Biochemie is 'n tak van biologie wat die chemiese samestelling van beide individuele selle en die hele organisme bestudeer. Dit is bekend dat byna 98% van sellulêre inhoud suurstof-, koolstof-, stikstof- en waterstofatome insluit. Hierdie chemiese elemente word organogenies genoem. 1,8% val op kalium, natrium, magnesium, chloor, fosfor. In die menslike liggaam is hulle deel van minerale soute en het die vorm van eenvoudige of komplekse ione, wat die normale verloop van metaboliese reaksies verseker. Byvoorbeeld, die belangrikste selverbindings wat verantwoordelik is vir die oordrag van oorerflike eienskappe - nukleïensure - bevat anione van suurreste van ortofosforsuur.
Fosfor-bevattende ione is ook ingesluit in ATP-molekules, waarvan die voorsiening van selle van energie afhang. In hierdie artikel sal ons voorbeelde gee wat die belangrike bevestigdie rol van fosfor in die menslike liggaam en die effek daarvan op metabolisme.
Kovalente polêre bindings en hul betekenis
Die basis van die struktuur van organiese stowwe waaruit lewende materie bestaan, is die vermoë van hul molekules om 'n sekere tipe chemiese binding te vorm. Dit word kovalente polêr genoem en, wat tussen die atome van nie-metale ontstaan, bepaal die belangrikste chemiese eienskappe van verbindings. Biochemie, die bestudering van die samestelling van die molekules van stowwe wat die selle van plante, swamme, diere binnedring, het hul chemiese samestelling vasgestel. Dit het geblyk dat hulle, benewens stikstof, koolstof, suurstof, ook fosfor insluit. In die menslike liggaam kom dit nie in 'n vrye toestand voor nie, aangesien dit 'n hoogs giftige stof is. Daarom het die element in lewende stelsels die vorm van anione van meta-, orto- of pirofosforsuur, wat die vermoë het om bindings met metaalkatione te vorm. In watter stowwe van die sel kan hulle gevind word?
Fosfor in komplekse organiese molekules
Proteïene van die skeletstelsel, hormone, vitamiene en lipiede vorm komplekse verbindings met fosforbevattende komplekse ione. In die menslike liggaam is daar komplekse verbindings - fosfolipiede en fosfoproteïene, wat deel uitmaak van die molekules van biologies aktiewe stowwe - ensieme en steroïede. Kovalente polêre bindings in DNA- en RNA-nukleotiede verskaf die vorming van fosfodiesterbindings in nukleïensuurkettings. Waarom word fosfor in die menslike liggaam benodig en wat is die funksies daarvan in metabolisme? Kom ons oorweeg eers hierdie vraag op die sellulêre vlak van organisasie.
Die plek van fosfor in die elementêre samestelling van die sel
Volgens die inhoud in die sitoplasma en organelle (0,2-1%) is nie-metaal in die vierde plek na organogeniese elemente. Die mees versadigde met fosforverbindings is die selle van die muskuloskeletale stelsel - osteosiete, die stof van tandweefsel - dentien. Hulle inhoud is hoog in neurone en neuroglia, wat die senuweestelsel vorm. Fosforatome word gevind in membraanproteïene, nukleïensure en energie-intensiewe stowwe - ATP adenosientrifosforsuur en in die gereduseerde vorm van nikotinamied dinukleotiedfosfaat - NADP×H2. Soos jy kan sien, word fosfor in die menslike liggaam in alle lewensbelangrike strukture aangetref: selle, weefsels, fisiologiese stelsels.
Dit is bekend dat die vlak van homeostase van 'n sel, wat 'n oop biologiese sisteem is, afhang van die konsentrasie van verskeie ione in die hialoplasma en intersellulêre vloeistof. Wat is die funksie van fosfor om die konstantheid van die interne omgewing van die menslike liggaam te handhaaf?
Bufferstelsel
As gevolg van die eienskap van semi-deurlaatbaarheid deur die buitenste membraan, kom verskeie stowwe voortdurend die sel binne, waarvan 'n hoë konsentrasie sy lewensbelangrike aktiwiteit nadelig kan beïnvloed. Om die oormaat giftige ione te neutraliseer, bevat die sitoplasma, tesame met natrium-, kalium-, kalsiumkatione, suurreste van karbonaat-, sulfiet- en fosforsure. Hulle is in staat om te reageer met 'n oormaat ione wat die sel binnegedring het en beheer die konstantheid van intrasellulêre inhoud. Die bufferstelsel, benewens ione van swak sure, sluit noodwendig anione inNRO42- en N2RO4 - wat fosfor bevat. In die menslike liggaam, as deel van die bufferstelsel, verseker dit die fisiologies normale verloop van metaboliese reaksies op sellulêre vlak.
Oksidatiewe fosforilering
Die afbreek van organiese verbindings in 'n sel word aërobiese respirasie genoem. Die ligging daarvan is die mitochondria. Ensiemkomplekse is op die binnevoue geleë - die kristae van organelle. Die ATP-ase-stelsel bevat byvoorbeeld elektrondraermolekules. Danksy reaksies wat deur ensieme gekataliseer word, word ATP gesintetiseer uit ADP en vrye molekules van fosforsuur - die universele energiestof van selle, wat aan hul voortplanting, groei en beweging bestee word. Die vorming daarvan kan voorgestel word as 'n vereenvoudigde reaksieskema: ADP + F=ATP. Dan versamel adenosientrifosforsuurmolekules in die sitoplasma. Hulle dien as 'n bron van energie vir die uitvoering van meganiese werk, byvoorbeeld in die spierstelsel en in plastiese uitruilreaksies. Gevolglik speel fosfor in die menslike liggaam 'n leidende rol in energiemetabolisme.
Fosfodiester-bindings van oorerflikheidsmolekules
'n Hoë inhoud van atoomfosfor word in die selkern aangeteken, aangesien die element deel van nukleïensure is. Hulle is in die 19de eeu deur die Switserse wetenskaplike F. Miescher ontdek, hulle is biopolimere en bestaan uit monomere - nukleotiede. Fosfor teenwoordigbeide in die purien- en pirimidienbasis self, en in die bindings wat die RNA-kettings en die DNA-superspoel vorm. Nukleïensuurmonomere is in staat om polimeerstrukture te vorm as gevolg van die ontstaan van kovalente bindings tussen die pentose- en fosforsuurresidu van aangrensende nukleotiede. Hulle word fosfodiesters genoem. Die vernietiging van DNA- en RNA-molekules wat in menslike selle plaasvind onder die invloed van harde gammastraling of as gevolg van vergiftiging met giftige stowwe vind plaas as gevolg van die verbreking van fosfodiesterbindings. Dit laat selle doodgaan.
Biologiese membrane
Strukture wat die interne inhoud van die sel beperk, bevat ook fosfor. In die menslike liggaam val tot 40% van droë liggaamsgewig op verbindings wat fosfolipiede en fosfoproteïene bevat. Hulle is die hoofkomponente van die membraanlaag, wat ook stowwe soos proteïene en koolhidrate bevat. 'N Hoë inhoud van fosfor is kenmerkend van die membrane van neurosiete en hul prosesse - dendriete en aksone. Fosfolipiede gee membrane plastisiteit, en as gevolg van die teenwoordigheid van cholesterolmolekules, ook sterkte. Hulle speel ook die rol van tweede boodskappers - seinmolekules wat aktiveerders is van effektorproteïene wat betrokke is by die geleiding van 'n senuwee-impuls.
Paratiroïedkliere en hul rol in fosformetabolisme
Lyk soos ertjies, lê op albei lobbe van die tiroïedklier en weeg 0,5-0,8 g elk, die byskildkliere skei paratiroïedhormoon af. Dit reguleer die uitruil van elemente sooskalsium en fosfor in die menslike liggaam. Hul funksies is om op osteosiete en osteoblaste op te tree - selle van die skeletstelsel, wat onder die invloed van die hormoon soute van fosforsuur in die ekstrasellulêre vloeistof begin vrystel. Met hiperfunksie van die paratiroïedkliere verloor menslike bene krag, versag en val ineen, die fosforinhoud daarin daal skerp. Op hierdie tydstip neem die risiko van frakture van die ruggraat, bekkenbene en heupe toe, wat die lewe van die pasiënt bedreig. Terselfdertyd neem die hoeveelheid kalsium toe. Dit lei tot hiperkalsemie met simptome van perifere senuweeskade en 'n daling in skeletspiertonus. Paratiroïedhormoon werk ook op die niere, wat die herabsorpsie van fosforsoute uit die primêre urine verminder. 'n Toename in fosfaat in die weefsels van die niere veroorsaak hiperfosfaturie en die vorming van klippe.
Beenmineraalsamestelling
Die hardheid, sterkte en elastisiteit van die ondersteuningstelsel hang af van die chemiese samestelling van beenweefselselle. Osteosiete bevat beide organiese verbindings, soos die proteïen osseïen, en anorganiese stowwe wat kalsium- en magnesiumfosfaatsoute bevat. Soos 'n persoon ouer word, neem die hoeveelheid minerale komponente, soos hidroksiapatiete, in osteosiete en osteoblaste toe. Abnormale mineralisering van beenweefsel, die ophoping van kalsiumsoute en oortollige fosfor in die menslike liggaam lei tot 'n verlies aan elastisiteit en sterkte van alle dele van die skelet, dus is ouer mense meer geneig om 'n risiko van beserings en frakture te hê.
Transformasie van fosforverbindings in die liggaammens
Die grootste spysverteringsklier in die menslike liggaam - die lewer - speel 'n leidende rol in die metabolisme van fosforbevattende stowwe. Paratiroïedhormone en vitamien D beïnvloed ook hierdie prosesse. Die daaglikse vereiste van die element vir volwassenes is 1,0-2,0 gram, vir kinders en adolessente - tot 2,5 g. Fosfor in die vorm van maklik verteerbare soute, sowel as in komplekse met proteïene en koolhidrate, gaan die menslike liggaam met voedsel binne.
Sonneblom, pampoen, hennep sade is versadig daarmee. Daar is baie fosfor in diereprodukte in hoenderlewer, beesvleis, harde kase en vis. 'n Oormaat fosfor in die liggaam kan voorkom as gevolg van 'n skending van die herabsorpsiefunksie van die niere, onbehoorlike gebruik van vitamiene en 'n gebrek aan kalsium in voedsel. Die negatiewe effek van fosfor op die menslike liggaam word hoofsaaklik gemanifesteer in die skade aan die kardiovaskulêre stelsel, niere en beenapparaat en kan ernstige metaboliese afwykings aandui.
