Рефераты, курсовые, доклады; Минеральный состав организма - скачать рефераты, бесплатно рефераты

Рус Укр Eng

Минеральный состав организма

связанных с ее помощью атомов, возможно, что живые организмы "выбрали"

именно эти элементы из-за их способности формировать прочные ковалентные

связи.

Очень важна способность атомов углерода взаимодействовать друг с

другом, образуя стабильные углерод-углеродные связи, что и обеспечивает

углеводородные каркасы разнообразных молекул. Соединениям углерода

свойственна еще одна отличительная особенность, которая состоит в

способности спаренных электронов образовывать вокруг каждого атома углерода

тетраэдрическую конфигурацию, благодаря чему различные типы органических

молекул обладают различной трехмерной структурой. Никакой другой химический

элемент, кроме углерода, не может создавать стабильные молекулы со столь

разнообразными конфигурациями и размерами и с таким многообразием

функциональных групп.

Следует обратить внимание вот на какой аспект. Большинство

исследователей, занимающихся химизмом человеческого тела, сравнивают его

минеральный состав с минеральным составом современной суши, тогда как 90%

эволюции живых организмов прошло в океане. В таблице 3 сравнивается

минеральный состав современного океана с минеральным составом крови

некоторых животных. В этой таблице приводятся данные, полученные разными

исследователями. Очевидно, на основании этих данных можно судить о том, как

происходило формирование системы натрий-калиевого насоса в живых клетках.

Таблица 3 Концентрация катионов в морской воде и жидкостях организмов

некоторых млекопитающих и птиц, ммоль/кг

|Животное |Ткань |Концентрация элемента |

| |ты |кадмий, | |

Классификацию элементов, представленную в этой таблице, можно считать

естественной, поскольку в ее основе лежит достаточно логичный и

последовательный эволюционный принцип. Все элементы Периодической таблицы

Менделеева подразделены на два типа: биогенные, т.е. участвующие в

метаболизме живых форм, и абиогенные, т.е. все остальные. Биогенные

элементы, в свою очередь, подразделены на пять групп, причем их иерархия от

момента включения в метаболизм организмов на ранних этапах развития живой

материи до четвертичного периода в целом соответствует распространенности в

живых организмах. Ясно, например, что

- первоэлементы являются сквозными для всех форм жизни на Земле, т.е.

присущи всем формам жизни;

- макроэлементы - сквозными для всех животных организмов;

- эссенциальные микроэлементы - сквозными для всех млекопитающих;

- условно эссенциальные - сквозными для отдельных семейств

млекопитающих.

- брэйн-элементы - сквозными для высших млекопитающих и человека.

Абиогенные элементы подразделены на три группы, по отношению к живым

организмам. Исчерпывающая мотивировка такого деления приведена в тексте.

Самое главное, как мне кажется, то, что настоящая таблица

функциональна. Она является одной из первых попыток подобного рода

классификации, если не первой такой попыткой, и, несмотря на все свое

несовершенство и предварительный характер, может оказаться полезной в

различных областях естественных наук, включающих теорию эволюции, генетику,

медицину.

Некоторые характеристики минеральных элементов

организма

Всего в организме обнаруживается свыше 70 элементов таблицы Д.И.

Менделеева, 47 из них присутствуют постоянно и называются биогенными.

Минеральные вещества играют важную роль в поддержании кислотно-основного

равновесия, осмотического давления, системе свертывания крови, регуляции

многочисленных ферментных систем и пр., т.е. имеют решающее значение в

создании и поддержании гомеостаза.

По количественному содержанию в организме они делятся на

макроэлементы, если их больше чем 0,01 % от массы тела (К, Са, Мg, Na, P,

Cl) и микроэлементы (Mn, Zn, Cr, Cu, Fe, Co, Al, Se). Основную часть

минеральных веществ организма составляют хлористые, фосфорнокислые и

углекислые соли натрия, кальция, калия, магния. Соли в жидкостях организма

находятся в частично или полностью диссоциированном виде, поэтому

минеральные вещества присутствуют в виде ионов – катионов и анионов.

Функции минеральных веществ:

1) пластическая (кальций, фосфор, магний);

2) поддержание осмотического давления (калий, натрий, хлор);

3) поддержание буферности биологических жидкостей (фосфор, калий,

натрий);

4) поддержание коллоидных свойств тканей (все элементы);

5) детоксикационная (железо в составе цитохрома Р-450, сера в составе

глутатиона);

6) проведение нервного импульса (натрий, калий);

7) участие в ферментативном катализе в качестве кофактора или

ингибитора;

8) участие в гормональной регуляции (йод, цинк и кобальт входят в

состав гормонов).

Промежуточный и конечный обмен минеральных веществ

Поступают минеральные вещества в организм в свободном или связанном

виде. Ионы всасываются уже в желудке, основная часть минеральных веществ –

в кишечнике путем активного транспорта при участии белков – переносчиков.

Из желудочно-кишечного тракта поступают в кровь и лимфу, где связываются со

специфическими транспортными белками. Выделяются минеральные вещества

главным образом в виде солей и ионов.

С мочой: натрий, калий, кальций, магний, хлор, кобальт, йод, бром,

фтор.

С калом: железо, кальций, медь, цинк, марганец, молибден, и тяжелые

металлы.

Характеристика отдельных элементов

Натрий – основной катион внеклеточного отдела. Составляет 0.08 % от

массы тела. Играет главную роль в поддержании осмотического давления. При

отсутствии или ограничении в поступлении натрия в организм его выделение с

мочой почти полностью прекращается. Всасывается в верхнем отделе тонкого

кишечника при участии белков-переносчиков и требует затраты АТФ. Суточная

потребность варьирует в зависимости от водно-солевого обеспечения

организма. Депонируется в коже и мышцах. Кишечная потеря натрия происходит

при диареях.

1) участвует в возникновении и поддержании электрохимического

потенциала на плазматических мембранах клеток;

2) регулирует состояние водно-солевого обмена;

3) участвует в регуляции работы ферментов;

4) компонент K+ - Na+ насоса.

Хлор – важнейший анион внеклеточного пространства. Составляет 0,06% от

массы тела. Большая часть его содержится в желудочном соке. Участвует в

поддержании осмотического равновесия. Активирует амилазу и пептидазы.

Всасывается в верхних отделах кишечника, выделяется в основном с мочой.

Концентрация хлора и натрия обычно изменяются параллельно.

Калий – составляет 0,25% от массы тела. Во внеклеточном пространстве

содержится только 2% от общего количества, а остальное - в клетках, где

связан с углеводными соединениями. Всасывается на протяжении всего

желудочно-кишечного тракта. Часть калия откладывается в печени и коже, а

остальная поступает в общий кровоток. Обмен очень быстро протекает в

мышцах, кишечнике, почках и печени. В эритроцитах и нервных клетках более

медленный обмен калия. Играет ведущую роль в возникновении и проведении

нервного импульса. Необходим для синтеза белков (на 1г белка – 20 мг ионов

калия), АТФ, гликогена, принимает участие в формировании потенциала покоя.

Выделяется в основном с мочой и меньше с калом.

Кальций – внеклеточный катион. Составляет 1,9 % от массы тела.

Содержание повышается в период роста или беременности. Функционирует как

составная часть опорных тканей или мембран, участвует в проведении нервного

импульса и инициации мышечного сокращения, является одним из факторов

гемокоагуляции. Обеспечивает целостность мембран (влияет на проницаемость),

т. к. способствует плотной упаковке мембранных белков. Кальций ограничено

участвует в поддержании осмотического равновесия. Вместе с инсулином

активирует проникновение глюкозы в клетки. Всасывается в верхнем отделе

кишечника. Степень его усвоения зависит от рН среды (соли кальция в кислой

среде нерастворимы). Жиры и фосфаты препятствуют всасыванию кальция. Для

полного усвоения из кишечника необходимо наличие активной формы витамина Д3

Большая часть кальция содержится в костной ткани (99%) в составе

микрокристаллов карбонатапатита 3Са2(РО4)2 ( СаСО3 и гидроксилапатита

3Са2(РО4)2 ( СаОН. Общий кальций крови включает три фракции:

белоксвязанный, ионизированный и неионозированный (который находится в

составе цитрата, фосфата и сульфата).

Магний – составляет 0.05% от массы тела. В клетках его содержится в 10

раз больше, чем во внеклеточной жидкости. Многого магния в мышечной и

костной ткани, также в нервной и печеночной. Образует комплексы с АТФ,

цитратом, рядом белков.

1) входит в состав почти 300 ферментов;

2) комплексы магния с фосфолипидами снижают текучесть клеточных

мембран;

3) участвует в поддержании нормальной температуры тела;

4) участвует в работе нервно-мышечного аппарата.

Неорганический фосфор - содержится преимущественно в костной ткани.

Составляет 1% от массы тела. В плазме крови при физиологических рН фосфор

на 80 % представлен двухвалентным и на 20 % одновалентным анионом фосфорной

кислоты. Фосфор входит в состав коферментов, нуклеиновых кислот,

фосфопротеинов, фосфолипидов. Вместе с кальцием фосфор образует апатиты –

основу костной ткани.

Медь входит в состав многих ферментов и биологически активных

металлопротеинов. Участвует в синтезе коллагена и эластина. Является

компонентом цитохрома с электронтранспортной цепи.

Сера – составляет 0.08%. Поступает в организм в связанном виде в

составе АК и сульфат-ионов. Входит в состав желчных кислот и гормонов. В

составе глутатиона участвует в биотрансформации ядов.

Железо входит в состав железосодержащих белков и гема гемоглобина,

цитохромов, пероксидаз.

Цинк – является кофактором ряда ферментов.

Кобальт входит в состав витамина В12.

Обмен воды и электролитов

Водно-электролитный обмен это совокупность процессов поступления,

всасывания, распределения и выделения из организма воды и электролитов. Он

обеспечивает постоянство ионного состава, кислотно-основного равновесия и

объема жидкостей внутренней среды организма. Ведущую роль в нем играет

вода.

Вода –главный составной элемент минеральной природы организма.

Функции воды:

1) внутренняя среда организма;

2) структурная;

3) всасывание и транспорт веществ;

4) участие в биохимических реакциях (гидролиз, диссоциация,

гидратация, дегидратация);

5) конечный продукт обмена;

6) выделение при участии почек конечных продуктов обмена.

Содержание воды в организме варьирует в зависимости от органов и

тканей. Мозг – 70-84%, почки – 82%, сердце и легкие – 79%, мышцы – 76%,

кожа – 72%, печень – 70%, костная ткань – 10%.

Вода, которая поступает алиментарным (с пищей) путем называется

экзогенной, а образовавшаяся в качестве продукта биохимических превращений

– эндогенной.

Строение молекул воды и их ассоциаты

Молекула воды (1H216O) состоит из двух атомов водорода (1H) и одного

атома кислорода (16O). Оказывается, что едва ли не все многообразие свойств

воды и необычность их проявления определяется, в конечном счете, физической

природой этих атомов, способом их объединения в молекулу и группировкой

образовавшихся молекул.

В отдельно рассматриваемой молекуле воды атомы водорода и кислорода,

точнее их ядра, расположены так, что образуют равнобедренный треугольник. В

вершине его - сравнительно крупное кислородное ядро, в углах, прилегающих к

основанию, - по одному ядру водорода..

В соответствии с электронным строением атомов водорода и кислорода

молекула воды располагает пятью электронными парами. Они образуют

электронное облако. Облако неоднородно - в нем можно различить отдельные

сгущения и разрежения. У кислородного ядра создается избыток электронной

плотности. Внутренняя электронная пара кислорода равномерно обрамляет ядро:

схематически она представлена окружностью с центром - ядром O2-. Четыре

внешних электрона группируются в две электронные пары, тяготеющие к ядру,

но частично не скомпенсированные. Схематически суммарные электронные

орбитали этих пар показаны в виде эллипсов, вытянутых от общего центра -

ядра O2-. Каждый из оставшихся двух электронов кислорода образует пару с

одним электроном водорода. Эти пары также тяготеют к кислородному ядру.

Поэтому водородные ядра - протоны - оказываются несколько оголенными, и

здесь наблюдается недостаток электронной плотности.

Таким образом, в молекуле воды различают четыре полюса зарядов: два

отрицательных (избыток электронной плотности в области кислородного ядра) и

два положительных (недостаток электронной плотности у двух водородных

ядер). Для большей наглядности можно представить, что полюса занимают

вершины деформированного тетраэдра, в центре которого находится ядро

Страницы: 1, 2, 3

Меню

Минеральный состав организма