Kimyoviy elementlarning tirik organizmlardagi biologik roli. Inson organizmidagi kimyoviy elementlarning vazifalari

Tananing elementar tarkibi

tomonidan kimyoviy tarkibi Turli organizmlarning hujayralari sezilarli darajada farq qilishi mumkin, ammo ular bir xil elementlardan iborat. D.I davriy sistemasining 70 ga yaqin elementi. Mendeleev, lekin ulardan faqat 24 tasi bor ahamiyati va doimo tirik organizmlarda uchraydi.

Makronutrientlar - kislorod, uglevodorod, vodorod, azot - organik moddalar molekulalarining bir qismidir. Yaqinda makroelementlarga kaliy, natriy, kaltsiy, oltingugurt, fosfor, magniy, temir, xlor kiradi. Ularning hujayradagi tarkibi foizning o'ndan va yuzdan bir qismini tashkil qiladi.

Magniy xlorofilning bir qismidir; temir - gemoglobin; fosfor - suyak to'qimasi, nuklein kislotalar; kaltsiy - suyaklar, qobiqli toshbaqalar, oltingugurt - oqsillar tarkibida; kaliy, natriy va xlorid ionlari hujayra membranasining potentsialini o'zgartirishda ishtirok etadi.

iz elementlari foizning yuzdan va mingdan bir qismi bo'lgan katakchada taqdim etiladi. Bular rux, mis, yod, ftor, molibden, bor va boshqalar.

Mikroelementlar fermentlar, gormonlar, pigmentlarning bir qismidir.

Ultramikroelementlar - hujayradagi tarkibi 0,000001% dan oshmaydigan elementlar. Bular uran, oltin, simob, seziy va boshqalar.

Suv va uning biologik ahamiyati

Miqdoriy jihatdan suv orasida kimyoviy birikmalar barcha hujayralarda birinchi o'rin. Hujayralarning turiga, ularning funktsional holatiga, organizmning turiga va uning mavjudligi shartlariga qarab, hujayralardagi tarkibi sezilarli darajada farq qiladi.

Suyak to'qimasi hujayralarida 20% dan ko'p bo'lmagan suv, yog 'to'qimalarida - taxminan 40%, mushak hujayralarida - 76% va embrion hujayralarda - 90% dan ortiq.

Izoh 1

Har qanday organizmning hujayralarida yoshi bilan suv miqdori sezilarli darajada kamayadi.

Bundan xulosa kelib chiqadiki, butun organizmning va har bir hujayraning alohida funksional faolligi qanchalik yuqori bo'lsa, ulardagi suv miqdori shunchalik ko'p bo'ladi va aksincha.

Izoh 2

Hujayralarning hayotiy faoliyati uchun zaruriy shart - bu suvning mavjudligi. U sitoplazmaning asosiy qismi bo'lib, uning tuzilishini va sitoplazmani tashkil etuvchi kolloidlarning barqarorligini qo'llab-quvvatlaydi.

Hujayradagi suvning roli uning kimyoviy va strukturaviy xususiyatlari bilan belgilanadi. Avvalo, bu molekulalarning kichik o'lchamlari, ularning qutbliligi va vodorod aloqalari yordamida birlashish qobiliyatiga bog'liq.

Vodorod aloqalari elektronegativ atomga (odatda kislorod yoki azot) bog'langan vodorod atomlari ishtirokida hosil bo'ladi. Bunday holda, Vodorod atomi shunday katta musbat zaryad oladiki, u boshqa elektronegativ atom (kislorod yoki azot) bilan yangi aloqa hosil qilishi mumkin. Suv molekulalari ham bir-biri bilan bog'lanadi, ularning bir uchi musbat zaryadga ega, ikkinchisi esa manfiydir. Bunday molekula deyiladi dipol. Bir suv molekulasining ko'proq elektron manfiy kislorod atomi boshqa molekulaning musbat zaryadlangan vodorod atomiga tortilib, vodorod bog'ini hosil qiladi.

Suv molekulalari qutbli va vodorod aloqalarini hosil qilish qobiliyatiga ega bo'lganligi sababli, suv qutbli moddalar uchun mukammal hal qiluvchi hisoblanadi. gidrofil. Bular ion tabiatli birikmalar bo'lib, ularda modda (tuz) eritilganda zaryadlangan zarrachalar (ionlar) suvda ajraladi (ajraladi). Ba'zi ion bo'lmagan birikmalar bir xil qobiliyatga ega, ularning molekulasida zaryadlangan (polyar) guruhlar mavjud (qandlarda, aminokislotalar, oddiy spirtlarda, bular OH guruhlari). Polar bo'lmagan molekulalardan (lipidlardan) tashkil topgan moddalar suvda amalda erimaydi, ya'ni ular gidrofoblar.

Moddaning eritmaga o'tishi bilan uning strukturaviy zarralari (molekulalari yoki ionlari) erkinroq harakat qilish qobiliyatiga ega bo'ladi va shunga mos ravishda moddaning reaktivligi ortadi. Shu sababli, suv ko'p bo'lgan asosiy vositadir kimyoviy reaksiyalar. Bundan tashqari, barcha oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari va gidroliz reaktsiyalari bevosita suv ishtirokida sodir bo'ladi.

Suv barcha ma'lum bo'lgan moddalar orasida eng yuqori o'ziga xos issiqlik sig'imiga ega. Bu shuni anglatadiki, issiqlik energiyasining sezilarli darajada oshishi bilan suv harorati nisbatan biroz ko'tariladi. Bu suv molekulalarining harakatchanligini cheklaydigan vodorod aloqalarini buzish uchun ushbu energiyaning sezilarli miqdoridan foydalanish bilan bog'liq.

Yuqori issiqlik sig'imi tufayli suv o'simlik va hayvon to'qimalarini haroratning kuchli va tez ko'tarilishidan himoya qiladi va bug'lanishning yuqori issiqligi tana haroratini ishonchli barqarorlashtirish uchun asosdir. Suvni bug'lantirish uchun katta miqdordagi energiyaga bo'lgan ehtiyoj uning molekulalari o'rtasida vodorod aloqalari mavjudligi bilan bog'liq. Bu energiya kelib chiqadi muhit Shuning uchun bug'lanish sovutish bilan birga keladi. Bu jarayonni terlash paytida kuzatish mumkin, itlarda issiqlik nafasi paydo bo'lganda, o'simliklarning transpiratsiya organlarini sovutish jarayonida, ayniqsa cho'l sharoitida va quruq dasht sharoitida va boshqa mintaqalarda qurg'oqchilik davrlarida ham muhimdir.

Suv ham yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, bu butun tanada issiqlikning bir xil taqsimlanishini ta'minlaydi. Shunday qilib, hujayra elementlariga zarar etkazishi mumkin bo'lgan mahalliy "issiq nuqtalar" xavfi yo'q. Juda baland o'ziga xos issiqlik va suyuqlik uchun yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi suvni tananing optimal issiqlik rejimini saqlash uchun ideal vositaga aylantiradi.

Suv yuqori sirt tarangligiga ega. Bu mulk uchun juda muhimdir adsorbsion jarayonlar, eritmalarning to'qimalar orqali harakatlanishi (qon aylanishi, o'simlik bo'ylab yuqoriga va pastga harakatlanishi va boshqalar).

Suv fotosintezning yorug'lik bosqichida ajralib chiqadigan kislorod va vodorod manbai sifatida ishlatiladi.

Suvning muhim fiziologik xususiyatlariga uning gazlarni eritish qobiliyati kiradi ($O_2$, $CO_2$ va boshqalar). Bundan tashqari, suv erituvchi sifatida hujayralar va tananing hayotida muhim rol o'ynaydigan osmoz jarayonida ishtirok etadi.

Uglevodorodning xossalari va uning biologik roli

Agar suvni hisobga olmasak, hujayra molekulalarining ko'pchiligi organik birikmalar deb ataladigan uglevodorodlarga tegishli deb aytishimiz mumkin.

Izoh 3

Hayot uchun asos bo'lgan noyob kimyoviy qobiliyatga ega bo'lgan uglevodorod uning kimyoviy asosidir.

Ularning kichik o'lchamlari va mavjudligi tufayli tashqi qobiq to'rtta elektron, uglevodorod atomi boshqa atomlar bilan to'rtta kuchli kovalent aloqa hosil qilishi mumkin.

Eng muhimi, uglevodorod atomlarining bir-biri bilan qo'shilib, zanjirlar, halqalar va nihoyat, yirik va murakkab organik molekulalarning skeletini hosil qilish qobiliyatidir.

Bundan tashqari, uglevodorod osongina hosil bo'ladi kovalent aloqalar boshqa biogen elementlar bilan (odatda $H, Mg, P, O, S$ bilan). Bu tirik organizmlarning barcha ko'rinishlarida mavjudligini ta'minlaydigan turli xil organik birikmalarning astronomik miqdori mavjudligini tushuntiradi. Ularning xilma-xilligi molekulalarning tuzilishi va hajmida, ularning kimyoviy xossalari, uglerod skeletining to'yinganlik darajasi va turli shakl molekulalar, bu molekula ichidagi bog'lanish burchaklari bilan belgilanadi.

Biopolimerlar

Bular yuqori molekulyar og'irlik (molekulyar og'irligi 103 - 109) organik birikmalar, ularning makromolekulalari tashkil topgan katta raqam takrorlanuvchi havolalar - monomerlar.

Biopolimerlar oqsillar, nuklein kislotalar, polisaxaridlar va ularning hosilalari (kraxmal, glikogen, tsellyuloza, gemitsellyuloza, pektin, xitin va boshqalar). Ular uchun monomerlar mos ravishda aminokislotalar, nukleotidlar va monosaxaridlardir.

Izoh 4

Hujayraning quruq massasining 90% ga yaqini biopolimerlardan iborat: o'simliklarda polisaxaridlar, hayvonlarda esa oqsillar ustunlik qiladi.

1-misol

Bakterial hujayrada 3 mingga yaqin turdagi oqsillar va 1 ming nuklein kislotalar mavjud, odamlarda esa oqsillar soni 5 millionga teng.

Biopolimerlar nafaqat tirik organizmlarning strukturaviy asosini tashkil qiladi, balki hayot jarayonlarida o'tkazuvchi rol o'ynaydi.

Biopolimerlarning strukturaviy asosini chiziqli (oqsillar, nuklein kislotalar, tsellyuloza) yoki tarmoqlangan (glikogen) zanjirlar tashkil etadi.

Va nuklein kislotalar, immun reaktsiyalar, metabolik reaktsiyalar - va biopolimer komplekslarining shakllanishi va biopolimerlarning boshqa xususiyatlari tufayli amalga oshiriladi.

Bugungi kunda ko'p narsa kashf etilgan va uning sof shaklida ajratilgan kimyoviy elementlar davriy jadvallar va ularning beshdan bir qismi har bir tirik organizmda mavjud. Ular, g'isht kabi, organik va noorganik moddalarning asosiy komponentlari hisoblanadi.

Qaysi kimyoviy elementlar hujayraning bir qismidir, qaysi moddalarning biologiyasi ularning tanadagi mavjudligini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin - bularning barchasini keyinroq maqolada ko'rib chiqamiz.

Kimyoviy tarkibning doimiyligi nimadan iborat

Tanadagi barqarorlikni saqlash uchun har bir hujayra o'z tarkibiy qismlarining har birining konsentratsiyasini doimiy darajada ushlab turishi kerak. Bu daraja turlar, yashash joylari, atrof-muhit omillari bilan belgilanadi.

Qaysi kimyoviy elementlar hujayraning bir qismi ekanligi haqidagi savolga javob berish uchun har qanday moddada davriy tizimning tarkibiy qismlaridan birini o'z ichiga olishini aniq tushunish kerak.

Ba'zan savol ostida Hujayradagi ma'lum bir element tarkibining taxminan yuzdan bir qismi va mingdan bir qismi, lekin shu bilan birga, nomlangan raqamning kamida mingdan bir qismiga o'zgarishi allaqachon tana uchun jiddiy oqibatlarga olib kelishi mumkin.

Inson hujayrasidagi 118 ta kimyoviy elementdan kamida 24 tasi bo'lishi kerak. Tirik organizmda topilmaydigan, ammo jonsiz tabiat ob'ektlarining bir qismi bo'lmagan bunday komponentlar yo'q. Bu fakt ekotizimdagi tirik va jonsizlar o'rtasidagi yaqin aloqani tasdiqlaydi.

Hujayrani tashkil etuvchi turli elementlarning roli

Xo'sh, hujayrani tashkil etuvchi kimyoviy elementlar nima? Ta'kidlash joizki, ularning organizm hayotidagi roli to'g'ridan-to'g'ri paydo bo'lish chastotasiga va sitoplazmadagi kontsentratsiyasiga bog'liq. Biroq, qaramay turli xil tarkib hujayradagi elementlar, ularning har birining ahamiyati bir xil darajada yuqori. Ulardan birortasining etishmasligi organizmga zararli ta'sir ko'rsatishi, metabolizmdan eng muhim biokimyoviy reaktsiyalarni o'chirishi mumkin.

Qanday kimyoviy elementlar inson hujayrasining bir qismi ekanligini sanab o'tamiz, biz quyida ko'rib chiqiladigan uchta asosiy turni eslatib o'tishimiz kerak:

Hujayraning asosiy biogen elementlari

O, C, H, N elementlarning biogen bo'lishi ajablanarli emas, chunki ular barcha organik va ko'plab noorganik moddalarni hosil qiladi. Oqsillar, yog'lar, uglevodlar yoki nuklein kislotalarni organizm uchun bu muhim komponentlarsiz tasavvur qilib bo'lmaydi.

Ushbu elementlarning funktsiyasi ularning organizmdagi yuqori miqdorini aniqladi. Ular birgalikda umumiy quruq tana vaznining 98% ni tashkil qiladi. Bu fermentlarning faolligi yana qanday namoyon bo'lishi mumkin?

Kislorod. Uning hujayradagi tarkibi umumiy quruq massaning taxminan 62% ni tashkil qiladi. Vazifalari: organik va noorganik moddalarni qurish, nafas olish zanjirida ishtirok etish;
Uglerod. Uning tarkibi 20% ga etadi. Asosiy funktsiya: hammasiga kiritilgan;
Vodorod. Uning konsentratsiyasi 10% qiymatini oladi. Organik moddalar va suvning tarkibiy qismi bo'lishdan tashqari, bu element energiya o'zgarishlarida ham ishtirok etadi;
Azot. Miqdori 3-5% dan oshmaydi. Uning asosiy roli aminokislotalar, nuklein kislotalar, ATP, ko'plab vitaminlar, gemoglobin, gemosiyanin, xlorofill hosil bo'ladi.

Bular hujayrani tashkil etuvchi va normal hayot uchun zarur bo'lgan moddalarning ko'p qismini tashkil etadigan kimyoviy elementlardir.

Makronutrientlarning ahamiyati

Makronutrientlar, shuningdek, qaysi kimyoviy elementlar hujayraning bir qismi ekanligini aniqlashga yordam beradi. Biologiya kursidan ma'lum bo'ladiki, asosiylaridan tashqari, quruq massaning 2% davriy tizimning boshqa tarkibiy qismlaridan iborat. Va makronutrientlarga tarkibi 0,01% dan kam bo'lmaganlar kiradi. Ularning asosiy vazifalari jadval shaklida keltirilgan.


Kaltsiy (Ca)		Mushak tolalarining qisqarishi uchun javobgar, pektin, suyaklar va tishlarning bir qismidir. Qon ivishini kuchaytiradi.
Fosfor (P)		Bu eng muhim energiya manbai - ATP ning bir qismidir.
		Proteinning uchinchi darajali tuzilishga katlanishida disulfid ko'priklarini hosil qilishda ishtirok etadi. Sistein va metionin, ba'zi vitaminlar tarkibiga kiritilgan.
		Kaliy ionlari hujayralarda ishtirok etadi va membrana potentsialiga ham ta'sir qiladi.
		Tanadagi asosiy anion
Natriy (Na)		Xuddi shu jarayonlarda ishtirok etadigan kaliyning analogi.
Magniy (Mg)		Magniy ionlari jarayonning regulyatorlari Xlorofill molekulasining markazida magniy atomi ham mavjud.
		Nafas olish va fotosintezning ETC orqali elektronlarni tashishda ishtirok etadi, miyoglobin, gemoglobin va ko'plab fermentlarning tarkibiy bo'g'ini hisoblanadi.

Umid qilamizki, yuqoridagilardan qaysi kimyoviy elementlar hujayraning bir qismi ekanligini va makroelementlar ekanligini aniqlash oson.

iz elementlari

Hujayraning bunday tarkibiy qismlari ham mavjud, ularsiz tananing normal ishlashi mumkin emas, lekin ularning tarkibi har doim 0,01% dan kam. Qaysi kimyoviy elementlar hujayra tarkibiga kiruvchi va mikroelementlar guruhiga tegishli ekanligini aniqlaymiz.


		U DNK va RNK polimerazalarining fermentlari, shuningdek, ko'plab gormonlar (masalan, insulin) tarkibiga kiradi.
		Fotosintez, gemosiyanin va ba'zi fermentlarni sintez qilish jarayonlarida ishtirok etadi.
		Bu qalqonsimon bezning T3 va T4 gormonlarining tarkibiy qismidir
Marganets (Mn)	0,001 dan kam	Fermentlar, suyaklar tarkibiga kiradi. Bakteriyalarda azot fiksatsiyasida ishtirok etadi
	0,001 dan kam	O'simliklarning o'sish jarayoniga ta'sir qiladi.
		Bu suyaklar va tish emalining bir qismidir.

Organik va noorganik moddalar

Hujayra tarkibiga bulardan tashqari yana qanday kimyoviy elementlar kiradi? Javoblarni oddiygina tanadagi ko'pchilik moddalarning tuzilishini o'rganish orqali topish mumkin. Ular orasida organik va noorganik kelib chiqishi molekulalari ajralib turadi va bu guruhlarning har biri o'z tarkibida qat'iy elementlar to'plamiga ega.

Organik moddalarning asosiy sinflari oqsillar, nuklein kislotalar, yog'lar va uglevodlardir. Ular butunlay asosiy biogen elementlardan qurilgan: molekula skeleti doimo ugleroddan hosil bo'ladi, vodorod, kislorod va azot esa radikallarning bir qismidir. Hayvonlarda oqsillar, o'simliklarda esa polisaxaridlar dominant sinf hisoblanadi.

Noorganik moddalar barcha mineral tuzlar va, albatta, suvdir. Hujayradagi barcha noorganiklar ichida eng ko'p H 2 O bo'lib, unda qolgan moddalar eriydi.

Yuqorida aytilganlarning barchasi qaysi kimyoviy elementlar hujayraning bir qismi ekanligini aniqlashga yordam beradi va ularning tanadagi funktsiyalari endi siz uchun sir bo'lib qolmaydi.

IN zamonaviy sharoitlar kimyo o`qitishning dolzarb muammolaridan biri fan bilimlarining amaliy yo`naltirilganligini ta`minlashdir. Bu o'rganilayotgan nazariy pozitsiyalar bilan hayot amaliyoti o'rtasidagi yaqin aloqani aniqlashtirish, kimyoviy bilimlarning amaliy xususiyatini ko'rsatish zarurligini anglatadi. Talabalar kimyoni o'rganishga qiziqishmoqda. Talabalarning kognitiv qiziqishini saqlab qolish uchun ularni kimyoviy bilimlarning samaradorligiga ishontirish, o'quv materialini o'zlashtirishga shaxsiy ehtiyojni shakllantirish kerak.

Ushbu darsning maqsadi: o'quvchilarning dunyoqarashini kengaytirish va fanni o'rganishga bo'lgan bilim qiziqishini oshirish, tabiatni bilish qobiliyati haqida dunyoqarash tushunchalarini shakllantirish. Ushbu darsni 8-sinfda davriy tizimning kimyoviy elementlarini o'rgangandan so'ng, bolalar ularning xilma-xilligi haqida tasavvurga ega bo'lganida o'tkazish tavsiya etiladi.

Darslar davomida

O'qituvchi:

Tabiatda boshqa hech narsa yo'q
Na bu yerda, na u yerda, fazoning tubida:
Hamma narsa - mayda qum donalaridan tortib sayyoralargacha -
U yagona elementlardan iborat.
Formula kabi, mehnat jadvali kabi,
Mendeleyev tizimining tuzilishi qat'iydir.
Atrofingizdagi dunyo tirik
Unga kiring, nafas oling, qo'llaringiz bilan teging.

Dars "Jadvaldagi eng muhimi kim?" teatrlashtirilgan sahna ko'rinishi bilan boshlanadi. (sm. 1-ilova).

O'qituvchi: Inson tanasida tabiatdagi 92 ta kimyoviy elementdan 81 tasi mavjud. Inson tanasi murakkab kimyoviy laboratoriyadir. Bizning kundalik farovonligimiz, kayfiyatimiz va hatto ishtahamiz minerallarga bog'liq bo'lishi mumkinligini tasavvur qilish qiyin. Ularsiz vitaminlar foydasiz, oqsillar, yog'lar va uglevodlarning sintezi va parchalanishi mumkin emas.

Talabalar jadvallarida "Kimyoviy elementlarning biologik roli" jadvallari mavjud (qarang. 2-ilova). U bilan tanishish uchun vaqt ajrating. O`qituvchi talabalar bilan birgalikda savollar berish orqali jadvalni tahlil qiladi.

O'qituvchi: Hayotning asosini birinchi uch davrning oltita elementi (H, C, N, O, P, S) tashkil etadi, ular tirik materiya massasining 98% ni tashkil qiladi (davriy tizimning qolgan elementlari 2%).
Biogen elementlarning uchta asosiy atributi (H, C, N, O, P, S):

atomlarning kichik o'lchamlari
kichik nisbiy atom massasi,
kuchli kovalent aloqalar hosil qilish qobiliyati.

Talabalarga matnlar beriladi (qarang. 3-ilova). Vazifa: matnni diqqat bilan o'qing; hayot uchun zarur bo'lgan elementlarni va tirik organizmlar uchun xavfli elementlarni ajratib ko'rsatish; ularni Davriy sistemada toping va rolini tushuntiring.
Topshiriqni bajargandan so'ng, bir nechta talabalar turli matnlarni tahlil qiladilar.

O'qituvchi: Tabiiy muhitdagi elementlar-analoglar raqobatga kirishadi va tirik organizmlarda almashtirilishi mumkin, ularga salbiy ta'sir qiladi.
Hayvonlar va odamlar organizmlarida natriy va kaliyni litiy bilan almashtirish asab tizimining buzilishlarini keltirib chiqaradi, chunki bu holda hujayralar nerv impulsini o'tkazmaydi. Bunday buzilishlar shizofreniyaga olib keladi.
Kaliyning biologik raqobatchisi bo'lgan talliy uni hujayra devorlarida almashtiradi, markaziy va periferik asab tizimiga, oshqozon-ichak trakti va buyraklarga ta'sir qiladi.
Selen oqsillardagi oltingugurt o'rnini bosishi mumkin. Bu o'simliklardagi yuqori darajada hayvonlar va ularni iste'mol qiladigan odamlarning to'satdan o'limiga olib keladigan yagona element.
Kaltsiy, tuproqda etishmasa, organizmda stronsiy bilan almashtiriladi, bu asta-sekin skeletning normal tuzilishini buzadi. Yadro portlash joylarida (yadro qurolini sinashda) yoki atom elektr stantsiyalarida avariyalar paytida juda ko'p miqdorda to'plangan kaltsiyni stronsiy-90 bilan almashtirish ayniqsa xavflidir. Ushbu radionuklid suyak iligini yo'q qiladi.
Kadmiy sink bilan raqobatlashadi. Ushbu element ovqat hazm qilish fermentlarining faolligini pasaytiradi, jigarda glikogen hosil bo'lishini buzadi, skeletning deformatsiyasini keltirib chiqaradi, suyak o'sishini inhibe qiladi, shuningdek, pastki orqa va oyoq mushaklarida kuchli og'riqlar, suyaklarning mo'rtlashishi (masalan, yo'tal paytida qovurg'alar sinishi) . Boshqa salbiy oqibatlar - o'pka va rektal saraton, oshqozon osti bezi disfunktsiyasi. Buyrakning shikastlanishi, qonda temir, kaltsiy, fosfor darajasining pasayishi. Bu element suv va quruqlikdagi o'simliklarda o'z-o'zini tozalash jarayonlarini inhibe qiladi (masalan, tamaki barglarida kadmiyning 20-30 baravar ko'payishi qayd etilgan).
Galogenlar tanada juda oson almashinishi mumkin. Atrof-muhitda ftorning ortiqcha bo'lishi (ftorli suv, alyuminiy ishlab chiqarish korxonasi atrofidagi tuproqning ftor birikmalari bilan ifloslanishi va boshqa sabablar) yodning inson tanasiga kirishiga to'sqinlik qiladi. Natijada qalqonsimon bez kasalligi endokrin tizimi umuman.

Oldindan tayyorlangan talabalar xabarlari.

1-o‘quvchi:

O‘rta asr alkimyogarlari oltinni mukammallik, boshqa metallarni esa yaratilish harakatida xato deb bilishgan va ma’lumki, bu xatoni bartaraf etish uchun juda ko‘p harakat qilganlar. Oltinni tibbiy amaliyotga joriy etish g'oyasi kimyoning maqsadi barcha metallarni oltinga aylantirish emas, balki dori-darmonlarni tayyorlash bo'lishi kerakligini e'lon qilgan Paracelsusga tegishli. Oltin va uning birikmalaridan tayyorlangan dori-darmonlar ko'plab kasalliklarni davolashga harakat qilgan. Ular moxov, qizil yuguruk va sil kasalliklaridan davolandilar. Oltinga sezgir bo'lgan odamlarda bu qon tarkibining buzilishiga, buyraklar, jigar reaktsiyalariga, kayfiyatga, tishlarning o'sishiga, sochlarning o'sishiga olib kelishi mumkin. Oltin asab tizimining ishlashini ta'minlaydi. U makkajo'xori tarkibida uchraydi. Va qon tomirlarining kuchi germaniyga bog'liq. Germaniyni o'z ichiga olgan yagona oziq-ovqat mahsuloti sarimsoqdir.

2-o‘quvchi:

IN inson tanasi Misning eng katta miqdori miya va jigarda topiladi va bu holatning o'zi uning hayotdagi ahamiyatini ko'rsatadi. Og'riq bilan qon va miya omurilik suyuqligidagi mis kontsentratsiyasi ortishi aniqlandi. Suriya va Misrda yangi tug'ilgan chaqaloqlar raxit va epilepsiyaning oldini olish uchun mis bilakuzuklar taqadilar.

3-o‘quvchi:

ALyuminiy

Alyuminiy idishlar kambag'allarning idishlari deb ataladi, chunki bu metall keksalik aterosklerozining rivojlanishiga yordam beradi. Bunday idishlarda pishirishda alyuminiy qisman tanaga o'tadi, u erda to'planadi.

4-o‘quvchi:

Olmada qanday element mavjud? (Temir.)
Uning biologik roli qanday? (Organizmda 3 g temir mavjud, shundan 2 g qonda. Temir gemoglobinning bir qismidir. Temirning etishmasligi bosh og'rig'i, tez charchash.)

Keyin talabalar laboratoriya tajribasini o'tkazadilar, uning maqsadi ma'lum metallar tuzlarining oqsilga ta'sirini eksperimental isbotlashdir. Ular oqsilni gidroksidi va mis sulfat eritmalari bilan aralashtirib, binafsha rangli cho'kmaning cho'kishini kuzatadilar. Proteinni yo'q qilish haqida xulosa chiqaring.

5-o‘quvchi:

Inson ham tabiatdir.
U, shuningdek, quyosh botishi va quyosh chiqishi.
Va uning to'rt fasli bor.
Va musiqada alohida harakat.

Va rangning maxsus marosimi,
Endi shafqatsiz, endi yaxshi olov bilan.
Inson qish. Yoki yoz.
Yoki kuz. Momaqaldiroq va yomg'ir bilan.

Hammasi o'zida - mil va vaqt.
Va atom bo'ronlaridan u ko'r edi.
Inson ham tuproq, ham urug‘dir.
Va dala o'rtasida begona o'tlar. Va non.

Va unda ob-havo qanday?
Qanchalik yolg'izlik bor? Uchrashuvlar?
Inson ham tabiatdir...
Shunday ekan, tabiatga g'amxo'rlik qilaylik!

(S. Ostrovoy)

Darsda olingan bilimlarni mustahkamlash uchun "Tabassum" testi o'tkaziladi (qarang. 4-ilova).
Keyinchalik, "Kimyoviy kaleydoskop" krossvordni to'ldirish taklif etiladi (qarang. 5-ilova).
O'qituvchi eng faol o'quvchilarni qayd etib, darsni yakunlaydi.

6-o‘quvchi:

O'zgartirish, o'zgartirish!
Qo'ng'iroq chalinmoqda.
Nihoyat tugadi
Zerikarli dars!

Oltingugurtni cho'chqa dumidan tortib,
Magniy o'tib ketdi.
Yod sinfdan bug'lanib ketdi
Bu hech qachon sodir bo'lmaganga o'xshaydi.

Ftor tasodifan suvga o't qo'ydi,
Xlor birovning kitobini yeydi.
Uglerod birdan vodorod bilan
Men ko'rinmas bo'lishga muvaffaq bo'ldim.

Burchakda kaliy, brom kurashmoqda:
Ular elektronni taqsimlamaydilar.
Kislorod - bor ustida yaramas
O'tmish otda chopib ketdi.

Ishlatilgan kitoblar:

O.V. Baydalina Kimyoviy bilimlarning amaliy tomoni haqida. «Maktabda kimyo» No5, 2005 yil
Maktab kursida kimyo va ekologiya. "Birinchi sentyabr" 2005 yil 14-son
I. N. Pimenova, A. V. Pimenov“Ma’ruzalar umumiy biologiya”, darslik, Saratov, "Lisey" OAJ nashriyoti, 2003 yil
Oyatda kimyo haqida, Jadvalda kim eng muhim? «Birinchi sentyabr», 2005 yil, 15-son
Inson organizmidagi metallar.“Kimyo maktabda”, 6-son, 2005 y
Krossvord "Kimyoviy kaleydoskop". «Birinchi sentyabr», 1 4, 2005 yil
— Men kimyo darsiga boraman. O'qituvchi uchun kitob. M. “Birinchi sentyabr”, 2002 yil, 12-bet.

Kimyoviy elementlarning tirik organizmlardagi biologik roli

1. Atrof muhit va inson organizmidagi makro va mikroelementlar

Kimyoviy elementlarning inson organizmidagi biologik roli nihoyatda xilma-xildir.

Makroelementlarning asosiy vazifasi to'qimalarni qurish, doimiy osmotik bosimni, ion va kislota-ishqor tarkibini saqlashdir.

Mikroelementlar fermentlar, gormonlar, vitaminlar, biologik faol moddalarning bir qismi bo'lib, kompleks tuzuvchi yoki faollashtiruvchi moddalar sifatida metabolizm, ko'payish jarayonlari, to'qimalarning nafas olishi va toksik moddalarni zararsizlantirishda ishtirok etadi. Mikroelementlar gematopoez jarayonlariga faol ta'sir qiladi, oksidlanish - tiklanish, qon tomirlari va to'qimalarning o'tkazuvchanligi. Makro va mikroelementlar - kaltsiy, fosfor, ftor, yod, alyuminiy, kremniy suyak va tish to'qimalarining shakllanishini aniqlaydi.

Inson tanasidagi ba'zi elementlarning tarkibi yoshga qarab o'zgarishi haqida dalillar mavjud. Demak, keksalik bilan buyraklardagi kadmiy va jigarda molibden miqdori ortadi. Sinkning maksimal miqdori balog'at yoshida kuzatiladi, keyin u kamayadi va qarilikda minimal darajaga etadi. Yoshi bilan vanadiy va xrom kabi boshqa iz elementlarning tarkibi ham kamayadi.

Turli xil iz elementlarning etishmasligi yoki ortiqcha to'planishi bilan bog'liq ko'plab kasalliklar aniqlangan. Ftor tanqisligi tish kariesini, yod tanqisligi - endemik guatr, ortiqcha molibden - endemik podagrani keltirib chiqaradi. Bunday qonuniyatlar inson organizmida biogen elementlarning optimal konsentratsiyasining muvozanati - kimyoviy gomeostazning saqlanishi bilan bog'liq. Elementning etishmasligi yoki ortiqcha bo'lishi tufayli bu muvozanatning buzilishi turli kasalliklarga olib kelishi mumkin.

Uglevodlar, yog'lar, oqsillar va nuklein kislotalarni tashkil etuvchi oltita asosiy makroelement - organogenlar - uglerod, vodorod, azot, kislorod, oltingugurt va fosforga qo'shimcha ravishda, inson va hayvonlarning normal ovqatlanishi uchun "noorganik" makroelementlar - kaltsiy, xlor zarur. , magniy, kaliy, natriy - va mikroelementlar - mis, ftor, yod, temir, molibden, sink, shuningdek, ehtimol (hayvonlar uchun tasdiqlangan), selen, mishyak, xrom, nikel, kremniy, qalay, vanadiy.

Ratsionda temir, mis, ftor, rux, yod, kaltsiy, fosfor, magniy va boshqalar kabi elementlarning etishmasligi jiddiy oqibatlar inson salomatligi uchun.

Ammo shuni esda tutish kerakki, nafaqat biogen elementlarning etishmasligi, balki ortiqcha miqdori ham tanaga zararli, chunki bu kimyoviy gomeostazni buzadi. Masalan, oziq-ovqat bilan ortiqcha marganetsni qabul qilish bilan plazmadagi mis darajasi oshadi (Mn va Cu ning sinergizmi), buyraklarda esa pasayadi (antagonizm). Oziq-ovqat tarkibidagi molibden miqdorining oshishi jigarda mis miqdorining oshishiga olib keladi. Oziq-ovqatda sinkning ko'pligi temir o'z ichiga olgan fermentlarning faolligini inhibe qiladi (Zn va Fe antagonizmi).

Arzimas miqdorda hayotiy ahamiyatga ega bo'lgan mineral komponentlar yuqori konsentratsiyalarda zaharli bo'ladi.

Bir qator elementlar (kumush, simob, qo'rg'oshin, kadmiy va boshqalar) zaharli hisoblanadi, chunki ularning organizmga iz miqdorida kirishi og'ir patologik hodisalarga olib keladi. kimyoviy mexanizm Ba'zi iz elementlarning toksik ta'siri quyida muhokama qilinadi.

Biogen elementlar keng qo'llaniladi qishloq xo'jaligi. Tuproqqa oz miqdorda mikroelementlar - bor, mis, marganets, rux, kobalt, molibden qo'shilishi ko'plab ekinlarning hosildorligini keskin oshiradi. Ma'lum bo'lishicha, mikroelementlar o'simliklardagi fermentlarning faolligini oshirib, oqsillar, vitaminlar, nuklein kislotalar, shakar va kraxmal sinteziga hissa qo'shadi. Kimyoviy elementlarning ba'zilari fotosintezga ijobiy ta'sir ko'rsatadi, o'simliklarning o'sishi va rivojlanishini, urug'larning pishishini tezlashtiradi. Ularning mahsuldorligini oshirish uchun ozuqaga mikroelementlar qo'shiladi.

Dori sifatida turli elementlar va ularning birikmalari keng qo'llaniladi.

Shunday qilib, kimyoviy elementlarning biologik rolini o'rganish, bu elementlarning boshqa biologik faol moddalar - fermentlar, gormonlar, vitaminlar almashinuvi o'rtasidagi bog'liqlikni aniqlash yangi dori vositalarini yaratishga yordam beradi. optimal rejimlar ularning terapevtik va profilaktik maqsadlarda dozalari.

Elementlarning xossalarini va, xususan, biologik rolini o'rganish uchun asosdir davriy qonun DI. Mendeleev. Fiziokimyoviy xossalari, va shuning uchun ularning fiziologik va patologik roli ushbu elementlarning joylashuvi bilan belgilanadi. davriy tizim DI. Mendeleev.

Qoida tariqasida, atomlar yadrosi zaryadining oshishi bilan ushbu guruh elementlarining toksikligi oshadi va ularning tanadagi tarkibi kamayadi. Tarkibning kamayishi, shubhasiz, uzoq davrlarning ko'pgina elementlari katta atom va ion radiuslari, yuqori yadro zaryadlari, elektron konfiguratsiyalarning murakkabligi va birikmalarning past eruvchanligi tufayli tirik organizmlar tomonidan yomon so'rilishi bilan bog'liq. Tanada sezilarli miqdorda yorug'lik elementlari mavjud.

Makroelementlarga birinchi (vodorod), uchinchi (natriy, magniy) va to‘rtinchi (kaliy, kaltsiy) davrlarning s-elementlari, shuningdek, ikkinchi (uglerod, azot, kislorod) va uchinchi (fosfor, oltingugurt, p-elementlar) kiradi. xlor) davrlari. Ularning barchasi hayotiy ahamiyatga ega. Birinchi uchta davrning qolgan s- va p-elementlarining ko'pchiligi (Li, B, Al, F) fiziologik faoldir, katta davrlarning s- va p-elementlari (n> 4) kamdan-kam hollarda ajralmas rol o'ynaydi. Istisno s-elementlar - kaliy, kaltsiy, yoddir. Fiziologik faollarga to'rtinchi va beshinchi davrlarning ba'zi s- va p-elementlari - stronsiy, mishyak, selen, brom kiradi.

D-elementlar orasida, asosan, to'rtinchi davrning elementlari hayotiy ahamiyatga ega: marganets, temir, rux, mis, kobalt. So'nggi paytlarda ushbu davrning ba'zi boshqa d-elementlarining fiziologik roli ham shubhasiz ekanligi aniqlandi: titan, xrom, vanadiy.

d-Beshinchi va oltinchi davrlarning elementlari, molibdendan tashqari, aniq ijobiy fiziologik faollikni ko'rsatmaydi. Molibden shuningdek, bir qator oksidlanish-qaytarilish fermentlarining (masalan, ksantin oksidi, aldegid oksidaza) tarkibiga kiradi va biokimyoviy jarayonlarning borishida muhim rol o'ynaydi.

2. Og'ir metallarning tirik organizmlarga zaharlanishining umumiy jihatlari

Tabiiy muhit holatini baholash bilan bog'liq muammolarni har tomonlama o'rganish shuni ko'rsatadiki, o'zgaruvchan ekologik tizimlarda tabiiy va antropogen omillar o'rtasida aniq chegara chizish juda qiyin. So'nggi o'n yilliklar bizni bunga ishontirdi. Insonning tabiatga ta'siri nafaqat to'g'ridan-to'g'ri, osongina aniqlanadigan zararni keltirib chiqaradi, balki atrof-muhitni o'zgartiradigan yoki yo'q qiladigan bir qator yangi, ko'pincha yashirin jarayonlarni keltirib chiqaradi. Biosferadagi tabiiy va antropogen jarayonlar murakkab munosabatda va oʻzaro bogʻliqlikda boʻladi. Shunday qilib, zaharli moddalarning paydo bo'lishiga olib keladigan kimyoviy o'zgarishlarning borishiga iqlim, tuproq qoplamining holati, suv, havo, radioaktivlik darajasi va boshqalar ta'sir qiladi. Hozirgi sharoitda ekotizimlarning kimyoviy ifloslanish jarayonlarini o'rganishda, asosan, tabiatni topish muammosi paydo bo'ladi. tabiiy omillar, ba'zi kimyoviy elementlar yoki birikmalarning tarkibi darajasi. Bu muammoni hal etish faqat biosfera komponentlari holatini, ulardagi turli moddalarning tarkibini uzoq muddatli tizimli kuzatishlar, ya'ni atrof-muhit monitoringi asosidagina mumkin bo'ladi.

Atrof-muhitning og'ir metallar bilan ifloslanishi to'g'ridan-to'g'ri supertoksikantlarning ekologik va tahliliy monitoringi bilan bog'liq, chunki ularning ko'pchiligi allaqachon iz miqdorida yuqori toksiklikni namoyon qiladi va tirik organizmlarda to'planishga qodir.

Atrof-muhitning og'ir metallar bilan ifloslanishining asosiy manbalarini tabiiy (tabiiy) va sun'iy (antropogen)ga bo'lish mumkin. Tabiiy vulqon otilishi, chang bo'ronlari, o'rmon va dasht yong'inlari, dengiz tuzlari Shamol, o'simliklar va boshqalar tomonidan portlatilgan. Tabiiy ifloslanish manbalari tizimli, bir xil yoki qisqa muddatli bo'lib, qoida tariqasida, kam ta'sir qiladi. umumiy daraja ifloslanish. Tabiatning og'ir metallar bilan ifloslanishining asosiy va eng xavfli manbalari antropogendir.

Metallar kimyosini va ularning biosferadagi biokimyoviy aylanishlarini o'rganish jarayonida ularning fiziologiyada o'ynaydigan ikki tomonlama roli aniqlanadi: bir tomondan, ko'pchilik metallar hayotning normal borishi uchun zarur; boshqa tomondan, yuqori konsentratsiyalarda ular yuqori toksiklikni namoyon qiladi, ya'ni ular bor yomon ta'sir tirik organizmlarning holati va faoliyati haqida. Elementlarning zarur va zaharli kontsentratsiyasi o'rtasidagi chegara juda noaniq, bu ularning atrof-muhitga ta'sirini ishonchli baholashni qiyinlashtiradi. Ba'zi metallarning haqiqatan ham xavfli bo'lish miqdori nafaqat ular tomonidan ekotizimlarning ifloslanish darajasiga, balki ularning biokimyoviy aylanishining kimyoviy xususiyatlariga ham bog'liq. Jadvalda. 1 uchun metallarning molyar toksikligi qatori ko'rsatilgan turli xil turlari tirik organizmlar.

Jadval 1. Metalllarning molyar toksikligining reprezentativ ketma-ketligi

Organizmlar Toksiklik qator Yosunlar Hg>Cu>Cd>Fe>Cr>Zn>Co>MnFungiAg>Hg>Cu>Cd>Cr>Ni>Pb>Co>Zn>Fe >Zn > Pb> CdFishAg>Hg>Cu> Pb> Cd>Al> Zn> Ni> Cr>Co>Mn>>SrMammalsAg, Hg, Cd> Cu, Pb, Sn, Be>> Mn, Zn, Ni, Fe, Cr >> Sr >Ss, Li, Al

Organizmning har bir turi uchun stol qatorlaridagi metallarning chapdan o'ngga tartibi zaharlilik ta'sirining namoyon bo'lishi uchun zarur bo'lgan metallning molyar miqdorining oshishini aks ettiradi. Minimal molyar qiymat eng yuqori toksiklikka ega bo'lgan metallni anglatadi.

V.V. Kovalskiy ularning hayot uchun ahamiyatiga asoslanib, kimyoviy elementlarni uch guruhga ajratdi:

Organizmda doimo mavjud bo'lgan hayotiy (almashtirilmas) elementlar (fermentlar, gormonlar va vitaminlar tarkibiga kiradi): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu. , Co, Fe, Mo, V. Ularning etishmasligi odamlar va hayvonlarning normal hayotining buzilishiga olib keladi.

2-jadval. Ayrim metallofermentlarning xarakteristikasi - bioanorganik komplekslar

Metall-ferment Markaziy atom Ligand muhiti Konsentratsiya ob'ekti Ferment ta'siri Karbongidraza Zn (II) Aminokislota qoldiqlari Eritrotsitlar Karbonat angidridning teskari gidratatsiyasini katalizlaydi: CO. 2+H 2O↔N 2SO 3↔N ++NSO 3Zn (II) karboksipeptidaza Aminokislota qoldiqlari Oshqozon osti bezi, jigar, ichak Protein hazm bo'lishini katalizlaydi, peptid bog'lanish gidrolizida ishtirok etadi: R 1CO-NH-R 2+H 2O↔R 1-COOH+R 2NH 2Katalaz Fe (III) Aminokislota qoldiqlari, histidin, tirozin Qon Vodorod peroksidning parchalanish reaksiyasini katalizlaydi: 2H 2HAQIDA 2= 2H 2O + O 2Fe (III) peroksidaza Proteinlar To'qimalar, qon Substratlarning oksidlanishi (RH 2) vodorod periks: RH 2+ H 2O 2=R+2H 2Oksireduktaza Cu (II) Aminokislota qoldiqlari Yurak, jigar, buyraklar Oksidlanishni molekulyar kislorod yordamida katalizlaydi: 2H 2R+O 2= 2R + 2H 2O Piruvat karboksilaza Mn (II) To'qimalar oqsillari Jigar, qalqonsimon bez Gormonlar ta'sirini kuchaytiradi. Pirouzum kislotasi bilan karboksillanish jarayonini katalizlaydi Aldegid oksidaza Mo (VI) To‘qima oqsillari Jigar Aldegidlarning oksidlanishida ishtirok etadi Ribonukleotid reduktaza Co (II) To‘qima oqsillari Jigar Ribonuklein kislotalarning biosintezida ishtirok etadi.

tanada doimiy mavjud bo'lgan nopoklik elementlari: 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. Ularning biologik roli kam tushunilgan yoki noma'lum.
tanada topilgan nopoklik elementlari Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb va boshqalar miqdori va biologik roli bo'yicha ma'lumotlar aniq emas.
Jadvalda Zn, Fe, Cu, Mn, Mo kabi muhim metallarni o'z ichiga olgan bir qator metallofermentlarning xususiyatlari ko'rsatilgan.
Tirik tizimlardagi xatti-harakatlariga ko'ra metallarni 5 turga bo'lish mumkin:
- zarur elementlar, etishmasligi bilan tanada qaysi funktsional buzilishlar yuzaga keladi;
- stimulyatorlar (organizm uchun zarur va kerak bo'lmagan metallar stimulyator sifatida harakat qilishi mumkin);
ma'lum konsentratsiyalarda zararsiz bo'lgan va tanaga hech qanday ta'sir ko'rsatmaydigan inert elementlar (masalan, jarrohlik implantlari sifatida ishlatiladigan inert metallar):
tibbiyotda ishlatiladigan terapevtik vositalar;
toksik elementlar, qaytarilmas funktsional buzilishlarga, tananing o'limiga olib keladigan yuqori konsentratsiyalarda.
Kontsentratsiya va kontakt vaqtiga qarab, metall ko'rsatilgan turlardan biriga ko'ra harakat qilishi mumkin.
1-rasmda organizm holatining metall ionlari konsentratsiyasiga bog'liqligi diagrammasi ko'rsatilgan. Diagrammadagi qattiq egri chiziq darhol ijobiy javobni, optimal darajani va kerakli elementning konsentratsiya qiymatlari maksimaldan o'tgandan keyin ijobiy ta'sirning salbiyga o'tishini tavsiflaydi. Yuqori konsentratsiyalarda kerakli metall zaharli bo'ladi.
Nuqtali egri chiziq asosiy yoki ogohlantiruvchi element ta'sirisiz tanaga zaharli metallga biologik javobni ko'rsatadi. Bu egri chiziq biroz kechikish bilan birga keladi, bu tirik organizmning oz miqdordagi zaharli moddaga (eshik konsentratsiyasi) "reaksiya qilmaslik" qobiliyatini ko'rsatadi.
Diagrammadan kelib chiqadiki, zarur elementlar ortiqcha miqdorda zaharli bo'ladi. Hayvonlar va odamlar organizmi gomeostaz deb ataladigan fiziologik jarayonlar majmuasi orqali elementlarning kontsentratsiyasini optimal diapazonda saqlaydi. Barcha zarur metallarning kontsentratsiyasi, istisnosiz, gomeostazning qattiq nazorati ostida.

Fig.1 Metall konsentratsiyasiga qarab biologik javob. (Ikki egri chiziqning konsentratsiya shkalasiga nisbatan o'zaro joylashishi shartli)
metall toksikligi ionlari bilan zaharlanish
Inson tanasidagi kimyoviy elementlarning tarkibi alohida qiziqish uyg'otadi. Inson organlari turli xil kimyoviy elementlarni o'zlarida turlicha to'playdi, ya'ni makro va mikroelementlar turli organlar va to'qimalar o'rtasida notekis taqsimlanadi. Ko'pgina mikroelementlar (tanadagi tarkib 10 dona ichida -3-10-5%) jigar, suyak va mushak to'qimalarida to'planadi. Ushbu matolar ko'plab metallar uchun asosiy ombor hisoblanadi.
Elementlar ma'lum organlarga o'ziga xos yaqinlikni ko'rsatishi va ularda yuqori konsentratsiyalarda bo'lishi mumkin. Ma'lumki, rux oshqozon osti bezida, yod qalqonsimon bezda, vanadiy alyuminiy va mishyak bilan birga soch va tirnoqlarda, kadmiy, simob, molibden - buyrakda, qalay ichak to'qimalarida, stronsiy - ichida to'planadi. prostata bezi, suyak to'qimasi, gipofiz bezida marganets va boshqalar. Organizmda iz elementlarini topish mumkin bog'langan holat, va erkin ion shakllari shaklida. Miya to'qimalarida alyuminiy, mis va titan oqsillar bilan komplekslar shaklida, marganets esa ion shaklida bo'lishi aniqlangan.
Elementlarning haddan tashqari konsentratsiyasini tanaga kiritishga javoban, tirik organizm ma'lum detoksifikatsiya mexanizmlari mavjudligi sababli yuzaga keladigan toksik ta'sirni cheklash yoki hatto yo'q qilishga qodir. Metall ionlariga nisbatan detoksifikatsiyaning o'ziga xos mexanizmlari hozircha yaxshi tushunilmagan. Tanadagi ko'plab metallar kamroq zararli shakllarga aylanishi mumkin quyidagi usullarda:
ichida erimaydigan komplekslarni hosil qiladi ichak trakti;
metallni qon bilan boshqa to'qimalarga olib o'tish, u erda u immobilizatsiya qilinadi (masalan, Pb + 2 kabi). suyaklarda);

- jigar va buyraklar tomonidan kamroq toksik shaklga o'tish.

Shunday qilib, qo'rg'oshin, simob, kadmiy va boshqalarning zaharli ionlari ta'siriga javoban, inson jigari va buyraklari metallotionlarning sintezini oshiradi - past molekulyar og'irlikdagi oqsillar, ularda aminokislotalar qoldiqlarining taxminan 1/3 qismini sistein tashkil qiladi. . yuqori tarkib va muayyan joylashuv sulfhidril SH-guruhlari metall ionlarining kuchli bog'lanish imkoniyatini ta'minlaydi.

Metall toksikligining mexanizmlari odatda yaxshi ma'lum, ammo ularni har qanday metall uchun topish juda qiyin. Ushbu mexanizmlardan biri oqsillarda bog'lanish joylariga ega bo'lish uchun muhim va zaharli metallar orasidagi konsentratsiyadir, chunki metall ionlari ko'plab ferment tizimlarining bir qismi bo'lgan ko'plab oqsillarni barqarorlashtiradi va faollashtiradi. Bundan tashqari, ko'plab oqsil makromolekulalari kadmiy, qo'rg'oshin va simob kabi zaharli metall ionlari bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin bo'lgan erkin sulfhidril guruhlarga ega bo'lib, toksik ta'sirga olib keladi. Biroq, bu holda qaysi makromolekulalar tirik organizmga zarar etkazishi aniq belgilanmagan. Metall ionlarining toksikligining namoyon bo'lishi turli jismlar va to'qimalar har doim ham ularning to'planish darajasi bilan bog'liq emas - eng katta zarar tananing ushbu metall kontsentratsiyasi yuqori bo'lgan qismida sodir bo'lishiga kafolat yo'q. Shunday qilib, qo'rg'oshin (II) ionlari tanadagi umumiy miqdorning 90% dan ortig'ini suyaklarda immobilizatsiya qilinadi va 10% tananing boshqa to'qimalarida tarqalishi tufayli toksiklikni namoyon qiladi. Suyaklardagi qo'rg'oshin ionlarining immobilizatsiyasini detoksifikatsiya jarayoni deb hisoblash mumkin.

Metall ionining toksikligi odatda uning organizmga bo'lgan ehtiyoji bilan bog'liq emas. Biroq, toksiklik va zarurat uchun bittasi bor umumiy xususiyat: qoida tariqasida, metall va metall bo'lmagan ionlar o'rtasida bo'lgani kabi, bir-biridan metall ionlarining o'zaro bog'liqligi ularning ta'sirining samaradorligiga umumiy hissa qo'shadi. Masalan, rux yetishmaydigan tizimda kadmiy zaharliligi ko‘proq namoyon bo‘ladi, qo‘rg‘oshinning toksikligi esa kaltsiy yetishmasligi bilan kuchayadi. Xuddi shunday, o'simlik ovqatlaridan temirning adsorbsiyasi undagi kompleks hosil qiluvchi ligandlar tomonidan inhibe qilinadi va sink ionlarining ko'pligi misning adsorbsiyasini inhibe qilishi mumkin va hokazo.

Metall ionlarining toksikligi mexanizmlarini aniqlash ko'pincha ularning tirik organizmga kirishining turli usullari mavjudligi bilan murakkablashadi. Metalllarni oziq-ovqat, suv bilan yutish mumkin, teri orqali so'riladi, nafas olish yo'li bilan kiradi va hokazo. Chang bilan so'rilishi. Asosiy yo'l da penetratsiya sanoat ifloslanishi. Nafas olish natijasida ko'pchilik metallar o'pkada joylashadi va shundan keyingina boshqa organlarga tarqaladi. Ammo zaharli metallarning tanaga kirishining eng keng tarqalgan usuli bu oziq-ovqat va suv orqali yutishdir.

Bibliografik ro'yxat

1. Karapetyants M.X., Drakin S.I. Umumiy va noorganik kimyo. - M.: Kimyo, 1993. - 590 b.

Axmetov N.S. Umumiy va noorganik kimyo. Oliy maktablar uchun darslik. - M .: Yuqori. maktab, 2001. - 679 b.

Drozdov D.A., Zlomanov V.P., Mazo G.N., Spiridonov F.M. Noorganik kimyo. 3 jildda. T. O`timsiz elementlar kimyosi. / Ed. Yu.D. Tretyakova - M.: Ed. "Akademiya", 2004, 368s.

5. Tamm I.E., Tretyakov Yu.D. Noorganik kimyo: 3 jildda, V.1. Fizikaviy va kimyoviy asoslar noorganik kimyo. Universitet talabalari uchun darslik / Ed. Yu.D. Tretyakov. - M .: Ed. "Akademiya", 2004, 240-yillar.

Korjukov N.G. Umumiy va noorganik kimyo. Proc. Foyda. / V.I. tahririyati ostida. Delyan-M.: Ed. MISIS: INFRA-M, 2004, 512s.

Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knijnik A.Z. Umumiy kimyo. Biofizik kimyo. Biogen elementlar kimyosi. Universitetlar uchun darslik. / Ed. Yu.A. Ershov. 3-nashr, - M .: Integral-Pres, 2007. - 728 p.

Glinka N.L. Umumiy kimyo. Qo'llanma universitetlar uchun. Ed. 30-qayta ko'rib chiqilgan./ Ed. A.I. Ermakov. - M.: Integral-Press, 2007, - 728 b.

Chernix, M.M. Ovcharenko. Biogeotsinozlarda og'ir metallar va radionuklidlar. - M.: Agroconsult, 2004 yil.

N.V. Gusakov. Atrof-muhit kimyosi. - Rostov-na-Donu, Feniks, 2004 yil.

Baletskaya L.G. Noorganik kimyo. - Rostov-na-Donu, Feniks, 2005 yil.

M. Xenze, P. Armoes, J. Lakuriansen, E. Arvan. tozalash Chiqindi suvlari. - M.: Mir, 2006 yil.

Korovin N.V. Umumiy kimyo. - M .: Yuqori. maktab, 1998. - 558 b.

Petrova V.V. va boshqalar Kimyoviy elementlar va ularning birikmalarining xossalarini ko'rib chiqish. Mikroelektronikadan kimyo kursi uchun darslik. - M.: MIET nashriyoti, 1993. - 108 b.

Xarin A.N., Kataeva N.A., Xarina L.T. Kimyo kursi. - M .: Yuqori. maktab, 1983. - 511 b.

>> Kimyo: Tirik organizmlar hujayralaridagi kimyoviy elementlar

Barcha tirik organizmlar (odamlar, hayvonlar, o'simliklar) hujayralarini tashkil etuvchi moddalar tarkibida 70 dan ortiq elementlar topilgan. Bu elementlar odatda ikki guruhga bo'linadi: makroelementlar va mikroelementlar.

Makronutrientlar hujayralarda mavjud katta miqdorda. Avvalo, bular uglerod, kislorod, azot va vodorod. Hammasi bo'lib, ular hujayraning umumiy tarkibining deyarli 98% ni tashkil qiladi. Ushbu elementlardan tashqari, makronutrientlar magniy, kaliy, kaltsiy, natriy, fosfor, oltingugurt va xlorni ham o'z ichiga oladi. Ularning umumiy miqdori 1,9% ni tashkil qiladi. Shunday qilib, boshqa kimyoviy elementlarning ulushi taxminan 0,1% ni tashkil qiladi. Bu mikroelementlar. Bularga temir, rux, marganets, bor, mis, yod, kobalt, brom, ftor, alyuminiy va boshqalar kiradi.

Sutemizuvchilar sutida 23 ta mikroelementlar topilgan: litiy, rubidiy, mis, kumush, bor, stronsiy, titan, mishyak, vanadiy, xrom, molibden, yod, ftor, marganets, temir, kobalt, nikel va boshqalar.

Sutemizuvchilar qoni tarkibiga 24 mikroelement, inson miyasi tarkibiga esa 18 mikroelement kiradi.

Ko'rib turganingizdek, hujayrada faqat tirik tabiat uchun xos bo'lgan maxsus elementlar yo'q, ya'ni. atom darajasi tirik va jonsiz tabiat o'rtasida hech qanday farq yo'q. Bu farqlar faqat darajada topiladi murakkab moddalar- ustida molekulyar daraja. Shunday qilib, bilan birga noorganik moddalar(suv va mineral tuzlar) tirik organizmlar hujayralarida faqat ular uchun xos bo'lgan moddalar - organik moddalar (oqsillar, yog'lar, uglevodlar, nuklein kislotalar, vitaminlar, gormonlar va boshqalar) mavjud. Bu moddalar asosan uglerod, vodorod, kislorod va azotdan, ya'ni makroelementlardan qurilgan. Ushbu moddalarda mikroelementlar oz miqdorda mavjud, ammo ularning organizmlarning normal hayotidagi roli juda katta. Masalan, bor, marganets, rux, kobalt birikmalari alohida qishloq xo‘jaligi o‘simliklarining hosildorligini keskin oshiradi va turli kasalliklarga chidamliligini oshiradi.

Odam va hayvonlar normal hayot kechirishlari uchun zarur bo'lgan mikroelementlarni o'zlari oziqlanadigan o'simliklar orqali oladilar. Agar oziq-ovqatda marganets etarli bo'lmasa, unda o'sishning kechikishi, balog'atga etishishning sekinlashishi va skelet shakllanishi paytida metabolik kasalliklar mumkin. Bir milligramm marganets tuzlarining fraktsiyalarini qo'shish kunlik ratsion hayvonlar bu kasalliklarni yo'q qiladi.

Kobalt B12 vitaminining bir qismi bo'lib, u gematopoetik organlarning ishi uchun javobgardir. Oziq-ovqatlarda kobaltning etishmasligi ko'pincha tananing tükenmesine va hatto o'limga olib keladigan jiddiy kasallikni keltirib chiqaradi.

Mikroelementlarning odamlar uchun ahamiyati birinchi marta oziq-ovqat va suvda yod etishmasligidan kelib chiqqan endemik guatr kabi kasallikni o'rganishda aniqlandi. Yod o'z ichiga olgan tuzni iste'mol qilish tiklanishga olib keladi va uni oz miqdorda oziq-ovqatga qo'shish kasallikning oldini oladi. Buning uchun yodlangan osh tuzi olib boriladi, unga 0,001-0,01% kaliy yodid qo'shiladi.

Ko'pgina biologik ferment katalizatorlarining tarkibi sink, molibden va boshqa ba'zi metallarni o'z ichiga oladi. Tirik organizmlar hujayralarida juda oz miqdorda bo'lgan bu elementlar eng nozik biokimyoviy mexanizmlarning normal ishlashini ta'minlaydi va hayotiy jarayonlarning haqiqiy regulyatorlari hisoblanadi.

Ko'pgina mikroelementlar vitaminlar tarkibida mavjud - turli xil kimyoviy tabiatdagi organik moddalar, ular organizmga oziq-ovqat bilan kichik dozalarda kiradi va metabolizm va tananing umumiy hayotiy faoliyatiga katta ta'sir ko'rsatadi. Biologik ta'sirida ular fermentlarga yaqin, ammo fermentlar tananing hujayralari tomonidan hosil bo'ladi va vitaminlar odatda oziq-ovqatdan keladi. O'simliklar vitaminlar manbai bo'lib xizmat qiladi: tsitrus mevalari, gul kestirib, maydanoz, piyoz, sarimsoq va boshqalar. Ba'zi vitaminlar - A, B1, B2, K - sintetik tarzda olinadi. Vitaminlar o'z nomini ikki so'zdan oldi: vita - hayot va amin - azot o'z ichiga oladi.

Mikroelementlar ham gormonlar tarkibiga kiradi - inson va hayvon organlarining organlari va tizimlarining faoliyatini tartibga soluvchi biologik faol moddalar. Ular o'z ismlarini dan oladilar yunoncha so'z harmao - men g'alaba qozonaman. Gormonlar endokrin bezlar tomonidan ishlab chiqariladi va ularni butun tanada olib yuradigan qonga kiradi. Ba'zi gormonlar sintetik tarzda olinadi.

1. Makroelementlar va mikroelementlar.

2. Mikroelementlarning o'simliklar, hayvonlar va odamlar hayotidagi o'rni.

3. Organik moddalar: oqsillar, yog'lar, uglevodlar.

4. Fermentlar.

5. Vitaminlar.

6. Gormonlar.

Jonli va jonsiz tabiat o'rtasidagi farq kimyoviy element mavjudligi shakllarining qaysi darajasida boshlanadi?

Nima uchun individual makronutrientlar ham biogen deb ataladi? Ularni sanab bering.

Dars mazmuni dars xulosasi qo'llab-quvvatlash ramka dars taqdimoti tezlashtirish usullari interaktiv texnologiyalar Amaliyot topshiriq va mashqlar o'z-o'zini tekshirish seminarlar, treninglar, keyslar, kvestlar uy vazifalarini muhokama qilish savollari talabalar tomonidan ritorik savollar Tasvirlar audio, videokliplar va multimedia fotosuratlar, rasmlar grafikasi, jadvallar, sxemalar hazil, latifalar, hazillar, komikslar, maqollar, krossvordlar, iqtiboslar Qo'shimchalar tezislar maqolalar, qiziquvchan varaqlar uchun chiplar darsliklar, asosiy va qo'shimcha atamalarning lug'ati Darslik va darslarni takomillashtirishdarslikdagi xatolarni tuzatish darslikdagi parchani yangilash darsdagi innovatsiya elementlarini eskirgan bilimlarni yangilari bilan almashtirish Faqat o'qituvchilar uchun mukammal darslar kalendar rejasi bir yil davomida ko'rsatmalar muhokama dasturlari Integratsiyalashgan darslar