Biyokimya, hem tek tek hücrelerin hem de tüm organizmanın kimyasal bileşimini inceleyen bir biyoloji dalıdır. Hücre içeriğinin yaklaşık %98'inin oksijen, karbon, nitrojen ve hidrojen atomlarını içerdiği bilinmektedir. Bu kimyasal elementlere organojenik denir. % 1.8 potasyum, sodyum, magnezyum, klor, fosfor üzerine düşer. İnsan vücudunda, mineral tuzların bir parçasıdırlar ve normal metabolik reaksiyon seyrini sağlayan basit veya karmaşık iyonlar şeklindedirler. Örneğin, kalıtsal özelliklerin iletilmesinden sorumlu en önemli hücre bileşikleri - nükleik asitler - ortofosforik asidin asit kalıntılarının anyonlarını içerir.
Fosfor içeren iyonlar, hücrelerin enerji ile sağlanmasının bağlı olduğu ATP moleküllerine de dahildir. Bu yazıda, önemli olduğunu doğrulayan örnekler vereceğiz.fosforun insan vücudundaki rolü ve metabolizmaya etkisi.
Kovalent polar bağlar ve anlamları
Canlı maddeyi oluşturan organik maddelerin yapısının temeli, moleküllerinin belirli bir tür kimyasal bağ oluşturma yeteneğidir. Kovalent polar olarak adlandırılır ve metal olmayan atomlar arasında ortaya çıkan bileşiklerin ana kimyasal özelliklerini belirler. Bitkilerin, mantarların, hayvanların hücrelerine giren maddelerin moleküllerinin bileşimini inceleyen biyokimya, kimyasal bileşimlerini oluşturdu. Azot, karbon, oksijene ek olarak fosfor da içerdikleri ortaya çıktı. İnsan vücudunda oldukça toksik bir madde olduğu için serbest halde oluşmaz. Bu nedenle, canlı sistemlerde element, metal katyonları ile bağ oluşturma yeteneğine sahip olan meta-, orto- veya pirofosforik asit anyonları formuna sahiptir. Hücrenin hangi maddelerinde bulunurlar?
Karmaşık organik moleküllerdeki fosfor
İskelet sistemi proteinleri, hormonlar, vitaminler ve lipidler fosfor içeren kompleks iyonlarla kompleks bileşikler oluşturur. İnsan vücudunda karmaşık bileşikler vardır - biyolojik olarak aktif maddelerin moleküllerinin bir parçası olan fosfolipidler ve fosfoproteinler - enzimler ve steroidler. DNA ve RNA nükleo titlerindeki kovalent polar bağlar, nükleik asit zincirlerinde fosfodiester bağlarının oluşmasını sağlar. Fosfor insan vücudunda neden gereklidir ve metabolizmadaki işlevleri nelerdir? Önce bu soruyu organizasyonun hücresel düzeyinde ele alalım.
Hücrenin elementel bileşiminde fosforun yeri
Sitoplazma ve organellerdeki içeriğe göre (%0,2-1), organojenik elementlerden sonra ametal dördüncü sıradadır. Fosfor bileşikleri ile en doygun olanlar, kas-iskelet sistemi hücreleridir - osteositler, diş dokusunun maddesi - dentin. İçeriği, sinir sistemini oluşturan nöronlarda ve nörogliada yüksektir. Fosfor atomları zar proteinlerinde, nükleik asitlerde ve enerji yoğun maddelerde - ATP adenosin trifosforik asitte ve nikotinamid dinükleotit fosfatın indirgenmiş formunda - NADP×H2 bulunur. Gördüğünüz gibi insan vücudunda fosfor tüm hayati yapılarda bulunur: hücreler, dokular, fizyolojik sistemler.
Açık bir biyolojik sistem olan bir hücrenin homeostaz seviyesinin, hiyaloplazma ve hücreler arası sıvıdaki çeşitli iyonların konsantrasyonuna bağlı olduğu bilinmektedir. İnsan vücudunun iç ortamının sabitliğini korumada fosforun işlevi nedir?
Tampon sistemi
Dış zardan yarı geçirgenlik özelliği nedeniyle, çeşitli maddeler sürekli olarak hücreye girer ve yüksek konsantrasyonları hayati aktivitesini olumsuz yönde etkileyebilir. Toksik iyonların fazlalığını nötralize etmek için sitoplazma, sodyum, potasyum, kalsiyum katyonları ile birlikte asit karbonat kalıntıları, sülfit ve fosforik asitler içerir. Hücreye giren fazla iyonla reaksiyona girebilir ve hücre içi içeriğin sabitliğini kontrol edebilirler. Tampon sistemi, zayıf asitlerin iyonlarına ek olarak, zorunlu olarak anyonları içerir. NRO42- ve N2RO4 - fosfor içerir. İnsan vücudunda tampon sisteminin bir parçası olarak hücresel düzeyde metabolik reaksiyonların fizyolojik olarak normal seyrini sağlar.
Oksidatif fosforilasyon
Bir hücrede organik bileşiklerin parçalanmasına aerobik solunum denir. Konumu mitokondridir. Enzim kompleksleri, organellerin kristalleri olan iç kıvrımlarda bulunur. Örneğin, ATP-ase sistemi elektron taşıyıcı moleküller içerir. Enzimler tarafından katalize edilen reaksiyonlar sayesinde, ATP, ADP'den ve hücrelerin üreme, büyüme ve hareketlerine harcanan evrensel enerji maddesi olan fosforik asidin serbest moleküllerinden sentezlenir. Oluşumu basitleştirilmiş bir reaksiyon şeması olarak gösterilebilir: ADP + F=ATP. Daha sonra adenozin trifosforik asit molekülleri sitoplazmada birikir. Örneğin kas sisteminde ve plastik değişim reaksiyonlarında mekanik iş yapmak için bir enerji kaynağı olarak hizmet ederler. Sonuç olarak, insan vücudundaki fosfor, enerji metabolizmasında öncü rol oynar.
Kalıtım moleküllerinin fosfodiester bağları
Element nükleik asitlerin bir parçası olduğu için hücre çekirdeğinde yüksek miktarda atomik fosfor kaydedilir. 19. yüzyılda İsviçreli bilim adamı F. Miescher tarafından keşfedilen biyopolimerlerdir ve monomerler - nükleotidlerden oluşurlar. fosfor mevcuthem pürin hem de pirimidin bazlarının kendilerinde ve RNA zincirlerini ve DNA süper sargısını oluşturan bağlarda. Nükleik asit monomerleri, bitişik nükleo titlerin pentoz ve fosforik asit kalıntıları arasında kovalent bağların ortaya çıkması nedeniyle polimer yapıları oluşturabilir. Bunlara fosfodiesterler denir. İnsan hücrelerinde sert gama radyasyonunun etkisi altında veya toksik maddelerle zehirlenme sonucu meydana gelen DNA ve RNA moleküllerinin yıkımı, fosfodiester bağlarının kırılması nedeniyle meydana gelir. Hücrelerin ölmesine neden olur.
Biyolojik zarlar
Hücrenin iç içeriğini sınırlayan yapılar da fosfor içerir. İnsan vücudunda, kuru vücut ağırlığının %40'a kadarı fosfolipidler ve fosfoproteinler içeren bileşiklere düşer. Proteinler ve karbonhidratlar gibi maddeleri de içeren zar tabakasının ana bileşenleridir. Yüksek bir fosfor içeriği, nörositlerin zarlarının ve süreçlerinin - dendritler ve aksonların - karakteristiğidir. Fosfolipidler, zarlara plastisite verir ve kolesterol moleküllerinin varlığından dolayı da güç verir. Aynı zamanda, sinir uyarısının iletilmesinde rol oynayan efektör proteinlerin aktivatörleri olan sinyal molekülleri olan ikinci habercilerin rolünü oynarlar.
Paratiroid bezleri ve fosfor metabolizmasındaki rolleri
Bezelyeye benzeyen, tiroid bezinin her iki lobunda yer alan ve her biri 0,5-0,8 gr ağırlığındaki paratiroid bezleri paratiroid hormonu salgılar. gibi elementlerin değişimini düzenler.insan vücudunda kalsiyum ve fosfor. İşlevleri, hormonun etkisi altında fosforik asit tuzlarını hücre dışı sıvıya salmaya başlayan iskelet sisteminin hücreleri olan osteositler ve osteoblastlar üzerinde hareket etmektir. Paratiroid bezlerinin hiperfonksiyonu ile insan kemikleri güç kaybeder, yumuşar ve çöker, içlerindeki fosfor içeriği keskin bir şekilde düşer. Bu dönemde hastanın hayatını tehdit eden omurga, pelvik kemikler ve kalçaların kırılma riski artar. Aynı zamanda, kalsiyum miktarı artar. Bu, periferik sinir hasarı semptomları ve iskelet kası tonusunda bir düşüş ile hiperkalsemiye yol açar. Paratiroid hormonu ayrıca böbrekler üzerinde de etki ederek birincil idrardan fosfor tuzlarının yeniden emilimini az altır. Böbrek dokularında fosfat artışı hiperfosfatüriye ve taş oluşumuna neden olur.
Kemik mineral bileşimi
Destek sisteminin sertliği, gücü ve elastikiyeti kemik dokusu hücrelerinin kimyasal bileşimine bağlıdır. Osteositler hem protein ossein gibi organik bileşikleri hem de kalsiyum ve magnezyum fosfat tuzları içeren inorganik maddeleri içerir. Bir kişi yaşlandıkça, osteositlerde ve osteoblastlarda hidroksiapa titler gibi mineral bileşenlerin miktarı artar. Kemik dokusunun anormal mineralizasyonu, insan vücudunda kalsiyum tuzlarının ve aşırı fosforun birikmesi, iskeletin tüm kısımlarının elastikiyetini ve gücünü kaybetmesine neden olur, bu nedenle yaşlı insanların yaralanma ve kırılma riski daha fazladır.
Vücuttaki fosfor bileşiklerinin dönüşümüinsan
İnsan vücudundaki en büyük sindirim bezi olan karaciğer, fosfor içeren maddelerin metabolizmasında öncü rol oynar. Paratiroid hormonları ve D vitamini de bu süreçleri etkiler. Yetişkinler için elementin günlük ihtiyacı, çocuklar ve ergenler için 1.0-2.0 gramdır - 2.5 g'a kadar Fosfor, kolayca sindirilebilir tuzlar şeklinde ve ayrıca protein ve karbonhidratlı komplekslerde insan vücuduna gıda ile girer.
Ayçiçeği, kabak, kenevir tohumu onunla doyurulur. Tavuk karaciğeri, sığır eti, sert peynirler ve balıktaki hayvansal ürünlerde çok fazla fosfor vardır. Böbreklerin yeniden emilim fonksiyonunun ihlali, vitaminlerin yanlış kullanımı ve yiyeceklerde kalsiyum eksikliği nedeniyle vücutta aşırı fosfor oluşabilir. Fosforun insan vücudu üzerindeki olumsuz etkisi, öncelikle kardiyovasküler sistem, böbrekler ve kemik aparatındaki hasarda kendini gösterir ve ciddi metabolik bozuklukları gösterebilir.
