Biokemi är en gren inom biologin som studerar den kemiska sammansättningen av både enskilda celler och hela organismen. Det är känt att nästan 98 % av cellinnehållet inkluderar syre-, kol-, kväve- och väteatomer. Dessa kemiska grundämnen kallas organogena. 1,8% faller på kalium, natrium, magnesium, klor, fosfor. I människokroppen är de en del av minerals alter och har formen av enkla eller komplexa joner, vilket säkerställer det normala förloppet av metaboliska reaktioner. Till exempel innehåller de viktigaste cellföreningarna som ansvarar för överföringen av ärftliga egenskaper - nukleinsyror - anjoner av syrarester av ortofosforsyra.
Fosforh altiga joner ingår också i ATP-molekyler, som försörjningen av celler med energi beror på. I den här artikeln kommer vi att ge exempel som bekräftar det viktigafosfors roll i människokroppen och dess effekt på ämnesomsättningen.
Kovalenta polära bindningar och deras betydelse
Basis för strukturen hos organiska ämnen som utgör levande materia är deras molekylers förmåga att bilda en viss typ av kemisk bindning. Det kallas kovalent polärt och, som uppstår mellan atomerna i icke-metaller, bestämmer de viktigaste kemiska egenskaperna hos föreningar. Biokemi, som studerar sammansättningen av molekylerna av ämnen som kommer in i cellerna hos växter, svampar, djur, etablerade deras kemiska sammansättning. Det visade sig att de förutom kväve, kol, syre även innehåller fosfor. I människokroppen förekommer det inte i fritt tillstånd, eftersom det är ett mycket giftigt ämne. Därför har elementet i levande system formen av anjoner av meta-, orto- eller pyrofosforsyra, som har förmågan att bilda bindningar med metallkatjoner. I vilka ämnen i cellen kan de hittas?
Fosfor i komplexa organiska molekyler
Proteiner i skelettsystemet, hormoner, vitaminer och lipider bildar komplexa föreningar med fosforh altiga komplexa joner. I människokroppen finns komplexa föreningar - fosfolipider och fosfoproteiner, som är en del av molekylerna av biologiskt aktiva ämnen - enzymer och steroider. Kovalenta polära bindningar i DNA- och RNA-nukleotider ger bildandet av fosfodiesterbindningar i nukleinsyrakedjor. Varför behövs fosfor i människokroppen och vilka funktioner har den i ämnesomsättningen? Låt oss först överväga den här frågan på den mobila organisationsnivån.
Fosforens plats i cellens elementarsammansättning
Enligt innehållet i cytoplasman och organellerna (0,2-1 %) är icke-metall på fjärde plats efter organogena grundämnen. De mest mättade med fosforföreningar är cellerna i muskuloskeletala systemet - osteocyter, ämnet i dentalvävnad - dentin. Deras innehåll är högt i neuroner och neuroglia, som utgör nervsystemet. Fosforatomer finns i membranproteiner, nukleinsyror och energikrävande ämnen - ATP-adenosintrifosforsyra och i reducerad form av nikotinamid-dinukleotidfosfat - NADP×H2. Som du kan se, i människokroppen, finns fosfor i alla vitala strukturer: celler, vävnader, fysiologiska system.
Det är känt att nivån av homeostas i en cell, som är ett öppet biologiskt system, beror på koncentrationen av olika joner i hyaloplasman och den intercellulära vätskan. Vilken funktion har fosfor för att upprätthålla beständigheten i den inre miljön i människokroppen?
Buffertsystem
På grund av egenskapen halvpermeabilitet genom det yttre membranet kommer olika ämnen ständigt in i cellen, vars hög koncentration kan påverka dess vitala aktivitet negativt. För att neutralisera överskottet av giftiga joner innehåller cytoplasman tillsammans med natrium, kalium, kalciumkatjoner sura rester av karbonat, sulfit och fosforsyror. De kan reagera med ett överskott av joner som har kommit in i cellen och kontrollerar konstanten av intracellulärt innehåll. Buffertsystemet, förutom joner av svaga syror, inkluderar nödvändigtvis anjonerNRO42- och N2RO4 - som innehåller fosfor. I människokroppen, som en del av buffertsystemet, säkerställer det det fysiologiskt normala förloppet av metaboliska reaktioner på cellnivå.
Oxidativ fosforylering
Nedbrytningen av organiska föreningar i en cell kallas aerob andning. Dess läge är mitokondrierna. Enzymkomplex är belägna på de inre vecken - organellernas cristae. Till exempel innehåller ATP-assystemet elektronbärarmolekyler. Tack vare reaktioner som katalyseras av enzymer, syntetiseras ATP från ADP och fria molekyler av fosforsyra - den universella energisubstansen i celler, som spenderas på deras reproduktion, tillväxt och rörelse. Dess bildning kan representeras som ett förenklat reaktionsschema: ADP + F=ATP. Sedan ackumuleras adenosintrifosforsyramolekyler i cytoplasman. De fungerar som en energikälla för att utföra mekaniskt arbete, till exempel i muskelsystemet och i plastiska utbytesreaktioner. Följaktligen spelar fosfor i människokroppen en ledande roll i energimetabolismen.
Fosfodiesterbindningar av ärftliga molekyler
En hög h alt av atomärt fosfor registreras i cellkärnan, eftersom grundämnet är en del av nukleinsyror. Upptäcktes redan på 1800-talet av den schweiziska vetenskapsmannen F. Miescher, de är biopolymerer och består av monomerer - nukleotider. Fosfor närvarandebåde i själva purin- och pyrimidinbaserna och i bindningarna som bildar RNA-kedjorna och DNA-superspiralen. Nukleinsyramonomerer kan bilda polymerstrukturer på grund av uppkomsten av kovalenta bindningar mellan pentos- och fosforsyraresterna av intilliggande nukleotider. De kallas fosfodiestrar. Förstörelsen av DNA- och RNA-molekyler som sker i mänskliga celler under påverkan av hård gammastrålning eller som ett resultat av förgiftning med giftiga ämnen sker på grund av brytningen av fosfodiesterbindningar. Det får celler att dö.
Biologiska membran
Strukturer som begränsar cellens inre innehåll innehåller också fosfor. I människokroppen faller upp till 40 % av torr kroppsvikt på föreningar som innehåller fosfolipider och fosfoproteiner. De är huvudkomponenterna i membranskiktet, som också innehåller ämnen som proteiner och kolhydrater. Ett högt innehåll av fosfor är karakteristiskt för neurocyternas membran och deras processer - dendriter och axoner. Fosfolipider ger membran plasticitet, och på grund av närvaron av kolesterolmolekyler även styrka. De spelar också rollen som andra budbärare - signalmolekyler som är aktivatorer av effektorproteiner involverade i ledningen av en nervimpuls.
Bisköldkörtlar och deras roll i fosformetabolismen
Bisköldkörtlarna som liknar ärtor, ligger på båda loberna av sköldkörteln och väger 0,5-0,8 g vardera, utsöndrar bisköldkörtelhormon. Den reglerar utbytet av element som t.exkalcium och fosfor i människokroppen. Deras funktioner är att verka på osteocyter och osteoblaster - celler i skelettsystemet, som under påverkan av hormonet börjar frigöra s alter av fosforsyra i den extracellulära vätskan. Med hyperfunktion av bisköldkörtlarna förlorar mänskliga ben styrka, mjuknar och kollapsar, fosforinnehållet i dem sjunker kraftigt. Vid denna tidpunkt ökar risken för frakturer i ryggraden, bäckenbenen och höfterna, som hotar patientens liv. Samtidigt ökar mängden kalcium. Detta leder till hyperkalcemi med symtom på perifer nervskada och minskad skelettmuskeltonus. Paratyreoideahormon verkar också på njurarna, vilket minskar återupptaget av fosfors alter från den primära urinen. En ökning av fosfat i njurarnas vävnader orsakar hyperfosfaturi och bildning av stenar.
Benmineralsammansättning
Hårdheten, styrkan och elasticiteten hos stödsystemet beror på den kemiska sammansättningen av benvävnadsceller. Osteocyter innehåller både organiska föreningar, såsom proteinet ossein, och oorganiska ämnen som innehåller kalcium- och magnesiumfosfats alter. När en person åldras ökar mängden mineralkomponenter, såsom hydroxiapatiter, i osteocyter och osteoblaster. Onormal mineralisering av benvävnad, ansamling av kalciums alter och överskott av fosfor i människokroppen leder till förlust av elasticitet och styrka i alla delar av skelettet, så äldre människor löper större risk att drabbas av skador och frakturer.
Omvandling av fosforföreningar i kroppenmänsklig
Den största matsmältningskörteln i människokroppen - levern - spelar en ledande roll i metabolismen av fosforh altiga ämnen. Paratyreoideahormoner och D-vitamin påverkar också dessa processer. Det dagliga behovet av elementet för vuxna är 1,0-2,0 gram, för barn och ungdomar - upp till 2,5 g. Fosfor i form av lättsmälta s alter, såväl som i komplex med proteiner och kolhydrater, kommer in i människokroppen med mat.
solros, pumpa, hampafrön är mättade med det. Det finns mycket fosfor i animaliska produkter i kycklinglever, nötkött, hårdostar och fisk. Ett överskott av fosfor i kroppen kan uppstå som ett resultat av en kränkning av njurarnas reabsorptionsfunktion, felaktig användning av vitaminer och brist på kalcium i maten. Den negativa effekten av fosfor på människokroppen manifesteras främst i skador på det kardiovaskulära systemet, njurarna och benapparaten och kan indikera allvarliga metabola störningar.
