व, और कुल मिलाकर वे कोशिकाओं के द्रव्यमान का केवल 1% बनाते हैं, जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि के लिए ट्रेस तत्व आवश्यक हैं। उनकी अनुपस्थिति या अपर्याप्त सामग्री में, विभिन्न रोग हो सकते हैं। कई ट्रेस तत्व एंजाइमों के गैर-प्रोटीन समूहों का हिस्सा होते हैं और उनके उत्प्रेरक कार्य के लिए आवश्यक होते हैं।
उदाहरण के लिए, लोहा है अभिन्न अंगहीम, जो साइटोक्रोम का हिस्सा है, जो इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के घटक हैं, और हीमोग्लोबिन, एक प्रोटीन जो फेफड़ों से ऊतकों तक ऑक्सीजन परिवहन प्रदान करता है। मानव शरीर में आयरन की कमी से एनीमिया होता है। और आयोडीन की कमी, जो थायरॉइड हार्मोन का हिस्सा है - थायरोक्सिन, इस हार्मोन की अपर्याप्तता से जुड़े रोगों की घटना की ओर जाता है, जैसे कि स्थानिक गण्डमाला या क्रेटिनिज्म।

ट्रेस तत्वों के उदाहरण नीचे दी गई तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं:

अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स।

समूह में अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स ऐसे तत्व शामिल हैं जिनकी शरीर में सामग्री बेहद कम है (10 -12%) से कम। इनमें ब्रोमीन, सोना, सेलेनियम, चांदी, वैनेडियम और कई अन्य तत्व शामिल हैं। उनमें से अधिकांश जीवित जीवों के सामान्य कामकाज के लिए भी आवश्यक हैं। उदाहरण के लिए, सेलेनियम की कमी से कैंसर हो सकता है, और बोरॉन की कमी पौधों में कुछ बीमारियों का कारण है। इस समूह के कई तत्व, साथ ही ट्रेस तत्व, एंजाइम का हिस्सा हैं।

कोशिका

ए लेह्निंगर के अनुसार जीवित प्रणालियों की अवधारणा के दृष्टिकोण से।

एक जीवित कोशिका कार्बनिक अणुओं की एक इज़ोटेर्मल प्रणाली है जो पर्यावरण से ऊर्जा और संसाधनों को निकालने, स्व-नियमन और आत्म-प्रजनन में सक्षम है।

कोशिका में प्रवाहित होता है एक बड़ी संख्या कीअनुक्रमिक प्रतिक्रियाएं, जिसकी दर सेल द्वारा ही नियंत्रित होती है।

कोशिका स्वयं को पर्यावरण के साथ संतुलन से दूर एक स्थिर गतिशील अवस्था में बनाए रखती है।

कोशिकाएं घटकों और प्रक्रियाओं की न्यूनतम खपत के सिद्धांत पर काम करती हैं।

उस। एक कोशिका एक प्रारंभिक जीवित खुली प्रणाली है जो स्वतंत्र अस्तित्व, प्रजनन और विकास में सक्षम है। यह सभी जीवित जीवों की एक प्राथमिक संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाई है।

कोशिकाओं की रासायनिक संरचना।

मेंडलीफ की आवर्त प्रणाली के 110 तत्वों में से 86 मानव शरीर में स्थायी रूप से मौजूद पाए गए। उनमें से 25 सामान्य जीवन के लिए आवश्यक हैं, और उनमें से 18 बिल्कुल आवश्यक हैं, और 7 उपयोगी हैं। कोशिका में प्रतिशत के अनुसार रासायनिक तत्वों को तीन समूहों में बांटा गया है:

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स मुख्य तत्व (ऑर्गेनोजेन्स) हाइड्रोजन, कार्बन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन हैं। उनकी एकाग्रता: 98 - 99.9%। वे कोशिका के कार्बनिक यौगिकों के सार्वभौमिक घटक हैं।

ट्रेस तत्व - सोडियम, मैग्नीशियम, फास्फोरस, सल्फर, क्लोरीन, पोटेशियम, कैल्शियम, लोहा। उनकी एकाग्रता 0.1% है।

अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स - बोरॉन, सिलिकॉन, वैनेडियम, मैंगनीज, कोबाल्ट, तांबा, जस्ता, मोलिब्डेनम, सेलेनियम, आयोडीन, ब्रोमीन, फ्लोरीन। वे चयापचय को प्रभावित करते हैं। इनकी अनुपस्थिति ही रोगों का कारण है (जिंक- मधुमेह, आयोडीन - स्थानिक गण्डमाला, लोहा - घातक रक्ताल्पता, आदि)।

आधुनिक चिकित्सा विटामिन और खनिजों की नकारात्मक बातचीत के तथ्यों को जानती है:

जिंक तांबे के अवशोषण को कम करता है और लौह और कैल्शियम के साथ अवशोषण के लिए प्रतिस्पर्धा करता है; (और जिंक की कमी से कमजोर हो जाता है प्रतिरक्षा तंत्र, अंतःस्रावी ग्रंथियों से कई रोग संबंधी स्थितियां)।

कैल्शियम और आयरन मैंगनीज के अवशोषण को कम करते हैं;

विटामिन ई आयरन के साथ अच्छी तरह से नहीं जुड़ता है, और विटामिन सी बी विटामिन के साथ अच्छी तरह से मेल नहीं खाता है।

सकारात्मक बातचीत:

विटामिन ई और सेलेनियम, साथ ही साथ कैल्शियम और विटामिन के, सहक्रियात्मक रूप से कार्य करते हैं;

कैल्शियम के अवशोषण के लिए विटामिन डी आवश्यक है;

कॉपर अवशोषण को बढ़ावा देता है और शरीर में आयरन के उपयोग की क्षमता को बढ़ाता है।

कोशिका के अकार्बनिक घटक।

पानी- सबसे महत्वपूर्ण अवयवकोशिकाएं, जीवित पदार्थ का सार्वभौमिक फैलाव माध्यम। स्थलीय जीवों की सक्रिय कोशिकाओं में 60-95% पानी होता है। आराम करने वाली कोशिकाओं और ऊतकों (बीज, बीजाणु) में पानी 10-20% होता है। कोशिका में पानी दो रूपों में होता है - मुक्त और सेलुलर कोलाइड्स से जुड़ा। मुक्त जल जीवद्रव्य की कोलॉइडी प्रणाली का विलायक और परिक्षेपण माध्यम है। उसका 95%। सभी कोशिका जल का बाध्य जल (4-5%) प्रोटीन के साथ नाजुक हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्सिल बांड बनाता है।

जल गुण:

पानी खनिज आयनों और अन्य पदार्थों के लिए एक प्राकृतिक विलायक है।

जल जीवद्रव्य के कोलॉइडी तंत्र का परिक्षिप्त प्रावस्था है।

जल कोशिका चयापचय की प्रतिक्रियाओं का माध्यम है, क्योंकि। शारीरिक प्रक्रियाएं विशेष रूप से जलीय वातावरण में होती हैं। हाइड्रोलिसिस, हाइड्रेशन, सूजन की प्रतिक्रियाएं प्रदान करता है।

कोशिका की कई एंजाइमी प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है और चयापचय की प्रक्रिया में बनता है।

पौधों में प्रकाश संश्लेषण के दौरान जल हाइड्रोजन आयनों का स्रोत है।

पानी का जैविक मूल्य:

अधिकांश जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं केवल एक जलीय घोल में होती हैं, कई पदार्थ विघटित रूप में कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं और बाहर निकलते हैं। यह पानी के परिवहन कार्य की विशेषता है।

पानी हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाएं प्रदान करता है - पानी की क्रिया के तहत प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट का टूटना।

वाष्पीकरण की उच्च गर्मी के कारण शरीर ठंडा हो जाता है। उदाहरण के लिए, मनुष्यों में पसीना या पौधों में वाष्पोत्सर्जन।

पानी की उच्च ताप क्षमता और तापीय चालकता सेल में गर्मी के समान वितरण में योगदान करती है।

आसंजन (जल - मिट्टी) और सामंजस्य (जल - जल) की शक्तियों के कारण, पानी में केशिका का गुण होता है।

पानी की असंपीड़नीयता कोशिका की दीवारों (टगर) की तनाव की स्थिति को निर्धारित करती है, राउंडवॉर्म में हाइड्रोस्टेटिक कंकाल।