2.3 Composizione chimica cellulare. Macro e oligoelementi

• Diagnostica

Video Tutorial 2: Struttura, proprietà e funzioni dei composti organici Il concetto di biopolimeri

Conferenza: composizione chimica cellulare. Macro e oligoelementi. La relazione della struttura e delle funzioni delle sostanze inorganiche e organiche

macronutrienti il ​​cui contenuto non è inferiore allo 0,01%;

oligoelementi - la cui concentrazione è inferiore allo 0,01%.

In ogni cella, il contenuto degli elementi traccia è inferiore all'1%, macro-elementi, rispettivamente - oltre il 99%.

Il sodio, il potassio e il cloro forniscono molti processi biologici: il turgore (pressione cellulare interna), la comparsa di impulsi elettrici nervosi.

Azoto, ossigeno, idrogeno, carbonio. Questi sono i componenti principali della cellula.

Il fosforo e lo zolfo sono componenti importanti dei peptidi (proteine) e degli acidi nucleici.

Il calcio è la base di tutte le formazioni scheletriche: denti, ossa, conchiglie, pareti cellulari. Partecipa anche alla contrazione muscolare e alla coagulazione del sangue.

Il magnesio è un componente della clorofilla. Partecipa alla sintesi delle proteine.

Il ferro è un componente dell'emoglobina, è coinvolto nella fotosintesi, determina l'efficienza degli enzimi.

Elementi traccia contenuto in concentrazioni molto basse, importante per i processi fisiologici:

Lo zinco è un componente dell'insulina;

Rame - partecipa alla fotosintesi e alla respirazione;

Cobalto - un componente della vitamina B12;

Iodio - è coinvolto nella regolazione del metabolismo. È un componente importante degli ormoni tiroidei;

Il fluoro è un componente dello smalto dei denti.

Lo squilibrio nella concentrazione di micro e macronutrienti porta a disturbi metabolici, lo sviluppo di malattie croniche. Carenza di calcio - causa del rachitismo, ferro - anemia, carenza di azoto - proteine, iodio - diminuzione dell'intensità dei processi metabolici.

Considerare la relazione tra sostanze organiche e inorganiche nella cellula, la loro struttura e funzione.

Le cellule contengono un'enorme quantità di micro e macromolecole appartenenti a diverse classi chimiche.

Materia cellulare inorganica

Acqua. Della massa totale di un organismo vivente, costituisce la percentuale più elevata - 50-90% e prende parte a quasi tutti i processi vitali:

i processi capillari, poiché è un solvente polare universale, influiscono sulle proprietà del fluido interstiziale e del tasso metabolico. In relazione all'acqua, tutti i composti chimici sono suddivisi in idrofili (solubili) e lipofili (solubili nei grassi).

L'intensità del metabolismo dipende dalla sua concentrazione nella cellula: più acqua, più velocemente i processi hanno luogo. La perdita del 12% di acqua da parte del corpo umano - richiede il restauro sotto la supervisione di un medico, con una perdita del 20% - si verifica la morte.

Sali minerali Contenuto in sistemi viventi in forma dissolta (dissociati in ioni) e non disciolto. I sali disciolti sono coinvolti in:

trasferimento di sostanza attraverso la membrana. I cationi metallici forniscono una "pompa di sodio-potassio", che modifica la pressione osmotica della cellula. Per questo motivo, l'acqua con sostanze dissolte si precipita nella cellula o la lascia, portando via inutili;

la formazione di impulsi nervosi di natura elettrochimica;

fanno parte delle proteine;

ione fosfato - un componente di acidi nucleici e ATP;

lo ione carbonato - supporta Ph nel citoplasma.

I sali insolubili sotto forma di molecole intere formano strutture di gusci, conchiglie, ossa, denti.

Materiale organico cellulare

Una caratteristica comune della materia organica è la presenza della catena dello scheletro di carbonio. Questi sono biopolimeri e piccole molecole di struttura semplice.

Le principali classi disponibili negli organismi viventi:

I carboidrati. Le cellule contengono vari tipi di loro - zuccheri semplici e polimeri insolubili (cellulosa). In percentuale, la loro quota nella sostanza secca vegetale arriva all'80%, gli animali al 20%. Svolgono un ruolo importante nel supporto vitale delle cellule:

Fruttosio e glucosio (monosaccaridi) vengono rapidamente assorbiti dall'organismo, sono inclusi nel metabolismo, sono una fonte di energia.

Il ribosio e il desossiribosio (monosaccaridi) sono uno dei tre componenti principali del DNA e dell'RNA.

Il lattosio (riferito al disaharam) - sintetizzato dal corpo animale, fa parte del latte dei mammiferi.

Il saccarosio (disaccaride) - una fonte di energia, si forma nelle piante.

Maltosio (disaccaride): fornisce la germinazione dei semi.

Inoltre, gli zuccheri semplici svolgono altre funzioni: segnale, protezione, trasporto.
I carboidrati polimerici sono glicogeno idrosolubile, così come cellulosa insolubile, chitina, amido. Svolgono un ruolo importante nel metabolismo, svolgono funzioni strutturali, di conservazione e protettive.

Lipidi o grassi Sono insolubili in acqua, ma si mescolano bene tra loro e si dissolvono in liquidi non polari (non contenenti ossigeno, per esempio, il cherosene o gli idrocarburi ciclici sono solventi non polari). I lipidi sono necessari nel corpo per fornirgli energia - durante la loro ossidazione si formano energia e acqua. I grassi sono molto efficienti dal punto di vista energetico: con l'aiuto di 39 kJ per grammo rilasciato durante l'ossidazione, è possibile sollevare un carico di 4 tonnellate ad un'altezza di 1 m. Il grasso fornisce anche una funzione protettiva e isolante: negli animali, il suo spesso strato aiuta a conservare il calore nella stagione fredda. Le sostanze grasse proteggono le piume degli uccelli acquatici dal bagnarsi, donano un aspetto lucido e l'elasticità dei peli degli animali, svolgono una funzione coprente sulle foglie delle piante. Alcuni ormoni hanno una struttura lipidica. I grassi costituiscono la base della struttura della membrana.

Proteine ​​o proteine ​​sono eteropolimeri di una struttura biogenica. Sono costituiti da amminoacidi, le cui unità strutturali sono: gruppo amminico, gruppo radicale e carbossile. Le proprietà degli aminoacidi e le loro differenze l'una dall'altra determinano i radicali. A causa delle proprietà anfotere, possono formare legami tra loro. Le proteine ​​possono contenere diverse o centinaia di amminoacidi. In totale, la struttura delle proteine ​​comprende 20 aminoacidi, le loro combinazioni determinano la varietà di forme e proprietà delle proteine. Circa una dozzina di aminoacidi sono indispensabili - non sono sintetizzati nel corpo animale e il loro apporto è fornito da alimenti vegetali. Nel tratto digestivo le proteine ​​sono suddivise in singoli monomeri utilizzati per sintetizzare le proprie proteine.

Caratteristiche strutturali delle proteine:

struttura primaria - catena di aminoacidi;

secondario - una catena ritorta in una spirale in cui si formano legami idrogeno tra le bobine;

terziario: una spirale o molti di essi, arrotolati in un globulo e collegati da legami deboli;

Il quaternario non esiste in tutte le proteine. Questi sono diversi globuli collegati da legami non covalenti.

La forza delle strutture può essere spezzata e quindi ripristinata, mentre la proteina perde temporaneamente le sue proprietà caratteristiche e l'attività biologica. Solo la distruzione della struttura primaria è irreversibile.

Le proteine ​​svolgono molte funzioni in una cella:

accelerazione delle reazioni chimiche (funzione enzimatica o catalitica, ciascuna delle quali è responsabile di una singola reazione specifica);
trasporto - trasferimento di ioni, ossigeno, acidi grassi attraverso le membrane cellulari;

protettivo - le proteine ​​del sangue come la fibrina e il fibrinogeno, sono presenti nel plasma sanguigno in una forma inattiva, formano coaguli di sangue nel sito di lesione a causa di ossigeno. Anticorpi: forniscono immunità.

i peptidi strutturali sono in parte o sono la base delle membrane cellulari, dei tendini e di altri tessuti connettivi, capelli, lana, zoccoli e unghie, ali e tegumenti esterni. L'actina e la miosina forniscono attività muscolare contrattile;

regolatori - le proteine ​​dell'ormone forniscono una regolazione umorale;
energia - durante la mancanza di nutrienti il ​​corpo inizia a distruggere le proprie proteine, interrompendo il processo della propria attività vitale. Ecco perché, dopo una lunga carestia, il corpo non può sempre riprendersi senza un aiuto medico.

Acidi nucleici Esistono 2 - DNA e RNA. L'RNA è di diversi tipi: informativo, di trasporto e ribosomale. Scoperto dallo svizzero svizzero F. Fisher alla fine del 19 ° secolo.

Il DNA è acido desossiribonucleico. Contenuto nel nucleo, plastidi e mitocondri. Strutturalmente, è un polimero lineare che forma una doppia elica di catene nucleotidiche complementari. Il concetto della sua struttura spaziale fu creato nel 1953 dagli americani D. Watson e F. Crick.

Le sue unità monomeriche sono nucleotidi che hanno una struttura fondamentalmente comune da:

base azotata (appartenente al gruppo delle purine - adenina, guanina, pirimidina - timina e citosina).

Nella struttura di una molecola di polimero, i nucleotidi sono combinati a coppie e in modo complementare, che è dovuto al diverso numero di legami idrogeno: adenina + timina - due, guanina + citosina - tre legami idrogeno.

L'ordine dei nucleotidi codifica le sequenze di amminoacidi strutturali delle molecole proteiche. Una mutazione è un cambiamento nell'ordine dei nucleotidi, poiché le molecole proteiche di una diversa struttura saranno codificate.

RNA - acido ribonucleico. Le caratteristiche strutturali della sua differenza dal DNA sono:

invece di nucleotide di timina - uracile;

ribosio invece di desossiribosio.

Trasporto L'RNA è una catena polimerica piegata sotto forma di una foglia di trifoglio nel piano, la cui funzione principale è la somministrazione di un amminoacido ai ribosomi.

L'RNA matrice (messaggero) è costantemente formato nel nucleo, complementare a qualsiasi parte del DNA. Questa è una matrice strutturale, sulla base della sua struttura una molecola proteica sarà assemblata sul ribosoma. Del contenuto totale di molecole di RNA, questo tipo è del 5%.

Ribosomale - è responsabile per il processo di produzione di molecole proteiche. È sintetizzato sul nucleolo. È in una gabbia dell'85%.

ATP - acido adenosintrifosfato. Questo è un nucleotide contenente:

Elementi chimici della cellula.

Le cellule degli organismi viventi nella loro composizione chimica sono significativamente diverse dall'ambiente circostante inanimato e dalla struttura dei composti chimici, e dall'insieme e dal contenuto degli elementi chimici. In totale, circa 90 elementi chimici sono presenti (trovati oggi) negli organismi viventi, che, a seconda del loro contenuto, sono suddivisi in 3 gruppi principali: macronutrienti, microelementi e ultramicroelementi.

Macronutrienti.

I macroelementi in quantità significative sono rappresentati negli organismi viventi, che vanno dal centesimo al percento al dieci percento. Se il contenuto di una qualsiasi sostanza chimica nell'organismo supera lo 0,005% del peso corporeo, questa sostanza viene indicata come macroelementi. Fanno parte dei tessuti principali: sangue, ossa e muscoli. Questi includono, ad esempio, i seguenti elementi chimici: idrogeno, ossigeno, carbonio, azoto, fosforo, zolfo, sodio, calcio, potassio, cloro. I macroelementi totalizzano circa il 99% della massa delle cellule viventi, con la maggioranza (98%) di idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto.

La tabella seguente mostra i principali macronutrienti nel corpo:

Per tutti e quattro gli elementi più comuni negli organismi viventi (idrogeno, ossigeno, carbonio, azoto, come detto prima), una proprietà comune è caratteristica. Questi elementi mancano di uno o più elettroni nell'orbita esterna per formare legami elettronici stabili. Pertanto, l'atomo di idrogeno per la formazione di un legame di elettroni stabile non ha un elettrone nell'orbita esterna, gli atomi di ossigeno, l'azoto e il carbonio - due, tre e quattro elettroni, rispettivamente. A questo proposito, questi elementi chimici formano facilmente legami covalenti a causa dell'accoppiamento di elettroni e possono facilmente interagire tra loro, riempiendo i loro gusci di elettroni esterni. Inoltre, ossigeno, carbonio e azoto possono formare non solo singoli legami, ma anche doppi legami. Di conseguenza, il numero di composti chimici che possono essere formati da questi elementi aumenta in modo significativo.

Inoltre, carbonio, idrogeno e ossigeno: il più leggero tra gli elementi in grado di formare legami covalenti. Pertanto, hanno dimostrato di essere il più adatto per la formazione di composti che costituiscono materia vivente. Va notato separatamente un'altra importante proprietà degli atomi di carbonio: la capacità di formare legami covalenti con altri quattro atomi di carbonio contemporaneamente. Grazie a questa abilità, gli scheletri sono creati da un'enorme varietà di molecole organiche.

Elementi traccia

Sebbene il contenuto degli oligoelementi non superi lo 0,005% per ogni singolo elemento, e in totale costituiscano solo circa l'1% della massa delle cellule, gli oligoelementi sono necessari per l'attività vitale degli organismi. In assenza o mancanza di contenuti, possono verificarsi varie malattie. Molti oligoelementi fanno parte di gruppi di enzimi non proteici e sono necessari per l'attuazione della loro funzione catalitica.
Ad esempio, il ferro è parte integrante dell'eme, che fa parte dei citocromi, che sono componenti della catena di trasferimento degli elettroni, e l'emoglobina, una proteina che trasporta l'ossigeno dai polmoni ai tessuti. La carenza di ferro nel corpo umano provoca lo sviluppo di anemia. La mancanza di iodio, che fa parte dell'ormone tiroideo tiroxina, porta al verificarsi di malattie associate all'insufficienza di questo ormone, come il gozzo endemico o il cretinismo.

Esempi di elementi traccia sono presentati nella tabella seguente:

Quali elementi chimici sono correlati a macro e micronutrienti della cellula?

Quali elementi chimici sono correlati a macro e micronutrienti della cellula?

Le macroelementi (una grande percentuale del corpo secondo il suo contenuto) includono i seguenti elementi chimici:

• ossigeno (70%), carbonio (15%), idrogeno (10%), azoto (2%), potassio (0,3%), zolfo (0, 2%), fosforo (1%), cloro (0, 1%), il resto - magnesio, calcio, sodio.

Tracciare gli elementi (una piccola percentuale del contenuto corporeo) include tali elementi chimici:

• cobalto, zinco, vanadio, fluoro, selenio, rame, cromo, nichel, germanio, iodio, rutenio.

macronutrienti

I macronutrienti sono elementi chimici che le piante assorbono in grandi quantità. Il contenuto di tali sostanze nelle piante varia da centesimi di percento a diverse decine di percento.

contenuto:

elementi

I macroelementi sono direttamente coinvolti nella costruzione di composti organici e inorganici della pianta, costituendo la maggior parte della sostanza secca. Molti di questi sono rappresentati nelle cellule da ioni.

I macronutrienti e i loro composti sono sostanze attive di vari fertilizzanti minerali. A seconda del tipo e della forma, vengono utilizzati come fertilizzante e fertilizzanti principali. I macroelementi includono: carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo, potassio, calcio, magnesio, zolfo e alcuni altri, tuttavia, i principali elementi di nutrizione vegetale sono l'azoto, il fosforo e il potassio.

Il corpo di un adulto contiene circa 4 grammi di ferro, 100 g sodio, 140 g di potassio, 700 g di fosforo e 1 kg di calcio. Nonostante numeri così diversi, la conclusione è ovvia: le sostanze combinate sotto il nome di "macro elementi" sono vitali per la nostra esistenza. [8] Anche altri organismi ne hanno un grande bisogno: procarioti, piante, animali.

I sostenitori di una teoria evoluzionistica affermano che la necessità di macronutrienti è determinata dalle condizioni in cui ha avuto origine la vita sulla Terra. Quando la terra era costituita da rocce solide, l'atmosfera era satura di anidride carbonica, azoto, metano e vapore acqueo, e al posto della pioggia cadevano sul terreno soluzioni di acidi, ovvero i macroelementi erano l'unica matrice sulla base della quale potevano apparire le prime sostanze organiche e forme primitive di vita. Pertanto, anche ora, miliardi di anni dopo, tutta la vita sul nostro pianeta continua a sentire la necessità di aggiornare le risorse interne di magnesio, zolfo, azoto e altri elementi importanti che formano la struttura fisica degli oggetti biologici.

Proprietà fisiche e chimiche

I macroelementi sono diversi nelle proprietà chimiche e fisiche. Tra questi ci sono metalli (potassio, calcio, magnesio e altri) e non metalli (fosforo, zolfo, azoto e altri).

Alcune proprietà fisiche e chimiche dei macronutrienti, secondo i dati: [2]

Elemento macro

Condizione fisica in condizioni normali

metallo bianco-argento

metallo bianco solido

metallo bianco-argento

fragili cristalli gialli

metallo argentato

Il contenuto dei macronutrienti in natura

I macroelementi si trovano ovunque nella natura: nel terreno, nelle rocce, nelle piante, negli organismi viventi. Alcuni di essi, come l'azoto, l'ossigeno e il carbonio, sono elementi integranti dell'atmosfera terrestre.

I sintomi di una mancanza di alcuni nutrienti nelle colture, secondo i dati: [6]

elemento

Sintomi comuni

Culture sensibili

Cambiare il colore verde delle foglie in verde chiaro, giallastro e marrone,

La dimensione della foglia diminuisce,

Le foglie sono strette e si trovano ad angolo acuto rispetto al gambo,

Il numero di frutti (semi, grani) diminuisce drasticamente

Bianco e cavolfiore,

Torcendo i bordi della lama fogliare

Colore viola

Bruciatura delle foglie,

Sbiancamento del germoglio apicale,

Sbiancamento delle foglie giovani

Le punte delle foglie sono piegate verso il basso,

I bordi delle foglie sono attorcigliati

Bianco e cavolfiore,

Bianco e cavolfiore,

Il cambiamento nell'intensità del colore verde delle foglie,

Basso contenuto proteico

Il colore delle foglie diventa bianco,

• Lo stato legato all'azoto è presente nelle acque di fiumi, oceani, litosfera, atmosfera. La maggior parte dell'azoto nell'atmosfera è contenuta nello stato libero. Senza azoto, la formazione di molecole proteiche è impossibile. [2]
• Il fosforo è facilmente ossidabile e in questa connessione non si trova in natura nella sua forma pura. Tuttavia, in composti trovati quasi ovunque. È un componente importante delle proteine ​​vegetali e animali. [2]
• Il potassio è presente nel terreno sotto forma di sali. Nelle piante, si deposita principalmente negli steli. [2]
• Il magnesio è onnipresente. Nelle massicce rocce è contenuto sotto forma di alluminati. Il suolo contiene solfati, carbonati e cloruri, ma predominano i silicati. Sotto forma di ione contenuto nell'acqua di mare. [1]
• Il calcio è uno degli elementi più comuni in natura. I suoi depositi si possono trovare sotto forma di gesso, pietra calcarea, marmo. Negli organismi vegetali trovati sotto forma di fosfati, solfati, carbonati. [4]
• La natura di Serav è molto diffusa: sia allo stato libero, sia sotto forma di vari composti. Si trova sia nelle rocce che negli organismi viventi. [1]
• Il ferro è uno dei metalli più comuni sulla terra, ma nello stato libero si trova solo nei meteoriti. Nei minerali di origine terrestre, il ferro è presente nei solfuri, negli ossidi, nei silicati e in molti altri composti. [2]

Ruolo nella pianta

Funzioni biochimiche

Un'alta resa di qualsiasi coltura agricola è possibile solo a condizione di una nutrizione completa e sufficiente. Oltre alla luce, al calore e all'acqua, le piante hanno bisogno di sostanze nutritive. La composizione di organismi vegetali comprende più di 70 elementi chimici, di cui 16 assolutamente necessari sono gli organogeni (carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno), elementi di tracce di ceneri (fosforo, potassio, calcio, magnesio, zolfo) e anche ferro e manganese.

Ogni elemento svolge le sue funzioni nelle piante ed è assolutamente impossibile sostituire un elemento con un altro.

Dall'atmosfera

• Il carbonio viene assorbito dall'aria dalle foglie delle piante e un po 'dalle radici dal suolo sotto forma di anidride carbonica (CO₂). È la base della composizione di tutti i composti organici: grassi, proteine, carboidrati e altri.
• L'idrogeno è consumato nella composizione dell'acqua, è estremamente necessario per la sintesi di sostanze organiche.
• L'ossigeno viene assorbito dalle foglie dall'aria, dalle radici dal terreno e viene rilasciato anche da altri composti. È necessario sia per la respirazione che per la sintesi di composti organici. [7]

Avanti per importanza

• L'azoto è un elemento essenziale per lo sviluppo delle piante, ovvero la formazione di sostanze proteiche. Il suo contenuto in proteine ​​varia dal 15 al 19%. Fa parte della clorofilla e quindi partecipa alla fotosintesi. L'azoto si trova negli enzimi - catalizzatori di vari processi negli organismi. [7]
• Il fosforo è presente nella composizione di nuclei cellulari, enzimi, fitina, vitamine e altri composti altrettanto importanti. Partecipa ai processi di conversione di carboidrati e sostanze contenenti azoto. Nelle piante, è contenuto in forma sia organica che minerale. Composti minerali - sali dell'acido ortofosforico - sono utilizzati nella sintesi di carboidrati. Le piante utilizzano composti fosforici organici (esofosfati, fosfatidi, nucleoproteine, fosfati di zucchero, fitina). [7]
• Il potassio svolge un ruolo importante nel metabolismo delle proteine ​​e dei carboidrati, migliora l'effetto dell'uso dell'azoto dalle forme di ammoniaca. La nutrizione con il potassio è un potente fattore nello sviluppo dei singoli organi vegetali. Questo elemento favorisce l'accumulo di zucchero nella linfa delle cellule, che aumenta la resistenza delle piante a fattori naturali avversi nel periodo invernale, contribuisce allo sviluppo di fasci vascolari e ispessisce le cellule. [7]

I seguenti macronutrienti

• Lo zolfo è un componente degli amminoacidi - cisteina e metionina, svolge un ruolo importante sia nel metabolismo delle proteine ​​che nei processi redox. Un effetto positivo sulla formazione della clorofilla, contribuisce alla formazione di noduli sulla radice delle leguminose, così come i batteri noduli che assimilano l'azoto dall'atmosfera. [7]
• Il calcio - un partecipante nel metabolismo dei carboidrati e delle proteine, ha un effetto positivo sulla crescita delle radici. Essenzialmente necessario per la normale nutrizione delle piante. La calcificazione dei suoli acidi con calcio aumenta la fertilità del suolo. [7]
• Il magnesio è coinvolto nella fotosintesi, il suo contenuto in clorofilla raggiunge il 10% del suo contenuto totale nelle parti verdi delle piante. La necessità di magnesio nelle piante non è la stessa. [7]
• Il ferro non fa parte della clorofilla, ma partecipa ai processi redox, che sono essenziali per la formazione della clorofilla. Svolge un ruolo importante nella respirazione, in quanto è parte integrante degli enzimi respiratori. È necessario sia per le piante verdi che per gli organismi senza cloro. [7]

Mancanza (carenza) di macroelementi nelle piante

Sulla mancanza di una macro nel terreno, e di conseguenza, nella pianta mostrano chiaramente i segni esterni. La sensibilità di ogni specie vegetale alla mancanza di macronutrienti è strettamente individuale, ma ci sono alcuni segni simili. Ad esempio, quando c'è una carenza di azoto, fosforo, potassio e magnesio, le vecchie foglie dei livelli inferiori soffrono, mentre la mancanza di calcio, zolfo e ferro - organi giovani, foglie fresche e un punto di crescita.

Particolarmente chiaramente la mancanza di nutrizione si manifesta nelle colture ad alto rendimento.

Macronutrienti in eccesso nelle piante

Lo stato delle piante è influenzato non solo dalla mancanza, ma anche dall'eccesso di macronutrienti. Si manifesta principalmente nei vecchi organi e ritarda la crescita delle piante. Spesso, i segni di mancanza e di eccesso degli stessi elementi sono in qualche modo simili. [6]

Macro e oligoelementi

Circa 80 elementi chimici si trovano negli organismi viventi, ma solo per 27 di questi elementi sono stabilite le loro funzioni nella cellula e nell'organismo. Gli elementi rimanenti sono presenti in piccole quantità e, apparentemente, entrano nel corpo con cibo, acqua e aria.

A seconda della loro concentrazione, sono suddivisi in macronutrienti e microelementi.

La concentrazione di ciascuno degli elementi macro nel corpo supera lo 0,01% e il loro contenuto totale è del 99%. Gli elementi macro comprendono ossigeno, carbonio, idrogeno, azoto, fosforo, zolfo, potassio, calcio, sodio, cloro, magnesio e ferro. I primi quattro elementi elencati (ossigeno, carbonio, idrogeno e azoto) sono anche detti organogeni, poiché fanno parte dei principali composti organici. Il fosforo e lo zolfo sono anche componenti di un certo numero di sostanze organiche, come le proteine ​​e gli acidi nucleici. Il fosforo è necessario per la formazione di ossa e denti.

Senza i rimanenti macronutrienti è impossibile il normale funzionamento del corpo.

Quindi, il potassio, il sodio e il cloro sono coinvolti nei processi di eccitazione cellulare. Il calcio fa parte delle pareti cellulari delle piante, delle ossa, dei denti e dei gusci dei molluschi, è necessario per la contrazione delle cellule muscolari e per la coagulazione del sangue. Il magnesio è un componente della clorofilla, il pigmento che assicura il flusso della fotosintesi. Prende anche parte alla biosintesi delle proteine ​​e degli acidi nucleici. Il ferro fa parte dell'emoglobina ed è necessario per il funzionamento di molti enzimi.

Gli elementi di traccia sono contenuti nel corpo in concentrazioni inferiori allo 0,01% e la loro concentrazione totale nella cella non raggiunge lo 0,1%. I microelementi comprendono zinco, rame, manganese, cobalto, iodio, fluoro, ecc.

Lo zinco fa parte della molecola dell'ormone pancreatico, l'insulina, il rame è necessario per la fotosintesi e la respirazione. Il cobalto è un componente della vitamina B12, la cui assenza porta all'anemia. Lo iodio è necessario per la sintesi degli ormoni tiroidei, garantendo un normale flusso del metabolismo e il fluoro è associato alla formazione dello smalto dei denti.

Sia la carenza sia il metabolismo eccessivo o alterato di macro e microelementi portano allo sviluppo di varie malattie.

In particolare, carenza di calcio e fosforo causano rachitismo, carenza di azoto - grave carenza proteica, carenza di ferro - anemia, carenza di iodio - alterazione della formazione dell'ormone tiroideo e ridotto metabolismo, diminuzione dell'apporto di fluoro - carie. Il piombo è tossico per quasi tutti gli organismi.

La mancanza di macro e microelementi può essere compensata aumentando il loro contenuto in cibo e acqua potabile, nonché prendendo farmaci.

Gli elementi chimici della cellula formano vari composti - inorganici e organici.

Argomento 2.2. Composizione cellulare chimico - Classe 10-11, Syvozlazov (cartella di lavoro parte 1)

1. Fornisci le definizioni dei concetti.
Un elemento è un insieme di atomi con la stessa carica nucleare e il numero di protoni che coincide con il numero ordinale (atomico) nella tavola periodica.
Trace element - un elemento che si trova nel corpo in concentrazioni molto basse.
Macroelemento: un elemento che si trova nel corpo in alte concentrazioni.
Il bioelemento, un elemento chimico coinvolto nell'attività cellulare, costituisce la base delle biomolecole.
La composizione elementare cellulare è la percentuale di elementi chimici in una cella.

2. Qual è una delle prove della comunità di natura animata e inanimata?
L'unità della composizione chimica. Non ci sono elementi caratteristici solo della natura inanimata.

3. Compila il tavolo.

COMPOSIZIONE ELEMENTALE DELLE CELLULE

4. Fornire esempi di sostanze organiche le cui molecole sono costituite da tre, quattro e cinque macronutrienti.
3 elementi: carboidrati e lipidi.
4 elementi: scoiattoli.
5 elementi: acidi nucleici, proteine.

5. Compila il tavolo.

RUOLO BIOLOGICO DEGLI ELEMENTI

6. Studia nel § 2.2 la sezione "Il ruolo dei fattori esterni nella formazione della composizione chimica della natura vivente" e rispondi alla domanda: "Quali sono gli endemismi biochimici e quali sono le ragioni della loro origine?"
Le endemie biochimiche sono malattie di piante, animali e umani, causate da una carenza acuta o eccesso di un elemento in una determinata area.

7. Quali sono le malattie conosciute legate alla mancanza di micronutrienti?
Carenza di iodio - gozzo endemico. Ridotta sintesi della tiroxina e conseguente proliferazione del tessuto tiroideo.
Carenza di ferro - anemia da carenza di ferro.

8. Ricorda, su quale base gli elementi chimici sono distribuiti su macro, micro e ultramicroelementi. Offrire la propria classificazione alternativa di elementi chimici (ad esempio, per funzioni in una cellula vivente).
Micro, macro e ultra micronutrienti sono suddivisi in base a un segno in base alla percentuale in una cella. Inoltre, è possibile classificare gli elementi in base alle funzioni che regolano l'attività di alcuni sistemi di organi: nervoso, muscolare, circolatorio e cardiovascolare, digestivo, ecc.

9. Scegli la risposta corretta.
Test 1.
Quali elementi chimici costituiscono la maggior parte delle sostanze organiche?
2) C, O, H, N;

Test 2.
Gli elementi macro non si applicano:
4) manganese.

Test 3.
Gli organismi viventi hanno bisogno di azoto, poiché serve:
1) un componente di proteine ​​e acidi nucleici; 10. Determina il sintomo con il quale tutti gli elementi elencati di seguito, tranne uno, sono combinati in un unico gruppo. Sottolinea questo oggetto "extra".
Ossigeno, idrogeno, zolfo, ferro, carbonio, fosforo, azoto. Incluso solo nel DNA. E il resto è tutto nelle proteine.

11. Spiega l'origine e il significato generale della parola (termine), in base al significato delle radici che la compongono.

12. Seleziona un termine e spiega come il suo valore corrente corrisponde al valore originale delle sue radici.
Il termine scelto è l'organogeno.
Conformità: il termine, in linea di principio, corrisponde al suo significato originale, ma oggi esiste una definizione più precisa. In precedenza, il valore era tale che gli elementi sono coinvolti solo nella costruzione di tessuti e cellule di organi. Ora è stato scoperto che elementi biologicamente importanti non solo formano molecole chimiche nelle cellule, ecc., Ma regolano anche tutti i processi nelle cellule, nei tessuti e negli organi. Fanno parte di ormoni, vitamine, enzimi e altre biomolecole.

13. Formulare e scrivere le idee di base del § 2.2.
La composizione elementare della cellula è la percentuale di elementi chimici nella cellula. Gli elementi cellulari sono solitamente classificati, in base alla loro percentuale, su micro, macro e ultramicroelementi. Gli elementi che sono coinvolti nell'attività vitale delle cellule costituiscono la base delle biomolecole, chiamate bioelementi.
Gli elementi macro comprendono: C N H O. Sono i componenti principali di tutti i composti organici nella cellula. Inoltre, P S K Ca Na Fe Cl Mg - sono inclusi in tutte le principali biomolecole. Senza di loro, il funzionamento del corpo è impossibile. La mancanza di loro porta alla morte.
Tracciare gli elementi: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B, ecc. Sono anche necessari per il normale funzionamento del corpo, ma non così critici. La mancanza di loro causa la malattia. Fanno parte di composti biologicamente attivi, influenzano il metabolismo.
Vi sono ultramicroelementi: Au Ag Be e altri: il ruolo fisiologico non è pienamente stabilito. Ma sono importanti per la cellula.
Esiste il concetto di "endemia biochimica" - malattie di piante, animali ed esseri umani, causate da una carenza acuta o eccesso di qualsiasi elemento in una determinata area. Ad esempio, gozzo endemico (carenza di iodio).
Con la mancanza di un elemento a causa del modo di alimentazione, possono anche verificarsi malattie o disturbi. Ad esempio, con una mancanza di ferro - anemia. Con una carenza di calcio - frequenti fratture, perdita di capelli, denti, dolori muscolari.

I.2. La composizione chimica della cellula. Micro e macro elementi

Tipicamente, il 70-80% della massa cellulare è acqua, in cui vengono sciolti vari sali e composti organici a basso peso molecolare. I componenti più caratteristici della cellula sono le proteine ​​e gli acidi nucleici. Alcune proteine ​​sono componenti strutturali della cellula, altre sono enzimi, cioè catalizzatori che determinano la velocità e la direzione delle reazioni chimiche che si verificano nelle cellule. Gli acidi nucleici servono come vettori di informazioni ereditarie, che vengono implementate nel processo di sintesi proteica intracellulare. Spesso le cellule contengono una certa quantità di sostanze di riserva che servono come riserva di cibo. Le cellule vegetali conservano principalmente l'amido, una forma polimerica di carboidrati. Nelle cellule del fegato e dei muscoli viene immagazzinato un altro polimero contenente carboidrati: il glicogeno. Anche i prodotti grassi vengono spesso conservati, sebbene alcuni grassi svolgano una funzione diversa, ovvero sono i componenti strutturali più importanti. Le proteine ​​nelle cellule (ad eccezione delle cellule seme) di solito non vengono conservate. Non è possibile descrivere la composizione tipica di una cellula, principalmente perché ci sono grandi differenze nella quantità di cibo e acqua immagazzinati. Le cellule epatiche contengono, per esempio, il 70% di acqua, il 17% di proteine, il 5% di grassi, il 2% di carboidrati e lo 0,1% di acidi nucleici; il restante 6% sono sali e composti organici a basso peso molecolare, in particolare amminoacidi. Le cellule vegetali di solito contengono meno proteine, significativamente più carboidrati e un po 'più di acqua; le eccezioni sono cellule che sono a riposo. La cellula di riposo del chicco di grano, che è la fonte di nutrienti per l'embrione, contiene circa il 12% di proteine ​​(principalmente proteine ​​immagazzinate), il 2% di grassi e il 72% di carboidrati. La quantità di acqua raggiunge il livello normale (70-80%) solo all'inizio della germinazione del grano. Ogni cellula contiene molti elementi chimici coinvolti in varie reazioni chimiche. I processi chimici che avvengono in una cellula sono una delle condizioni di base per la sua vita, lo sviluppo e il funzionamento. Alcuni elementi chimici nella cella più, altri - meno. A livello atomico, non ci sono differenze tra il mondo organico e inorganico della natura vivente: gli organismi viventi sono costituiti dagli stessi atomi dei corpi di natura inanimata. Tuttavia, il rapporto tra diversi elementi chimici negli organismi viventi e nella crosta terrestre varia notevolmente. Inoltre, gli organismi viventi possono differire dal loro ambiente nella composizione isotopica degli elementi chimici. Convenzionalmente, tutti gli elementi della cella possono essere divisi in tre gruppi:

Macronutrienti. I macroelementi includono ossigeno (65-75%), carbonio (15-18%), idrogeno (8-10%), azoto (2.0-3.0%), potassio (0.15-0.4%), zolfo (0,15-0,2%), fosforo (0,2-1,0%), cloro (0,05-0,1%), magnesio (0,02-0,03%), sodio (0,02-0,03%), calcio (0,04-2,00%), ferro (0,01-0,015%). Elementi come C, O, H, N, S, P fanno parte di composti organici. Il carbonio - fa parte di tutte le sostanze organiche; lo scheletro degli atomi di carbonio è la loro base. Inoltre, sotto forma di CO2 viene fissato nel processo di fotosintesi e rilasciato durante la respirazione, sotto forma di CO (a basse concentrazioni) partecipa alla regolazione delle funzioni cellulari, sotto forma di CaCO3 è parte degli scheletri minerali. L'ossigeno - fa parte di quasi tutte le sostanze organiche nella cellula. Si forma nel corso della fotosintesi durante la fotolisi dell'acqua. Per gli organismi aerobici, funge da agente ossidante durante la respirazione cellulare, fornendo alle cellule energia. Nella maggiore quantità di cellule viventi è contenuto nella composizione dell'acqua. L'idrogeno - fa parte di tutte le sostanze organiche nella cellula. Nelle maggiori quantità contenute nella composizione dell'acqua. Alcuni batteri ossidano l'idrogeno molecolare per produrre energia. Azoto - fa parte delle proteine, degli acidi nucleici e dei loro monomeri - amminoacidi e nucleotidi. Dal corpo degli animali è derivata la composizione di ammoniaca, urea, guanina o acido urico come prodotto finale del metabolismo dell'azoto. Sotto forma di ossido di azoto NO (a basse concentrazioni) è coinvolto nella regolazione della pressione sanguigna. Zolfo - una parte degli amminoacidi contenenti zolfo, quindi, si trova nella maggior parte delle proteine. In piccole quantità, è presente come ione solfato nel citoplasma delle cellule e nei fluidi extracellulari. Fosforo - fa parte dell'ATP, altri nucleotidi e acidi nucleici (sotto forma di residui di acido fosforico), nella composizione del tessuto osseo e dello smalto dei denti (sotto forma di sali minerali), e anche nel citoplasma e nei fluidi intercellulari (sotto forma di ioni fosfato). Il magnesio è un cofattore di molti enzimi coinvolti nel metabolismo energetico e nella sintesi del DNA; mantiene l'integrità di ribosomi e mitocondri, è parte della clorofilla. Nelle cellule animali, è necessario per il funzionamento dei sistemi muscolari e ossei. Il calcio è coinvolto nella coagulazione del sangue e funge anche da mediatore secondario universale, che regola i più importanti processi intracellulari (inclusa la partecipazione al mantenimento del potenziale di membrana, necessario per la contrazione muscolare e l'esocitosi). Sali di calcio insolubili sono coinvolti nella formazione di ossa e denti di scheletri di invertebrati vertebrati e minerali. Il sodio è coinvolto nel mantenimento del potenziale di membrana, nella generazione di impulsi nervosi, nei processi di osmoregolazione (compreso il lavoro dei reni nell'uomo) e nella creazione di un sistema di sangue tampone. Il potassio è coinvolto nel mantenimento del potenziale di membrana, nella generazione di impulsi nervosi, nella regolazione della contrazione del muscolo cardiaco. Contenuto in sostanze extracellulari. Cloro - mantiene l'elettroneutralita 'della cellula.

Oligoelementi: gli elementi di tracciatura che vanno dallo 0,001% allo 0,000001% del peso corporeo degli esseri viventi includono vanadio, germanio, iodio (parte della tiroxina, ormone tiroideo), cobalto (vitamina B12), manganese, nichel, rutenio, selenio, fluoro (smalto dei denti), rame, cromo, zinco Lo zinco - fa parte degli enzimi coinvolti nella fermentazione alcolica, fa parte dell'insulina. Rame - fa parte degli enzimi ossidativi coinvolti nella sintesi dei citocromi. Il selenio - è coinvolto nei processi regolatori del corpo.

Elementi ultra-micro. Gli ultramicroelementi costituiscono meno dello 0,0000001% negli organismi degli esseri viventi, includono l'oro, l'argento ha un effetto battericida, il mercurio inibisce il riassorbimento dell'acqua nei tubuli renali, interessando gli enzimi. Anche il platino e il cesio appartengono a ultramicroelementi. Alcuni di questo gruppo includono anche il selenio, con la sua carenza di cancro in via di sviluppo. Le funzioni degli ultramicroelementi sono ancora poco conosciute. Composizione molecolare della cellula (tab №1)

Composizione chimica cellulare

Gruppi di elementi della composizione chimica della cellula

La scienza che studia le parti costitutive e la struttura di una cellula vivente è chiamata citologia.

Tutti gli elementi inclusi nella struttura chimica del corpo possono essere suddivisi in tre gruppi:

• macronutrienti;
• oligoelementi;
• elementi ultramicro.

Gli elementi macro comprendono idrogeno, carbonio, ossigeno e azoto. Quasi il 98% di tutti gli elementi costitutivi cade nella sua quota.

Gli elementi di traccia sono nel numero di decimi e centesimi di una percentuale. E un contenuto molto basso di elementi ultramicroelementi: centesimi e millesimi di punto percentuale.

Tradotto dal greco, "macro" è grande e "micro" è piccolo.

Fig. 1 Contenuto di elementi chimici nella cella

Gli scienziati hanno scoperto che non ci sono elementi particolari che sono unici per gli organismi viventi. Quindi, quel vivere, quella natura inanimata consiste degli stessi elementi. Questo prova la loro relazione.

Nonostante il contenuto quantitativo dell'elemento chimico, l'assenza o la riduzione di almeno uno di essi porta alla morte dell'intero organismo. Dopo tutto, ognuno di loro ha il suo significato.

Il ruolo della composizione chimica della cellula

I macroelementi sono la base dei biopolimeri, cioè proteine, carboidrati, acidi nucleici e lipidi.

Gli oligoelementi fanno parte delle sostanze organiche vitali coinvolte nei processi metabolici. Sono componenti costitutivi dei sali minerali, che sono sotto forma di cationi e anioni, il loro rapporto determina l'ambiente alcalino. Il più delle volte è leggermente alcalino, perché il rapporto dei sali minerali non cambia.

L'emoglobina contiene ferro, clorofilla - magnesio, proteine ​​- zolfo, acidi nucleici - fosforo, il metabolismo si verifica con una quantità sufficiente di calcio.

Fig. 2. Composizione cellulare

Alcuni elementi chimici sono componenti di sostanze inorganiche, ad esempio l'acqua. Svolge un ruolo importante nell'attività vitale delle cellule sia vegetali che animali. L'acqua è un buon solvente, per questo tutte le sostanze all'interno del corpo sono suddivise in:

• Idrofilo solubile in acqua;
• Idrofobo: non sciogliere in acqua.

A causa della presenza di acqua, la cellula diventa elastica, promuove il movimento di sostanze organiche nel citoplasma.

Fig. 3. Sostanze cellulari.

Tabella "Proprietà della composizione chimica della cellula"

Per comprendere chiaramente quali elementi chimici fanno parte della cella, li abbiamo elencati nella seguente tabella:

macronutrienti

I macroelementi includono quegli elementi il ​​cui contenuto nelle cellule è misurato in decimi e centesimi percento della sostanza secca di una cellula (raramente il loro contenuto raggiunge diversi percento): potassio, sodio, calcio, magnesio, ferro, zolfo, cloro, iodio. Il contenuto di macronutrienti nelle cellule è espresso come percentuale della massa secca totale della cellula.

Potassio (fino all'1%). Viene assorbito sotto forma di ioni K + idratati, che passano bene attraverso le membrane. Le principali funzioni del potassio:

• 1. Regola il metabolismo dei carboidrati.
• 2. Regola la pressione osmotica.
• 3. Partecipa alla formazione dei potenziali di membrana.
• 4. Attiva gli enzimi durante la fotosintesi.
• 5. L'isotopo radioattivo 40K è la principale fonte di radioattività interna.

Nota. La pressione osmotica è un valore che riflette il rapporto tra acqua e sostanza secca nella cellula. Più alta è la pressione osmotica nella cellula, più facile sarà la cellula ad assorbire acqua dall'ambiente extracellulare e, viceversa, più bassa è la pressione osmotica intracellulare, prima la cellula perderà acqua.

Sodio (fino allo 0,1%). Viene assorbito sotto forma di ioni Na + idratati che non passano attraverso le membrane. Regola il metabolismo dei carboidrati, la pressione osmotica, partecipa alla formazione dei potenziali di membrana.

Calcio. (fino al 2%). La cellula è rappresentata da ioni Ca2 + idrati, sali insolubili (ad esempio sali di acido ossalico, fosforico, fluoridrico), complessi organometallici. Regola l'attività di molti enzimi (ad esempio l'attività dell'ATPasi calcio-dipendente nei complessi contrattili), stabilizza la struttura dei cromosomi. I pectati di calcio sono la base delle placche mediane nei tessuti vegetali; fluoruri e fosfati di calcio - la base del tessuto osseo. Un eccesso di calcio è dannoso per la cellula, poiché in questo caso i fosfati necessari per la formazione di legami ad alta energia diventano insolubili, Ca3 (PO4) 2.

Magnesio (fino al 3%). Le cellule sono contenute nella forma di complessi organometallici, meno spesso nella forma di ioni. Stabilizza la struttura del ribosoma, regola l'attività degli enzimi, fa parte dell'ATPasi, fa parte della molecola della clorofilla nelle cellule vegetali.

Ferro (fino allo 0,1%). È assorbito sotto forma di ioni bivalenti Fe2 +, meno spesso - complessi organometallici Fe3 +. Le cellule sono contenute nella composizione di complessi organometallici con uno stato di ossidazione variabile, più raramente nella forma di ioni Fe2 +. La capacità di modificare il grado di ossidazione (Fe + 3 + h - Fe + 2) è ampiamente utilizzata in vari processi metabolici. Il ferro fa parte dell'eme - complesso organometallico contenente nucleo di porfirina e ione ferro con stato di ossidazione variabile. Eme è un componente obbligatorio dei trasportatori di ossigeno: emoglobine e mioglobina. Eme fa parte di varie ossidoriduttasi: citocromi (portatori di membrana di elettroni), catalasi (2 H2O2> 2 H2O + O2 ^), perossidasi (H2O2> H2O + O), ossidasi (O2 + 2 C> O22-), deidrogenasi (portatori di idrogeno ), ferredoxin (portatore di elettroni durante la fotosintesi).

Zolfo (fino all'1%). Assorbito sotto forma di solfato SO42 -. La cellula è contenuta sotto forma di ioni solfato liberi, in forma ossidata e ridotta nella composizione di composti organici. Lo zolfo è un componente degli amminoacidi contenenti zolfo: metionina, cisteina; tra questi aminoacidi si formano ponti disolfuro che supportano la struttura terziaria della proteina. Lo zolfo fa parte del cofattore CoA, che serve il ciclo di Krebs e altri processi metabolici. A causa del cambiamento del grado di ossidazione, lo zolfo gioca un ruolo importante nella chemiosintesi e nell'ossidazione anaerobica:

idrogeno solforato, solfuri solfato molecolare solfato

ossidante redox ossidante redox

L'idrogeno solforato e altri composti a basso contenuto di zolfo fungono da donatori di elettroni per la fotosintesi batterica.

Cloro (fino al 4%). È assorbito e contenuto nella cellula sotto forma di cloruri Cl- Partecipa alla regolazione della pressione osmotica.

Iodio (fino allo 0,01%). Contenuto in cellule sotto forma di ioduri J-e complessi organometallici. Incluso nella composizione di tiroxina - un ormone tiroideo che regola la permeabilità della membrana.

macronutrienti

I macroelementi sono sostanze utili per il corpo, la cui dose giornaliera è di 200 mg per una persona.

La mancanza di macronutrienti porta a disordini metabolici, disfunzione della maggior parte degli organi e dei sistemi.

C'è un detto: noi siamo ciò che mangiamo. Ma, naturalmente, se chiedi ai tuoi amici quando hanno mangiato l'ultima volta, ad esempio, zolfo o cloro, non puoi evitare la sorpresa in cambio. E nel frattempo, quasi 60 elementi chimici "vivono" nel corpo umano, le cui riserve, a volte senza rendersene conto, sono reintegrate dal cibo. E di circa il 96 percento ciascuno di noi comprende solo 4 nomi chimici che rappresentano un gruppo di macronutrienti. E questo:

• ossigeno (65% in ogni corpo umano);
• carbonio (18%);
• idrogeno (10%);
• azoto (3%).

Il restante 4 percento sono altre sostanze della tavola periodica. È vero, sono molto più piccoli e rappresentano un altro gruppo di nutrienti utili - i microelementi.

Per gli elementi chimici più comuni, i macronutrienti, è consuetudine usare il termine nome CHON, composto dalle lettere maiuscole dei termini: carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto in latino (carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto).

Macroelementi nel corpo umano, la natura ha ritirato poteri piuttosto ampi. Dipende da loro:

• formazione di scheletro e cellule;
• pH corporeo;
• trasporto corretto degli impulsi nervosi;
• l'adeguatezza delle reazioni chimiche.

Come risultato di molti esperimenti, è stato stabilito: ogni giorno la gente ha bisogno di 12 minerali (calcio, ferro, fosforo, iodio, magnesio, zinco, selenio, rame, manganese, cromo, molibdeno, cloro). Ma anche questi 12 non saranno in grado di sostituire le funzioni dei nutrienti.

Elementi nutritivi

Quasi ogni elemento chimico svolge un ruolo significativo nell'esistenza di tutta la vita sulla Terra, ma solo 20 di essi sono i principali.

Questi elementi sono suddivisi in:

• 6 principali nutrienti (rappresentati in quasi tutti gli esseri viventi sulla terra e spesso in quantità abbastanza grandi);
• 5 nutrienti minori (presenti in molti esseri viventi in quantità relativamente piccole);
• oligoelementi (sostanze essenziali necessarie in piccole quantità per mantenere le reazioni biochimiche da cui dipende la vita).

Tra i nutrienti si distinguono:

I principali elementi biogenici, o organogeni, sono un gruppo di carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo e fosforo. I nutrienti minori sono rappresentati da sodio, potassio, magnesio, calcio, cloro.

Ossigeno (O)

Questo è il secondo nella lista delle sostanze più comuni sulla Terra. È un componente dell'acqua e, come sai, costituisce circa il 60 percento del corpo umano. In forma gassosa, l'ossigeno diventa parte dell'atmosfera. In questa forma, gioca un ruolo decisivo nel sostenere la vita sulla Terra, promuovendo la fotosintesi (nelle piante) e la respirazione (negli animali e nelle persone).

Carbonio (C)

Il carbonio può anche essere considerato sinonimo di vita: i tessuti di tutte le creature del pianeta contengono un composto di carbonio. Inoltre, la formazione di legami di carbonio contribuisce allo sviluppo di una certa quantità di energia, che svolge un ruolo significativo per il flusso di importanti processi chimici a livello cellulare. Molti composti che contengono carbonio si infiammano facilmente, rilasciando calore e luce.

Idrogeno (H)

Questo è l'elemento più semplice e più comune nell'universo (in particolare, sotto forma di un gas biatomico H2). L'idrogeno è una sostanza reattiva e infiammabile. Con l'ossigeno forma miscele esplosive. Ha 3 isotopi.

Azoto (N)

L'elemento con numero atomico 7 è il gas principale nell'atmosfera della Terra. L'azoto è una parte di molte molecole organiche, inclusi gli amminoacidi, che sono un componente delle proteine ​​e degli acidi nucleici che formano il DNA. Quasi tutto l'azoto è prodotto nello spazio - le cosiddette nebulose planetarie create dalle stelle che invecchiano arricchiscono l'universo con questo macroelemento.

Altri macronutrienti

Potassio (K)

Il potassio (0,25%) è una sostanza importante responsabile dei processi elettrolitici nel corpo. In parole semplici: trasporta la carica attraverso i fluidi. Aiuta a regolare il battito cardiaco e trasmettere gli impulsi del sistema nervoso. Coinvolto anche nell'omeostasi. La carenza di un elemento porta a problemi cardiaci, persino a fermarlo.

Calcio (Ca)

Il calcio (1,5%) è il nutriente più comune nel corpo umano - quasi tutte le riserve di questa sostanza sono concentrate nei tessuti dei denti e delle ossa. Il calcio è responsabile della contrazione muscolare e della regolazione delle proteine. Ma il corpo "mangia" questo elemento dalle ossa (che è pericoloso per lo sviluppo dell'osteoporosi), se sente la sua carenza nella dieta quotidiana.

Richiesto dalle piante per la formazione delle membrane cellulari. Animali e persone hanno bisogno di questo macronutriente per mantenere ossa e denti sani. Inoltre, il calcio svolge il ruolo di "moderatore" dei processi nel citoplasma delle cellule. In natura, rappresentato nella composizione di molte rocce (gesso, calcare).

Calcio negli esseri umani:

• influisce sull'eccitabilità neuromuscolare - partecipa alla contrazione muscolare (l'ipocalcemia causa convulsioni);
• regola la glicogenolisi (la scomposizione del glicogeno allo stato di glucosio) nei muscoli e la gluconeogenesi (la formazione di glucosio da formazioni non carboidratiche) nei reni e nel fegato;
• riduce la permeabilità delle pareti dei capillari e della membrana cellulare, migliorando in tal modo gli effetti antinfiammatori e antiallergici;
• promuove la coagulazione del sangue.

Gli ioni di calcio sono importanti messaggeri intracellulari che influenzano l'insulina e gli enzimi digestivi nell'intestino tenue.

L'assorbimento di Ca dipende dal contenuto di fosforo nel corpo. Lo scambio di calcio e fosfato è regolato ormonalmente. L'ormone paratiroideo (ormone paratiroideo) rilascia Ca dalle ossa nel sangue e la calcitonina (ormone tiroideo) promuove la deposizione di un elemento nelle ossa, che riduce la sua concentrazione nel sangue.

Magnesio (Mg)

Il magnesio (0,05%) svolge un ruolo significativo nella struttura dello scheletro e dei muscoli.

È un membro di oltre 300 reazioni metaboliche. Tipico catione intracellulare, un componente importante della clorofilla. Presente nello scheletro (70% del totale) e nei muscoli. Una parte integrante di tessuti e fluidi corporei.

Nel corpo umano, il magnesio è responsabile per il rilassamento muscolare, l'escrezione delle tossine e il miglioramento del flusso sanguigno al cuore. La carenza della sostanza interferisce con la digestione e rallenta la crescita, portando a una rapida stanchezza, tachicardia, insonnia, aumento della PMS nelle donne. Ma un eccesso di macro è quasi sempre lo sviluppo della urolitiasi.

Sodio (Na)

Il sodio (0,15%) è un elemento promotore di elettroliti. Aiuta a trasmettere impulsi nervosi in tutto il corpo ed è anche responsabile della regolazione del livello di fluido nel corpo, proteggendolo dalla disidratazione.

Zolfo (S)

Lo zolfo (0,25%) si trova in 2 amminoacidi che formano le proteine.

Fosforo (P)

Il fosforo (1%) è concentrato nelle ossa, preferibilmente. Ma in aggiunta, c'è una molecola di ATP che fornisce energia alle cellule. Presentato in acidi nucleici, membrane cellulari, ossa. Come il calcio, è necessario per il corretto sviluppo e funzionamento del sistema muscolo-scheletrico. Nel corpo umano svolge una funzione strutturale.

Cloro (Cl)

Il cloro (0,15%) si trova solitamente nel corpo sotto forma di ione negativo (cloruro). Le sue funzioni comprendono il mantenimento dell'equilibrio idrico nel corpo. A temperatura ambiente, il cloro è un gas verde velenoso. Forte agente ossidante, entra facilmente nelle reazioni chimiche, formando cloruri.