2.3 Kemična sestava celic. Makro in elementi v sledovih

• Diagnostika

Video tutorski 2: Struktura, lastnosti in funkcije organskih spojin Koncept biopolimerov

Predavanje: Kemična sestava celic. Makro in elementi v sledovih. Razmerje med strukturo in funkcijami anorganskih in organskih snovi

makrohranila, katerih vsebnost ni nižja od 0,01%;

elementi v sledovih - katerih koncentracija je manjša od 0,01%.

V vsaki celici je vsebnost elementov v sledovih manj kot 1%, makroelementi - več kot 99%.

Natrij, kalij in klor zagotavljajo številne biološke procese - turgor (notranji celični pritisk), pojav živčnih električnih impulzov.

Dušik, kisik, vodik, ogljik. To so glavne komponente celice.

Fosfor in žveplo sta pomembna sestavina peptidov (proteinov) in nukleinskih kislin.

Kalcij je osnova vseh skeletnih formacij - zob, kosti, lupin, celičnih sten. Sodeluje tudi pri krčenju mišic in koagulaciji krvi.

Magnezij je sestavni del klorofila. Sodeluje pri sintezi beljakovin.

Železo je sestavni del hemoglobina, sodeluje pri fotosintezi, določa učinkovitost encimov.

Elementi v sledovih v zelo nizkih koncentracijah, pomembnih za fiziološke procese: t

Cink je sestavni del insulina;

Baker - sodeluje pri fotosintezi in dihanju;

Kobalt - sestavni del vitamina B12;

Jod - sodeluje pri uravnavanju presnove. Je pomemben sestavni del ščitničnih hormonov;

Fluor je sestavni del zobne sklenine.

Neravnovesje v koncentraciji mikro in makrohranil vodi do presnovnih motenj, razvoja kroničnih bolezni. Pomanjkanje kalcija - vzrok za rahitis, železo - anemija, pomanjkanje dušika v beljakovinah, jod - zmanjšanje intenzivnosti presnovnih procesov.

Razmislite o odnosu organskih in anorganskih snovi v celici, njihovi strukturi in funkciji.

Celice vsebujejo veliko mikro in makromolekul različnih kemijskih razredov.

Anorganske celične snovi

Voda Od skupne mase živega organizma predstavlja največji odstotek - 50-90% in sodeluje v skoraj vseh življenjskih procesih:

kapilarni procesi, ker je univerzalno polarno topilo, vpliva na lastnosti intersticijske tekočine, metabolizma. V zvezi z vodo so vse kemijske spojine razdeljene na hidrofilne (topne) in lipofilne (topne v maščobah).

Intenzivnost presnove je odvisna od njene koncentracije v celici - več vode, hitreje potekajo procesi. Izguba 12% vode s strani človeškega telesa - zahteva obnovo pod nadzorom zdravnika, z izgubo 20% - pride do smrti.

Mineralne soli. Vsebuje v živih sistemih v raztopljeni obliki (disociacija v ione) in neraztopljena. Raztopljene soli so vključene v:

prenos snovi skozi membrano. Kovinski kationi zagotavljajo "kalijevo-natrijevo črpalko", ki spreminja osmotski tlak celice. Zaradi tega voda s snovmi, raztopljenimi v njem, vstopa v celico ali jo zapušča, odnaša nepotrebno;

tvorba živčnih impulzov elektrokemijske narave;

so del beljakovin;

fosfatni ion - komponenta nukleinskih kislin in ATP;

karbonatni ion - podpira Ph v citoplazmi.

Netopne soli v obliki celih molekul tvorijo strukture lupin, lupin, kosti, zob.

Celična organska snov

Skupna značilnost organske snovi je prisotnost ogljikove skeletne verige. To so biopolimeri in majhne molekule enostavne strukture.

Glavni razredi, ki so na voljo v živih organizmih:

Ogljikovi hidrati. Celice vsebujejo različne tipe - enostavne sladkorje in netopne polimere (celuloza). V odstotku je njihov delež v suhi snovi do 80%, živali - 20%. Imajo pomembno vlogo v življenjski podpori celic:

Fruktoza in glukoza (monosaharidi) se hitro absorbirajo v telo, so vključeni v presnovo, so vir energije.

Riboza in deoksiriboza (monosaharidi) sta ena izmed treh glavnih sestavin DNA in RNA.

Laktoza (nanaša se na disaharam), ki jo sintetizira živalsko telo, je del mleka sesalcev.

Saharoza (disaharid) - vir energije, nastaja v rastlinah.

Maltoza (disaharid) - zagotavlja kalitev semena.

Prav tako preprosti sladkor opravlja druge funkcije: signalne, zaščitne, transportne.
Polimerni ogljikovi hidrati so v vodi topni glikogen kot tudi netopna celuloza, hitin, škrob. Imajo pomembno vlogo pri presnovi, izvajajo strukturne, skladiščne in zaščitne funkcije.

Lipidi ali maščobe. V vodi so netopni, vendar se med seboj dobro premešajo in raztopijo v nepolarnih tekočinah (ki ne vsebujejo kisika, npr. Kerozin ali ciklični ogljikovodiki so nepolarna topila). Lipidi so potrebni v telesu, da mu zagotovimo energijo - med njihovo oksidacijsko energijo in vodo nastanejo. Maščobe so zelo energetsko učinkovite - s pomočjo 39 kJ na gram, izpuščene med oksidacijo, lahko dvignete tovor, ki tehta 4 tone, do višine 1 m. Maščoba zagotavlja tudi zaščitno in izolacijsko funkcijo - pri živalih njegova debela plast pomaga ohranjati toploto v hladnem obdobju. Snovi, podobne maščobam, varujejo perje vodnih ptic, da se ne zmočijo, zagotovijo zdrav videz in elastičnost živalske dlake, opravijo pokrivno funkcijo na listih rastlin. Nekateri hormoni imajo lipidno strukturo. Masti tvorijo osnovo strukture membrane.

Proteini ali proteini so heteropolimeri biogene strukture. Sestavljeni so iz aminokislin, katerih strukturne enote so: amino skupina, radikal in karboksilna skupina. Lastnosti aminokislin in njihove razlike med seboj določajo radikale. Zaradi amfoternih lastnosti lahko tvorijo medsebojne vezi. Protein je lahko sestavljen iz več ali več sto aminokislin. Struktura beljakovin vključuje 20 aminokislin, njihove kombinacije določajo raznolikost oblik in lastnosti beljakovin. Približno ducat aminokislin je nujno potrebnih - v telesu živali se ne sintetizirajo, njihov vnos pa zagotavlja rastlinska živila. V prebavnem traktu so proteini razdeljeni na posamezne monomere, ki se uporabljajo za sintezo lastnih beljakovin.

Strukturne značilnosti beljakovin:

primarna struktura - veriga amino kislin;

sekundarna - veriga, ki je zavita v spiralo, kjer se vodikove vezi tvorijo med tuljavami;

terciarni - spiralo ali več njih, ki se zapakirajo v globulo in so povezani s šibkimi vezmi;

Kvartar ne obstaja v vseh beljakovinah. To je več globul, povezanih z nekovalentnimi vezmi.

Moč struktur se lahko razbije in nato obnovi, medtem ko beljakovina začasno izgubi značilne lastnosti in biološko aktivnost. Samo uničenje primarne strukture je nepovratno.

Proteini opravljajo številne funkcije v celici:

pospeševanje kemijskih reakcij (encimska ali katalitska funkcija, od katerih je vsaka odgovorna za določeno posamezno reakcijo);
transport - prenos ionov, kisika, maščobnih kislin skozi celične membrane;

Zaščitni krvni proteini, kot so fibrin in fibrinogen, so v krvni plazmi v neaktivni obliki, tvorijo krvne strdke na mestu poškodbe zaradi kisika. Protitelesa - zagotavljajo imunost.

strukturni peptidi so delno ali pa so osnova celičnih membran, tetiv in drugih vezivnih tkiv, las, volne, kopit in nohtov, kril in zunanjih integumentov. Aktin in miozin zagotavljata kontraktilno mišično aktivnost;

regulatorni - hormonski proteini zagotavljajo humoralno regulacijo;
energija - med pomanjkanjem hranil telo začne razgrajevati lastne beljakovine, kar moti proces lastne življenjske dejavnosti. Zato telo po dolgi lakoti ne more vedno okrevati brez zdravniške pomoči.

Nukleinske kisline. Obstajata 2 - DNA in RNA. RNA je več vrst - informacijska, transportna in ribosomska. Švicarski švicarski F. Fisher je odkril konec 19. stoletja.

DNA je deoksiribonukleinska kislina. Vsebuje jedro, plastide in mitohondrije. Strukturno je linearni polimer, ki tvori dvojno spiralo komplementarnih nukleotidnih verig. Koncept njegove prostorske strukture so leta 1953 ustvarili Američani D. Watson in F. Crick.

Njegove monomerne enote so nukleotidi, ki imajo v osnovi skupno strukturo od:

dušikova baza (ki pripada purinski skupini - adenin, gvanin, pirimidin - timin in citozin.)

V strukturi polimerne molekule so nukleotidi združeni v parih in komplementarno, kar je posledica različnega števila vodikovih vezi: adenin + timin - dva, gvanina + citozin - tri vodikove vezi.

Vrstni red nukleotidov kodira strukturne aminokislinske sekvence beljakovinskih molekul. Mutacija je sprememba v zaporedju nukleotidov, saj bodo encimske molekule drugačne strukture kodirane.

RNA - ribonukleinska kislina. Strukturne značilnosti njegove razlike od DNK so:

namesto timinovega nukleotida - uracila;

riboza namesto deoksiriboze.

Transportna RNA je polimerna veriga, ki je v ravnini prepognjena v obliki listov detelje, njena glavna funkcija pa je, da ribosome dostavi aminokislino.

Matrica (sel) RNA se stalno oblikuje v jedru, ki je komplementarna kateremu koli delu DNK. To je strukturna matrika, na podlagi katere bo na ribosomu sestavljena beljakovinska molekula. Od celotne vsebnosti molekul RNA je ta vrsta 5%.

Ribosomal - je odgovoren za proces izdelave beljakovinskih molekul. Sintetizira se na jedru. V kletki je 85%.

ATP - adenozin trifosfatna kislina. To je nukleotid, ki vsebuje:

Kemični elementi celice.

Celice živih organizmov v svoji kemijski sestavi se bistveno razlikujejo od okoliškega neživega okolja in strukture kemičnih spojin ter množice in vsebine kemičnih elementov. Skupno je v živih organizmih prisotnih okoli 90 kemijskih elementov, ki so glede na vsebino razdeljeni v tri glavne skupine: makrohranila, mikroelementi in ultramikroelementi.

Makroelementi.

Makroelementi v pomembnih količinah so zastopani v živih organizmih, ki segajo od stotink odstotka do več deset odstotkov. Če vsebina katere koli kemične snovi v telesu presega 0,005% telesne teže, se ta snov imenuje makroelementi. So del glavnih tkiv: krvi, kosti in mišic. Ti vključujejo, na primer, naslednje kemijske elemente: vodik, kisik, ogljik, dušik, fosfor, žveplo, natrij, kalcij, kalij, klor. Makroelementi vsebujejo približno 99% mase živih celic, pri čemer je večina (98%) vodika, kisika, ogljika in dušika.

Spodnja tabela prikazuje glavne makrohranila v telesu:

Za vse štiri najpogostejše elemente v živih organizmih (vodik, kisik, ogljik, dušik, kot je bilo rečeno prej) je značilno eno skupno lastnost. Ti elementi nimajo enega ali več elektronov v zunanji orbiti, da tvorijo stabilne elektronske vezi. Tako vodikov atom za tvorbo stabilne elektronske vezi nima enega elektrona v zunanji orbiti, kisikovih atomov, dušika in ogljika - dveh, treh in štirih elektronov. V zvezi s tem ti kemijski elementi z lahkoto tvorijo kovalentne vezi zaradi združevanja elektronov in z lahkoto medsebojno vplivajo, tako da zapolnijo svoje zunanje elektronske lupine. Poleg tega lahko kisik, ogljik in dušik tvorijo ne le posamezne vezi, ampak tudi dvojne vezi. Posledično se znatno poveča število kemičnih spojin, ki se lahko tvorijo iz teh elementov.

Poleg tega so ogljik, vodik in kisik najlažji med elementi, ki lahko tvorijo kovalentne vezi. Zato so se izkazali za najprimernejše za tvorbo spojin, ki sestavljajo živo snov. Posebej je treba omeniti še eno pomembno lastnost ogljikovih atomov - sposobnost, da tvorijo kovalentne vezi s štirimi drugimi atomi ogljika naenkrat. Zahvaljujoč tej zmožnosti, so skeleti narejeni iz številnih organskih molekul.

Elementi v sledovih

Čeprav vsebnost elementov v sledovih ne presega 0,005% za vsak posamezni element, skupaj pa predstavljajo le okoli 1% mase celic, so elementi v sledovih potrebni za vitalno aktivnost organizmov. V odsotnosti ali pomanjkanju vsebine se lahko pojavijo različne bolezni. Mnogi elementi v sledovih so del ne-proteinskih encimskih skupin in so potrebni za izvajanje njihove katalitske funkcije.
Na primer, železo je sestavni del hema, ki je del citokromov, ki so komponente verige prenosa elektronov, in hemoglobina, proteina, ki prenaša kisik iz pljuč v tkiva. Pomanjkanje železa v človeškem telesu povzroča razvoj anemije. Pomanjkanje joda, ki je del tiroidnega hormona ščitnice, vodi do bolezni, povezanih s pomanjkanjem tega hormona, kot je endemična golica ali kretenizem.

Primeri elementov v sledovih so predstavljeni v spodnji tabeli:

Kateri kemijski elementi so povezani z makro in mikrohranili celice?

Kateri kemijski elementi so povezani z makro in mikrohranili celice?

Makroelementi (velik odstotek telesa po vsebini) vključujejo naslednje kemijske elemente:

• kisik (70%), ogljik (15%), vodik (10%), dušik (2%), kalij (0,3%), žveplo (0, 2%), fosfor (1%), klor (0, 1%), ostalo - magnezij, kalcij, natrij.

Za elemente v sledovih (majhen odstotek telesne vsebine) so takšni kemijski elementi:

• kobalt, cink, vanadij, fluor, selen, baker, krom, nikelj, germanij, jod, rutenij.

Makrohranila

Makrohranila so kemijski elementi, ki jih rastline absorbirajo v velikih količinah. Vsebnost teh snovi v rastlinah se giblje od stotink odstotka do več deset odstotkov.

Vsebina:

Postavke

Makroelementi so neposredno vključeni v konstrukcijo organskih in anorganskih spojin rastline, ki sestavljajo večino njegove suhe snovi. Večina je v celicah zastopana z ioni.

Makrohranila in njihove spojine so aktivne snovi različnih mineralnih gnojil. Odvisno od vrste in oblike se uporabljajo kot glavno gnojilo za gnojenje in gnojilo. Med makroelementi spadajo: ogljik, vodik, kisik, dušik, fosfor, kalij, kalcij, magnezij, žveplo in nekateri drugi, vendar so glavni elementi prehrane rastlin dušik, fosfor in kalij.

Telo odraslega vsebuje približno 4 g železa, 100 g natrija, 140 g kalija, 700 g fosforja in 1 kg kalcija. Kljub takšnim različnim številkam je zaključek očiten: snovi, ki so združene pod imenom "makro elementi", so bistvene za naš obstoj. Drugi organizmi imajo tudi veliko potrebo po njih: prokariote, rastline, živali.

Zagovorniki evolucijske teorije trdijo, da je potreba po makrohranilih odvisna od pogojev, v katerih je nastalo življenje na Zemlji. Ko je zemljišče sestavljalo trdne kamnine, je bilo vzdušje nasičeno z ogljikovim dioksidom, dušikom, metanom in vodno paro, namesto dežja so raztopine kislin padle na tla, in sicer makroelementi so bili edina matrika, na podlagi katere so lahko nastale prve organske snovi in ​​primitivne oblike življenja. Zato tudi zdaj, milijarde let kasneje, vse življenje na našem planetu še vedno čuti potrebo po posodobitvi notranjih virov magnezija, žvepla, dušika in drugih pomembnih elementov, ki tvorijo fizično strukturo bioloških objektov.

Fizikalne in kemijske lastnosti

Makroelementi se razlikujejo tako po kemijskih kot fizikalnih lastnostih. Med njimi so kovine (kalij, kalcij, magnezij in drugi) in nekovine (fosfor, žveplo, dušik in drugi).

Nekatere fizikalne in kemijske lastnosti makrohranil po podatkih: [2]

Makro element

Fizično stanje v normalnih pogojih

srebrno-bela kovina

trdna bela kovina

srebrno-bela kovina

krhki rumeni kristali

srebrna kovina

Vsebina makrohranil v naravi

Makroelementi se v naravi pojavljajo povsod: v tleh, kamninah, rastlinah, živih organizmih. Nekateri izmed njih, kot so dušik, kisik in ogljik, so sestavni elementi zemeljske atmosfere.

Simptomi pomanjkanja nekaterih hranil v pridelkih, glede na podatke: [6]

Element

Pogosti simptomi

Občutljive kulture

Spreminjanje zelene barve listov na bledo zeleno, rumenkasto in rjavo,

Velikost listov se zmanjša,

Listi so ozki in se nahajajo pod ostrim kotom do stebla,

Število plodov (semen, zrn) se močno zmanjša

Bela in cvetača,

Sukanje robov listne lopatice

Vijolična barva

Obroba listov,

Beljenje apikalnega pupka,

Beljenje mladih listov

Konice listov so upognjene,

Robovi listov so upognjeni navzgor

Bela in cvetača,

Bela in cvetača,

Sprememba intenzivnosti barve zelenih listov,

Nizka vsebnost beljakovin

Barva listov se spremeni v belo,

• V vodah rek, oceanov, litosfere, atmosfere je prisotno dušikovo stanje. Večina dušika v ozračju je v prostem stanju. Brez dušika je nastajanje beljakovinskih molekul nemogoče. [2]
• Fosfor se zlahka oksidira in se v tej zvezi ne nahaja v naravi v njegovi čisti obliki. Vendar pa v spojinah, ki jih najdemo skoraj povsod. Je pomemben sestavni del rastlinskih in živalskih beljakovin. [2]
• Kalij je v tleh prisoten v obliki soli. V rastlinah se odlaga predvsem v stebla. [2]
• Magnezij je vseprisoten. V masivnih kamninah je v obliki aluminatov. Tla vsebujejo sulfate, karbonate in kloride, vendar prevladujejo silikati. V obliki ionov v morski vodi. [1]
• Kalcij je eden najpogostejših elementov v naravi. Njegove usedline so v obliki krede, apnenca, marmorja. V rastlinskih organizmih v obliki fosfatov, sulfatov, karbonatov. [4]
• Narava seravov je zelo razširjena: v prostem stanju in v obliki različnih spojin. Najdemo ga v skalah in v živih organizmih. [1]
• Železo je ena najpogostejših kovin na zemlji, v prostem stanju pa le v meteoritih. Pri mineralih kopenskega izvora je železo prisotno v sulfidih, oksidih, silikatih in mnogih drugih spojinah. [2]

Vloga v obratu

Biokemijske funkcije

Visok donos katerega koli kmetijskega pridelka je mogoč samo pod pogojem, da je prehrana polna in dovolj visoka. Poleg svetlobe, toplote in vode potrebujejo rastline hranila. Sestava rastlinskih organizmov vključuje več kot 70 kemičnih elementov, od katerih je 16 nujno potrebnih organskih snovi (ogljik, vodik, dušik, kisik), elementi pepela iz pepela (fosfor, kalij, kalcij, magnezij, žveplo) ter železo in mangan.

Vsak element opravlja svoje funkcije v rastlinah, in absolutno nemogoče je zamenjati en element z drugim.

Iz ozračja

• Ogljik se iz zraka absorbira z listi rastlin in malo s koreninami iz zemlje v obliki ogljikovega dioksida (CO₂). Je osnova za sestavo vseh organskih spojin: maščob, beljakovin, ogljikovih hidratov in drugih.
• Vodik se porabi v sestavi vode, je bistven za sintezo organskih snovi.
• Kisik absorbirajo listi iz zraka, korenine iz zemlje in se sproščajo tudi iz drugih spojin. Potreben je tako za dihanje kot za sintezo organskih spojin. [7]

Naslednja pomembnost

• Dušik je bistveni element za razvoj rastlin, in sicer tvorbo beljakovinskih snovi. Vsebnost beljakovin se giblje med 15 in 19%. Je del klorofila in zato sodeluje pri fotosintezi. Dušik se nahaja v encimih - katalizatorjih različnih procesov v organizmih. [7]
• Fosfor je prisoten v sestavi celičnih jeder, encimov, fitinov, vitaminov in drugih enako pomembnih spojin. Sodeluje pri procesih pretvorbe ogljikovih hidratov in snovi, ki vsebujejo dušik. V rastlinah je vsebovana v organski in mineralni obliki. Mineralne spojine - soli ortofosforne kisline - se uporabljajo pri sintezi ogljikovih hidratov. Rastline uporabljajo organske fosforne spojine (heksofosfati, fosfatidi, nukleoproteini, sladkorni fosfati, fitin). [7]
• Kalij ima pomembno vlogo pri presnovi beljakovin in ogljikovih hidratov, povečuje učinek uporabe dušika iz oblik amonijaka. Prehrana s kalijem je močan dejavnik pri razvoju posameznih rastlinskih organov. Ta element je naklonjen kopičenju sladkorja v celičnem soku, kar poveča odpornost rastlin na neugodne naravne dejavnike v zimskem obdobju, prispeva k razvoju žilnih snopov in odebeli celice. [7]

Naslednji makrohranili

• Žveplo je sestavni del aminokislin - cistein in metionin, ki ima pomembno vlogo pri presnovi beljakovin in redoks procesih. Pozitiven učinek na tvorbo klorofila prispeva k nastajanju vozličev na korenu stročnic, kot tudi nodularnih bakterij, ki asimilirajo dušik iz ozračja. [7]
• Kalcij - udeleženec v presnovi ogljikovih hidratov in beljakovin, pozitivno vpliva na rast korenin. V bistvu je potrebna za normalno prehrano rastlin. Kalcifikacija kislih tal s kalcijem povečuje rodovitnost tal. [7]
• Magnezij sodeluje pri fotosintezi, njegova vsebnost v klorofilu doseže 10% celotne vsebnosti v zelenih delih rastlin. Potreba po magneziju v rastlinah ni ista. [7]
• Železo ni del klorofila, vendar sodeluje v redoks procesih, ki so bistveni za tvorbo klorofila. Igra veliko vlogo pri dihanju, saj je sestavni del dihalnih encimov. Potreben je tako za zelene rastline kot za organizme brez klora. [7]

Pomanjkanje (pomanjkanje) makroelementov v rastlinah

Na pomanjkanje makro v tleh, in posledično, v rastlini jasno kažejo zunanje znake. Občutljivost vsake rastlinske vrste na pomanjkanje makrohranil je strogo individualna, vendar obstajajo podobni znaki. Na primer, ko primanjkuje dušika, fosforja, kalija in magnezija, trpijo stari listi nižjih stopenj, pomanjkanje kalcija, žvepla in železa - mladih organov, svežih listov in točke rasti.

Še posebej očitno je pomanjkanje prehranjevanja izrazito pridelovalnih rastlin.

Presežni makrohranil v rastlinah

Na stanje rastlin ne vpliva le pomanjkanje, ampak tudi presežek makrohranil. Izkazuje se predvsem v starih organih in zavira rast rastlin. Pogosto so znaki pomanjkanja in presežka istih elementov nekoliko podobni. [6]

Makro in elementi v sledovih

V živih organizmih najdemo približno 80 kemijskih elementov, vendar le za 27 od teh elementov so ugotovljene njihove funkcije v celici in organizmu. Preostali elementi so prisotni v majhnih količinah in očitno vstopajo v telo s hrano, vodo in zrakom.

Glede na njihovo koncentracijo se delijo na makrohranila in mikroelemente.

Koncentracija vsakega od makroelementov v telesu presega 0,01%, njihova skupna vsebnost pa je 99%. Makroelementi vključujejo kisik, ogljik, vodik, dušik, fosfor, žveplo, kalij, kalcij, natrij, klor, magnezij in železo. Prve štiri izmed naštetih elementov (kisik, ogljik, vodik in dušik) se imenujejo tudi organogene, saj so del glavnih organskih spojin. Fosfor in žveplo sta tudi sestavina številnih organskih snovi, kot so beljakovine in nukleinske kisline. Fosfor je potreben za tvorbo kosti in zob.

Brez preostalih makrohranil je nemogoče normalno delovanje telesa.

Kalij, natrij in klor so torej vključeni v procese vzbujanja celic. Kalcij je del celičnih sten rastlin, kosti, zob in školjk mehkužcev, potreben je za krčenje mišičnih celic in strjevanje krvi. Magnezij je sestavni del klorofila - pigment, ki zagotavlja pretok fotosinteze. Sodeluje tudi v biosintezi beljakovin in nukleinskih kislin. Železo je del hemoglobina in je potrebno za delovanje mnogih encimov.

Elementi v sledovih so v telesu v koncentracijah, manjših od 0,01%, njihova skupna koncentracija v celici pa ne doseže 0,1%. Mikroelementi vključujejo cink, baker, mangan, kobalt, jod, fluor itd.

Cink je del hormonske molekule trebušne slinavke, insulina, bakra je potrebna za fotosintezo in dihanje. Kobalt je sestavni del vitamina B12, katerega odsotnost vodi do anemije. Jod je potreben za sintezo ščitničnih hormonov in zagotavlja normalen pretok metabolizma, fluor pa je povezan z nastankom zobne sklenine.

Tako pomanjkljivost kot presežek ali zmanjšana presnova makro- in mikroelementov vodita v razvoj različnih bolezni.

Zlasti pomanjkanje kalcija in fosforja povzroča rahitis, pomanjkanje dušika - hudo pomanjkanje beljakovin, pomanjkanje železa - anemija, pomanjkanje joda - zmanjšanje nastajanja ščitničnega hormona in zmanjšanje metabolizma, zmanjšan vnos fluorida - karies. Svinec je strupen za skoraj vse organizme.

Pomanjkanje makro- in mikroelementov se lahko kompenzira s povečanjem njihove vsebnosti v hrani in pitni vodi ter z jemanjem zdravil.

Kemični elementi celice tvorijo različne spojine - anorganske in organske.

Tema 2.2. Kemična sestava celic. - razred 10-11, Syvozlazov (delovni zvezek 1)

1. Navedite definicije pojmov.
Element je niz atomov z enakim jedrskim nabojem in številom protonov, ki sovpadajo z ordinalnim (atomskim) številom v periodnem sistemu.
Element v sledovih - element, ki je v telesu v zelo nizkih koncentracijah.
Makroelement - element, ki je v telesu v visokih koncentracijah.
Bioelement - kemični element, ki sodeluje v celični aktivnosti, je osnova biomolekul.
Elementna sestava celic je odstotek kemijskih elementov v celici.

2. Kaj je eden od dokazov o skupnosti žive in nežive narave?
Enotnost kemijske sestave. Ni elementov, značilnih samo za nežive narave.

3. Izpolnite tabelo.

ELEMENTALNA SESTAVA CELIC

4. Navedite primere organskih snovi, katerih molekule sestavljajo tri, štiri in pet makrohranil.
3 elementi: ogljikovi hidrati in lipidi.
4 elementi: veverice.
5 elementov: nukleinske kisline, beljakovine.

5. Izpolnite tabelo.

BIOLOŠKA VLOGA ELEMENTOV

6. Študija v § 2.2 oddelka »Vloga zunanjih dejavnikov pri oblikovanju kemijske sestave žive narave« in odgovor na vprašanje: »Kaj so biokemijske endemije in kakšni so razlogi za njihov nastanek?«
Biokemijske endemije so bolezni rastlin, živali in ljudi, ki jih povzroča akutno pomanjkanje ali presežek elementa na določenem območju.

7. Katere so znane bolezni, povezane s pomanjkanjem mikrohranil?
Pomanjkanje joda - endemična golša. Zmanjšana sinteza tiroksina in posledično proliferacija ščitničnega tkiva.
Pomanjkanje železa - pomanjkanje železa.

8. Ne pozabite, na kateri osnovi so kemijski elementi porazdeljeni na makro-, mikro- in ultramikroelemente. Ponudite lastno, alternativno klasifikacijo kemijskih elementov (na primer, funkcije v živi celici).
Mikro, makro in ultra mikrohranila so razdeljena glede na znak, ki temelji na njihovem odstotku v celici. Poleg tega je mogoče razvrstiti elemente glede na funkcije, ki uravnavajo delovanje določenih organskih sistemov: živčni, mišični, krvni in kardiovaskularni, prebavni itd.

9. Izberite pravilen odgovor.
Test 1.
Kateri kemijski elementi tvorijo večino organskih snovi?
2) C, O, H, N;

Test 2.
Elementi makra se ne uporabljajo:
4) mangan.

Test 3.
Živi organizmi potrebujejo dušik, saj služi:
1) sestavina proteinov in nukleinskih kislin; 10. Določite simptom, po katerem so vsi spodaj navedeni elementi, razen enega, združeni v eno skupino. Podčrtajte to „dodatno“ postavko.
Kisik, vodik, žveplo, železo, ogljik, fosfor, dušik. Vključen je samo v DNA. In ostalo je vse v beljakovinah.

11. Razložite izvor in splošni pomen besede (izraza), ki temelji na pomenu korenin, ki ga tvorijo.

12. Izberite izraz in razložite, kako njegova trenutna vrednost ustreza prvotni vrednosti njenih korenin.
Izraz je organogen.
Skladnost: pojem načeloma ustreza njegovemu izvirnemu pomenu, danes pa obstaja natančnejša opredelitev. Prej je bila vrednost taka, da so elementi sodelovali le pri gradnji tkiv in celic organov. Zdaj je bilo ugotovljeno, da biološko pomembni elementi ne tvorijo le kemičnih molekul v celicah, itd., Temveč tudi uravnavajo vse procese v celicah, tkivih in organih. So del hormonov, vitaminov, encimov in drugih biomolekul.

13. Formulirajte in zapišite osnovne ideje § 2.2.
Elementalna sestava celice je odstotek kemijskih elementov v celici. Celični elementi so običajno razvrščeni glede na njihov odstotek na mikro-, makro- in ultramikroelemente. Tisti elementi, ki so vključeni v vitalno aktivnost celic, so osnova biomolekul, imenovanih bioelementi.
Makroelementi vključujejo: C N H O. So glavne sestavine vseh organskih spojin v celici. Poleg tega so v vseh večjih biomolekul vključeni P S K Ca Na Fe Cl Mg. Brez njih je delovanje telesa nemogoče. Pomanjkanje vodi v smrt.
Elementi v sledovih: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B itd. Prav tako so potrebni za normalno delovanje telesa, vendar niso tako kritični. Pomanjkanje povzroča bolezen. So del biološko aktivnih spojin, vplivajo na presnovo.
Obstajajo ultramikroelementi: Au Ag Be in drugi, fiziološka vloga pa ni v celoti vzpostavljena. Vendar so pomembne za celico.
Obstaja koncept "biokemijske endemije" - bolezni rastlin, živali in ljudi, ki jih povzroča akutno pomanjkanje ali presežek katerega koli elementa na določenem območju. Na primer, endemična golša (pomanjkanje joda).
Zaradi pomanjkanja elementa zaradi načina hranjenja se lahko pojavijo tudi bolezni ali bolezni. Na primer, pri pomanjkanju železa - anemija. Pri pomanjkanju kalcija - pogoste zlomi, izguba las, zob, bolečine v mišicah.

I.2. Kemična sestava celice. Mikro in makro elementi

Značilno je, da je 70–80% celične mase voda, v kateri se raztopijo različne soli in organske spojine z nizko molekulsko maso. Najbolj značilne komponente celice so beljakovine in nukleinske kisline. Nekateri proteini so strukturne komponente celice, drugi pa so encimi, t.j. katalizatorji, ki določajo hitrost in smer kemijskih reakcij, ki se pojavljajo v celicah. Nukleinske kisline so nosilci dednih informacij, ki se izvajajo v procesu intracelularne sinteze beljakovin. Pogosto celice vsebujejo nekaj rezervnih snovi, ki služijo kot rezerva za hrano. Rastlinske celice večinoma skladiščijo škrob, polimerno obliko ogljikovih hidratov. V celicah jeter in mišic je shranjen še en polimer ogljikovih hidratov - glikogen. Pogosto se hranijo tudi maščobni izdelki, čeprav nekatere maščobe opravljajo drugačno funkcijo, in sicer najpomembnejše strukturne komponente. Beljakovine v celicah (razen semenskih celic) običajno niso shranjene. Značilne sestave celice ni mogoče opisati, predvsem zato, ker obstajajo velike razlike v količini shranjene hrane in vode. Jetrne celice vsebujejo na primer 70% vode, 17% beljakovin, 5% maščobe, 2% ogljikovih hidratov in 0,1% nukleinskih kislin; preostalih 6% so soli in organske spojine z nizko molekulsko maso, zlasti aminokisline. Rastlinske celice običajno vsebujejo manj beljakovin, bistveno več ogljikovih hidratov in nekaj več vode; izjeme so celice, ki so v mirovanju. Spominska celica pšeničnega zrna, ki je vir hranil za zarodek, vsebuje okoli 12% beljakovin (večinoma shranjene beljakovine), 2% maščob in 72% ogljikovih hidratov. Količina vode doseže normalno raven (70–80%) le na začetku kalitve zrn. Vsaka celica vsebuje veliko kemičnih elementov, ki sodelujejo v različnih kemijskih reakcijah. Kemijski procesi, ki se pojavljajo v celici, so eden od osnovnih pogojev za njegovo življenje, razvoj in delovanje. Nekateri kemični elementi v celici več, drugi - manj. Na atomski ravni ni razlik med organskimi in anorganskimi svetovi žive narave: živi organizmi so sestavljeni iz istih atomov kot telesa nežive narave. Vendar pa se razmerje med različnimi kemijskimi elementi v živih organizmih in v zemeljski skorji zelo razlikuje. Poleg tega se lahko živi organizmi razlikujejo od svojega okolja v izotopski sestavi kemičnih elementov. Konvencionalno lahko vse elemente celice razdelimo v tri skupine:

Makroelementi. Med makroelementi so kisik (65–75%), ogljik (15–18%), vodik (8–10%), dušik (2,0–3,0%), kalij (0,15–0,4%)., žveplo (0,15–0,2%), fosfor (0,2–1,0%), klor (0,05–0,1%), magnezij (0,02–0,03%), natrij (0,02–0,03%), kalcija (0,04–2,00%), železa (0,01–0,0155%). Elementi, kot so C, O, H, N, S, P so del organskih spojin. Ogljik - je del vseh organskih snovi; ogrodje ogljikovih atomov je njihova osnova. Poleg tega je v obliki CO2 fiksiran v procesu fotosinteze in sproščen med dihanjem, v obliki CO (v nizkih koncentracijah) sodeluje pri regulaciji celičnih funkcij, v obliki CaCO3 je del mineralnih okostij. Kisik - je del skoraj vseh organskih snovi v celici. Oblikuje se med fotosintezo med fotolizo vode. Za aerobne organizme služi kot oksidacijsko sredstvo med celičnim dihanjem, ki celicam zagotavlja energijo. V največjih količinah v živih celicah je v sestavi vode. Vodik - je del vseh organskih snovi v celici. V največjih količinah, ki jih vsebuje sestava vode. Nekatere bakterije oksidirajo molekularni vodik za energijo. Dušik - je del beljakovin, nukleinskih kislin in njihovih monomerov - aminokislin in nukleotidov. Iz telesa živali izhaja v sestavi amoniaka, sečnine, gvanina ali sečne kisline kot končnega produkta metabolizma dušika. V obliki dušikovega oksida NO (v nizkih koncentracijah) sodeluje pri uravnavanju krvnega tlaka. Žveplo - del aminokislin, ki vsebujejo žveplo, zato najdemo v večini beljakovin. V majhnih količinah je prisoten kot sulfat-ion v citoplazmi celic in zunajceličnih tekočin. Fosfor - je del ATP, drugih nukleotidov in nukleinskih kislin (v obliki ostankov fosforne kisline), v sestavi kostnega tkiva in zobne sklenine (v obliki mineralnih soli), prisoten pa je tudi v citoplazmi in medceličnih tekočinah (v obliki fosfatnih ionov). Magnezij je kofaktor številnih encimov, ki sodelujejo pri energetski presnovi in ​​sintezi DNA; ohranja integriteto ribosomov in mitohondrijev, je del klorofila. V živalskih celicah je potrebna za delovanje mišičnih in kostnih sistemov. Kalcij sodeluje pri koagulaciji krvi in ​​služi kot eden od univerzalnih sekundarnih mediatorjev, ki uravnava najpomembnejše znotrajcelične procese (vključno z udeležbo pri vzdrževanju membranskega potenciala, ki je potreben za krčenje mišic in eksocitozo). Netopne kalcijeve soli so vključene v tvorbo kosti in zob vretenčarjev in mineralnih okostij nevretenčarjev. Natrij je vključen v vzdrževanje membranskega potenciala, tvorbo živčnih impulzov, procese osmoregulacije (vključno z delovanjem ledvic pri ljudeh) in ustvarjanje puferskega krvnega sistema. Kalij sodeluje pri ohranjanju membranskega potenciala, tvorbi živčnih impulzov, regulaciji krčenja srčne mišice. Vsebuje ekstracelularne snovi. Klor - vzdržuje elektronevtralnost celice.

Elementi v sledeh: Elementi v sledovih, ki sestavljajo od 0,001% do 0,000001% telesne teže živih organizmov, so vanadij, germanij, jod (del tiroksina, ščitnični hormoni), kobalt (vitamin B12), mangan, nikelj, rutenij, selen, fluor (zobna sklenina), baker, krom, cink, cink - je del encimov, ki sodelujejo pri alkoholnem vrenju, je del insulina. Baker - je del oksidativnih encimov, ki sodelujejo pri sintezi citokromov. Selen - je vključen v regulativne procese telesa.

Ultra-mikro elementi. Ultramikroelementi predstavljajo manj kot 0,0000001% v organizmih živih bitij, vključujejo zlato, srebro ima baktericidni učinek, živo srebro pa zavira reabsorpcijo vode v ledvičnih tubulih, kar vpliva na encime. Platina in cezij spadata tudi v ultramikroelemente. Nekatere od teh skupin vključujejo tudi selen, ki ima pomanjkanje raka. Funkcije ultramikroelementov so še vedno slabo razumljene. Molekularna sestava celice (tab. 1)

Kemična sestava celic

Skupine elementov kemijske sestave celice

Znanost, ki preučuje sestavne dele in strukturo žive celice, se imenuje citologija.

Vse elemente, vključene v kemijsko strukturo telesa, lahko razdelimo v tri skupine:

• makrohranila;
• elementi v sledovih;
• ultramiklični elementi.

Makroelementi vključujejo vodik, ogljik, kisik in dušik. Skoraj 98% vseh sestavnih elementov spada v njihov delež.

Elementi sledi so v številu desetin in stotink odstotka. In zelo nizka vsebnost ultramikroelementov - stotinke in tisočine odstotka.

Prevedeno iz grščine je »makro« velik in »mikro« je majhen.

Sl. 1 Vsebina kemičnih elementov v celici

Znanstveniki so ugotovili, da ni posebnih elementov, ki bi bili edinstveni za žive organizme. Torej ta živa, nežive narava je sestavljena iz istih elementov. To dokazuje njihovo razmerje.

Kljub kvantitativni vsebini kemičnega elementa odsotnost ali zmanjšanje vsaj enega od njih povzroči smrt celotnega organizma. Navsezadnje ima vsak od njih svoj pomen.

Vloga kemijske sestave celice

Makroelementi so osnova biopolimerov, in sicer beljakovin, ogljikovih hidratov, nukleinskih kislin in lipidov.

Elementi v sledovih so del vitalnih organskih snovi, vključenih v presnovne procese. So sestavni del mineralnih soli, ki so v obliki kationov in anionov, njihovo razmerje pa določa alkalno okolje. Najpogosteje je rahlo alkalna, saj se razmerje mineralnih soli ne spremeni.

Hemoglobin vsebuje železo, klorofil - magnezij, beljakovine - žveplo, nukleinske kisline - fosfor, presnovo poteka z zadostno količino kalcija.

Sl. 2. Sestava celic

Nekateri kemijski elementi so sestavine anorganskih snovi, na primer voda. Ima pomembno vlogo pri vitalni dejavnosti rastlinskih in živalskih celic. Voda je dobro topilo, zato so vse snovi v telesu razdeljene na:

• Hidrofilni - topni v vodi;
• Hidrofobni - ne raztopi v vodi.

Zaradi prisotnosti vode postane celica elastična, spodbuja gibanje organskih snovi v citoplazmi.

Sl. 3. Celične snovi.

Tabela "Lastnosti kemijske sestave celice"

Da bi jasno razumeli, kateri kemijski elementi so del celice, smo jih navedli v naslednji tabeli:

Makrohranila

Makroelementi vključujejo tiste elemente, katerih vsebnost v celicah se meri v desetinah in stotinkah odstotka celične suhe snovi (redko je njihova vsebnost nekaj odstotkov): kalij, natrij, kalcij, magnezij, železo, žveplo, klor, jod. Vsebnost makrohranil v celicah je izražena kot odstotek skupne suhe mase celice.

Kalij (do 1%). Absorbira se v obliki hidriranih K + ionov, ki dobro prehajajo skozi membrane. Glavne funkcije kalija:

• 1. Regulira presnovo ogljikovih hidratov.
• 2. Regulira osmotski tlak.
• 3. Sodeluje pri oblikovanju membranskih potencialov.
• 4. Aktivira encime med fotosintezo.
• 5. Radioaktivni izotop 40K je glavni vir notranje radioaktivnosti.

Opomba Osmotski tlak je vrednost, ki odraža razmerje vode in suhe snovi v celici. Čim višji je osmotski tlak v celici, tem lažje celica absorbira vodo iz zunajceličnega okolja in obratno, čim nižji je znotrajcelični osmotski tlak, prej bo celica izgubila vodo.

Natrija (do 0,1%). Absorbira se v obliki hidriranih ionov Na +, ki ne prehajajo skozi membrane. Regulira presnovo ogljikovih hidratov, osmotski tlak, sodeluje pri oblikovanju membranskih potencialov.

Kalcij. (do 2%). Celico predstavljajo hidrirani Ca2 + ioni, netopne soli (npr. Soli oksalne, fosforne, fluorovodikove kisline), organokovinski kompleksi. Regulira aktivnost mnogih encimov (npr. Aktivnost kalcijev odvisne ATPaze v kontraktilnih kompleksih), stabilizira strukturo kromosomov. Kalcijevi pektati so osnova medianih plošč v rastlinskih tkivih; kalcijevi fluoridi in fosfati - osnova kostnega tkiva. Presežek kalcija je škodljiv za celico, ker v tem primeru fosfati, potrebni za tvorbo visokoenergetskih vezi, postanejo netopni, Ca3 (PO4) 2.

Magnezij (do 3%). Celice so v obliki organokovinskih kompleksov, manj pogosto v obliki ionov. Stabilizira strukturo ribosoma, uravnava aktivnost encimov, je del ATPaze, je del molekule klorofila v rastlinskih celicah.

Železo (do 0,1%). Absorbira se v obliki dvovalentnih ionov Fe2 +, manj pogosto - organokovinskih kompleksov Fe3 +. Celice se nahajajo v sestavi organokovinskih kompleksov s spremenljivim oksidacijskim stanjem, redkeje v obliki Fe2 + ionov. Sposobnost spreminjanja stopnje oksidacije (Fe + 3 + h - Fe + 2) se pogosto uporablja v različnih presnovnih procesih. Železo je del heme - organometalnega kompleksa, ki vsebuje porfirinsko jedro in železov ion z variabilnim oksidacijskim stanjem. Heme je obvezna sestavina kisikovih nosilcev: hemoglobina in mioglobina. Heme so del različnih oksidoreduktaz: citokromov (membranski nosilci elektronov), katalaze (2 H2O2> 2 H2O + O2 ^), peroksidaz (H2O2> H2O + O), oksidaz (O2 + 2 C> O22-), dehidrogenaze (nosilci vodika) ), ferredoksin (nosilec elektrona med fotosintezo).

Žveplo (do 1%). Absorbira se v obliki sulfata SO42 -. Celica je v obliki prostih sulfatnih ionov, v oksidirani in reducirani obliki v sestavi organskih spojin. Žveplo je sestavni del aminokislin, ki vsebujejo žveplo: metionin, cistein; med temi aminokislinami tvorijo disulfidne mostove, ki podpirajo terciarno strukturo proteina. Žveplo je del kofaktorja CoA, ki služi Krebsovemu ciklu in drugim presnovnim procesom. Zaradi spremembe stopnje oksidacije ima žveplo pomembno vlogo pri kemosintezi in anaerobni oksidaciji:

vodikov sulfid, sulfidi, molekularni žveplov sulfat

redoks oksidator redoks oksidant

Vodikov sulfid in druge reducirane žveplove spojine služijo kot donorji elektronov za bakterijsko fotosintezo.

Klor (do 4%). V celici se absorbira in vsebuje v obliki kloridov Cl- Sodeluje pri uravnavanju osmotskega tlaka.

Jod (do 0,01%). Vsebuje celice v obliki jodidov J in organokovinskih kompleksov. Vključeni v sestavo tiroksina - ščitničnega hormona, ki uravnava prepustnost membrane.

Makrohranila

Makroelementi so koristne snovi za telo, katerih dnevni delež za osebo je 200 mg.

Pomanjkanje makrohranil vodi v presnovne motnje, disfunkcijo večine organov in sistemov.

Obstaja izgovor: mi smo to, kar jemo. Seveda, če vprašate prijatelje, ko so jedli zadnjič, npr. Žveplo ali klor, se ne morete izogniti v zameno. Medtem pa v človeškem telesu živi skoraj 60 kemičnih elementov, katerih rezerve, ki jih včasih ne zavedamo, se napolnijo s hrano. Približno 96 odstotkov vseh nas sestavljajo le 4 kemijska imena, ki predstavljajo skupino makrohranil. In to:

• kisik (65% v vsakem človeškem telesu);
• ogljik (18%);
• vodik (10%);
• dušika (3%).

Preostalih 4 odstotke so druge snovi iz periodnega sistema. Res je, da so veliko manjši in predstavljajo drugo skupino koristnih hranil - mikroelementov.

Za najpogostejše kemijske elemente-makrohranila je običajno uporabiti izraz-ime CHON, sestavljeno iz velikih črk izrazov: ogljik, vodik, kisik in dušik v latinščini (ogljik, vodik, kisik, dušik).

Makroelementi v človeškem telesu, narava je umaknila precej široke pristojnosti. Od njih je odvisno:

• tvorba okostja in celic;
• telesni pH;
• pravilen transport živčnih impulzov;
• ustreznost kemijskih reakcij.

Kot rezultat številnih poskusov je bilo ugotovljeno: vsak dan ljudje potrebujejo 12 mineralov (kalcij, železo, fosfor, jod, magnezij, cink, selen, baker, mangan, krom, molibden, klor). Toda tudi teh 12 ne bo moglo nadomestiti funkcij hranil.

Hranilni elementi

Skoraj vsak kemični element igra pomembno vlogo pri obstoju vsega življenja na Zemlji, vendar jih je le 20 glavnih.

Ti elementi so razdeljeni na:

• 6 glavnih hranil (zastopanih v skoraj vseh živih bitjih na zemlji in pogosto v precej velikih količinah);
• 5 manjših hranil (najdemo jih v mnogih živih vrstah v relativno majhnih količinah);
• elementi v sledovih (bistvene snovi, potrebne v majhnih količinah za ohranitev biokemičnih reakcij, od katerih je odvisno življenje).

Med hranilnimi snovmi se razlikujejo: t

Glavni biogeni elementi ali organogeni so skupina ogljika, vodika, kisika, dušika, žvepla in fosforja. Manjše hranilne snovi predstavljajo natrij, kalij, magnezij, kalcij, klor.

Kisik (O)

To je drugo na seznamu najpogostejših snovi na Zemlji. Je sestavni del vode in, kot veste, predstavlja približno 60 odstotkov človeškega telesa. V plinasti obliki postane kisik del atmosfere. V tej obliki igra odločilno vlogo pri podpiranju življenja na Zemlji, spodbujanju fotosinteze (v rastlinah) in dihanju (pri živalih in ljudeh).

Ogljik (C)

Ogljik je lahko tudi sinonim za življenje: tkiva vseh bitij na planetu vsebujejo ogljikove spojine. Poleg tega nastajanje ogljikovih povezav prispeva k razvoju določene količine energije, ki igra pomembno vlogo pri pretoku pomembnih kemijskih procesov na celični ravni. Mnoge spojine, ki vsebujejo ogljik, se zlahka vžgejo in sproščajo toploto in svetlobo.

Vodik (H)

To je najlažji in najpogostejši element v vesolju (zlasti v obliki diatomskega plina H2). Vodik je reaktivna in vnetljiva snov. S kisikom tvori eksplozivne zmesi. Ima 3 izotope.

Dušik (N)

Element z atomsko številko 7 je glavni plin v atmosferi Zemlje. Dušik je del mnogih organskih molekul, vključno z aminokislinami, ki so sestavni del proteinov in nukleinskih kislin, ki tvorijo DNA. V prostoru nastaja skoraj ves dušik - tako imenovane planetarne meglice, ki jih ustvarjajo starajoče se zvezde, s tem makro elementom obogatijo vesolje.

Drugi makrohranili

Kalij (K)

Kalij (0,25%) je pomembna snov, ki je odgovorna za elektrolitske procese v telesu. S preprostimi besedami: prenaša naboj skozi tekočine. Pomaga uravnavati srčni utrip in prenaša impulze živčnega sistema. Vključena je tudi v homeostazo. Pomanjkanje elementa vodi do težav s srcem in ga celo ustavi.

Kalcij (Ca)

Kalcij (1,5%) je najpogostejše hranilo v človeškem telesu - skoraj vse zaloge te snovi so koncentrirane v tkivih zob in kosti. Kalcij je odgovoren za krčenje mišic in regulacijo beljakovin. Toda telo bo "zajelo" ta element iz kosti (kar je nevarno z razvojem osteoporoze), če čuti njegovo pomanjkanje v dnevni prehrani.

Potrebne rastline za tvorbo celičnih membran. Živali in ljudje potrebujejo ta makrohranila za vzdrževanje zdravih kosti in zob. Poleg tega kalcij igra vlogo moderatorja procesov v citoplazmi celic. V naravi zastopana v sestavi mnogih kamnin (kreda, apnenec).

Kalcij pri ljudeh:

• vpliva na živčno-mišično vzburjenost - sodeluje pri krčenju mišic (hipokalcemija vodi do konvulzij);
• uravnava glikogenolizo (razgradnjo glikogena v stanje glukoze) v mišicah in glukoneogenezo (nastajanje glukoze iz ne-ogljikovih hidratov) v ledvicah in jetrih;
• zmanjšuje prepustnost kapilarnih sten in celične membrane, s čimer krepi protivnetne in antialergijske učinke;
• spodbuja strjevanje krvi.

Kalcijevi ioni so pomembni znotrajcelični kurirji, ki vplivajo na insulin in prebavne encime v tankem črevesu.

Absorpcija Ca je odvisna od vsebnosti fosforja v telesu. Zamenjava kalcija in fosfata se regulira hormonsko. Paratiroidni hormon (paratiroidni hormon) sprosti Ca iz kosti v kri, kalcitonin (tiroidni hormon) pa spodbuja odlaganje elementa v kosti, kar zmanjšuje njegovo koncentracijo v krvi.

Magnezij (Mg)

Magnezij (0,05%) ima pomembno vlogo v strukturi okostja in mišic.

Je član več kot 300 presnovnih reakcij. Tipičen intracelularni kation, pomembna sestavina klorofila. Prisoten je v okostju (70% vseh) in v mišicah. Sestavni del tkiv in telesnih tekočin.

V človeškem telesu je magnezij odgovoren za sprostitev mišic, izločanje toksinov in izboljšanje pretoka krvi v srce. Pomanjkanje snovi ovira prebavo in upočasni rast, vodi v hitro utrujenost, tahikardijo, nespečnost, PMS pri ženskah. Toda presežek makroja je skoraj vedno razvoj urolitiaze.

Natrij (Na)

Natrij (0,15%) je element za spodbujanje elektrolitov. Pomaga prenašati živčne impulze po vsem telesu in je tudi odgovoren za uravnavanje nivoja tekočine v telesu, ki ga ščiti pred dehidracijo.

Žveplo (S)

Žveplo (0,25%) najdemo v 2 aminokislinah, ki tvorita beljakovine.

Fosfor (P)

Fosfor (1%) je koncentriran v kosteh, po možnosti. Poleg tega obstaja molekula ATP, ki celicam zagotavlja energijo. Predstavljeni v nukleinskih kislinah, celičnih membranah, kostih. Kot kalcij je potreben za pravilen razvoj in delovanje mišično-skeletnega sistema. V človeškem telesu opravlja strukturno funkcijo.

Klor (Cl)

Klor (0,15%) se navadno nahaja v telesu v obliki negativnega iona (klorida). Njegove funkcije vključujejo vzdrževanje vodne bilance v telesu. Pri sobni temperaturi je klor strupen zeleni plin. Močna oksidacijska snov, ki zlahka vstopi v kemične reakcije in oblikuje kloride.