Biokimia ialah cabang biologi yang mengkaji komposisi kimia kedua-dua sel individu dan keseluruhan organisma. Adalah diketahui bahawa hampir 98% kandungan selular termasuk oksigen, karbon, nitrogen dan atom hidrogen. Unsur kimia ini dipanggil organogenik. 1.8% jatuh pada kalium, natrium, magnesium, klorin, fosforus. Dalam tubuh manusia, ia adalah sebahagian daripada garam mineral dan mempunyai bentuk ion ringkas atau kompleks, memastikan tindak balas metabolik yang normal. Contohnya, sebatian sel yang paling penting yang bertanggungjawab untuk penghantaran sifat keturunan - asid nukleik - mengandungi anion sisa asid asid ortofosforik.
Ion yang mengandungi fosforus juga termasuk dalam molekul ATP, yang bergantung kepada penyediaan sel dengan tenaga. Dalam artikel ini, kami akan memberikan contoh yang mengesahkan yang pentingperanan fosforus dalam tubuh manusia dan kesannya terhadap metabolisme.
Ikatan polar kovalen dan maknanya
Asas struktur bahan organik yang membentuk bahan hidup ialah keupayaan molekulnya membentuk sejenis ikatan kimia. Ia dipanggil polar kovalen dan, yang timbul di antara atom bukan logam, menentukan ciri kimia utama sebatian. Biokimia, mengkaji komposisi molekul bahan yang memasuki sel tumbuhan, kulat, haiwan, membentuk komposisi kimia mereka. Ternyata, sebagai tambahan kepada nitrogen, karbon, oksigen, mereka juga termasuk fosforus. Dalam tubuh manusia, ia tidak berlaku dalam keadaan bebas, kerana ia adalah bahan yang sangat toksik. Oleh itu, dalam sistem hidup, unsur mempunyai bentuk anion meta-, orto- atau asid pyrophosphoric, yang mempunyai keupayaan untuk membentuk ikatan dengan kation logam. Dalam apa bahan sel boleh didapati?
Fosforus dalam molekul organik kompleks
Protein sistem rangka, hormon, vitamin dan lipid membentuk sebatian kompleks dengan ion kompleks yang mengandungi fosforus. Dalam tubuh manusia terdapat sebatian kompleks - fosfolipid dan fosfoprotein, yang merupakan sebahagian daripada molekul bahan aktif biologi - enzim dan steroid. Ikatan polar kovalen dalam nukleotida DNA dan RNA menyediakan pembentukan ikatan fosfodiester dalam rantai asid nukleik. Mengapakah fosforus diperlukan dalam tubuh manusia dan apakah fungsinya dalam metabolisme? Mari kita pertimbangkan dahulu soalan ini di peringkat selular organisasi.
Tempat fosforus dalam komposisi unsur sel
Mengikut kandungan dalam sitoplasma dan organel (0.2-1%), bukan logam berada di tempat keempat selepas unsur organogenik. Yang paling tepu dengan sebatian fosforus ialah sel-sel sistem muskuloskeletal - osteosit, bahan tisu pergigian - dentin. Kandungannya tinggi dalam neuron dan neuroglia, yang membentuk sistem saraf. Atom fosforus ditemui dalam protein membran, asid nukleik dan bahan intensif tenaga - ATP adenosin asid trifosforik dan dalam bentuk terkurang nikotinamida dinukleotida fosfat - NADP×H2. Seperti yang anda lihat, dalam tubuh manusia, fosforus terdapat dalam semua struktur penting: sel, tisu, sistem fisiologi.
Adalah diketahui bahawa tahap homeostasis sel, yang merupakan sistem biologi terbuka, bergantung kepada kepekatan pelbagai ion dalam hyaloplasma dan cecair antara sel. Apakah fungsi fosforus dalam mengekalkan kestabilan persekitaran dalaman tubuh manusia?
Sistem penimbal
Disebabkan oleh sifat separa kebolehtelapan melalui membran luar, pelbagai bahan sentiasa memasuki sel, kepekatan tinggi yang boleh menjejaskan aktiviti pentingnya. Untuk meneutralkan lebihan ion toksik, sitoplasma, bersama-sama dengan natrium, kalium, kation kalsium, mengandungi sisa asid karbonat, sulfit dan asid fosforik. Mereka mampu bertindak balas dengan lebihan ion yang telah memasuki sel dan mengawal ketekalan kandungan intrasel. Sistem penimbal, sebagai tambahan kepada ion asid lemah, semestinya termasuk anionNRO42- dan N2RO4 - mengandungi fosforus. Dalam tubuh manusia, sebagai sebahagian daripada sistem penampan, ia memastikan perjalanan fisiologi normal tindak balas metabolik pada tahap selular.
Fosforilasi oksidatif
Pemecahan sebatian organik dalam sel dipanggil respirasi aerobik. Lokasinya ialah mitokondria. Kompleks enzim terletak pada lipatan dalaman - krista organel. Sebagai contoh, sistem ATP-ase mengandungi molekul pembawa elektron. Terima kasih kepada tindak balas yang dimangkin oleh enzim, ATP disintesis daripada ADP dan molekul bebas asid fosforik - bahan tenaga sejagat sel, yang dibelanjakan untuk pembiakan, pertumbuhan dan pergerakannya. Pembentukannya boleh diwakili sebagai skema tindak balas yang dipermudahkan: ADP + F=ATP. Kemudian molekul asid trifosforik adenosin terkumpul di dalam sitoplasma. Mereka berfungsi sebagai sumber tenaga untuk melakukan kerja mekanikal, contohnya, dalam sistem otot dan dalam tindak balas pertukaran plastik. Akibatnya, fosforus dalam tubuh manusia memainkan peranan utama dalam metabolisme tenaga.
Ikatan fosfodiester molekul keturunan
Kandungan fosforus atom yang tinggi direkodkan dalam nukleus sel, kerana unsur tersebut adalah sebahagian daripada asid nukleik. Ditemui pada abad ke-19 oleh saintis Switzerland F. Miescher, ia adalah biopolimer dan terdiri daripada monomer - nukleotida. Fosforus hadirbaik dalam bes purin dan pirimidin sendiri, dan dalam ikatan yang membentuk rantai RNA dan supergegelung DNA. Monomer asid nukleik mampu membentuk struktur polimer disebabkan oleh kemunculan ikatan kovalen antara sisa pentosa dan asid fosforik nukleotida bersebelahan. Mereka dipanggil fosfodiester. Pemusnahan molekul DNA dan RNA yang berlaku dalam sel manusia di bawah pengaruh sinaran gamma keras atau akibat keracunan dengan bahan toksik berlaku akibat pemecahan ikatan fosfodiester. Ia menyebabkan sel mati.
Membran biologi
Struktur yang mengehadkan kandungan dalaman sel juga mengandungi fosforus. Dalam tubuh manusia, sehingga 40% berat badan kering jatuh pada sebatian yang mengandungi fosfolipid dan fosfoprotein. Mereka adalah komponen utama lapisan membran, yang juga mengandungi bahan seperti protein dan karbohidrat. Kandungan fosforus yang tinggi adalah ciri membran neurosit dan prosesnya - dendrit dan akson. Fosfolipid memberikan keplastikan membran, dan kerana kehadiran molekul kolesterol, juga kekuatan. Mereka juga memainkan peranan sebagai utusan kedua - molekul isyarat yang merupakan pengaktif protein efektor yang terlibat dalam pengaliran impuls saraf.
Kelenjar paratiroid dan peranannya dalam metabolisme fosforus
Menyerupai kacang, terletak pada kedua-dua lobus kelenjar tiroid dan seberat 0.5-0.8 g setiap satu, kelenjar paratiroid merembeskan hormon paratiroid. Ia mengawal pertukaran unsur sepertikalsium dan fosforus dalam tubuh manusia. Fungsi mereka adalah untuk bertindak pada osteosit dan osteoblas - sel-sel sistem rangka, yang, di bawah pengaruh hormon, mula melepaskan garam asid fosforik ke dalam cecair ekstraselular. Dengan hiperfungsi kelenjar paratiroid, tulang manusia kehilangan kekuatan, melembutkan dan runtuh, kandungan fosforus di dalamnya turun dengan mendadak. Pada masa ini, risiko patah tulang belakang, tulang pelvis dan pinggul, yang mengancam nyawa pesakit, meningkat. Pada masa yang sama, jumlah kalsium meningkat. Ini membawa kepada hiperkalsemia dengan gejala kerosakan saraf periferi dan penurunan dalam nada otot rangka. Hormon paratiroid juga bertindak pada buah pinggang, mengurangkan penyerapan semula garam fosforus daripada air kencing primer. Peningkatan fosfat dalam tisu buah pinggang menyebabkan hiperphosphaturia dan pembentukan batu.
Komposisi mineral tulang
Kekerasan, kekuatan dan keanjalan sistem sokongan bergantung kepada komposisi kimia sel tisu tulang. Osteosit mengandungi kedua-dua sebatian organik, seperti protein ossein, dan bahan bukan organik yang mengandungi garam kalsium dan magnesium fosfat. Apabila seseorang berumur, jumlah komponen mineral, seperti hidroksiapatit, dalam osteosit dan osteoblas meningkat. Mineralisasi tisu tulang yang tidak normal, pengumpulan garam kalsium dan fosforus berlebihan dalam tubuh manusia menyebabkan kehilangan keanjalan dan kekuatan semua bahagian rangka, jadi orang yang lebih tua lebih berkemungkinan berisiko mengalami kecederaan dan patah tulang.
Transformasi sebatian fosforus dalam badanmanusia
Kelenjar pencernaan terbesar dalam tubuh manusia - hati - memainkan peranan utama dalam metabolisme bahan yang mengandungi fosforus. Hormon paratiroid dan vitamin D juga mempengaruhi proses ini. Keperluan harian unsur untuk orang dewasa ialah 1.0-2.0 gram, untuk kanak-kanak dan remaja - sehingga 2.5 g Fosforus dalam bentuk garam yang mudah dicerna, serta dalam kompleks dengan protein dan karbohidrat, memasuki tubuh manusia dengan makanan.
Bunga matahari, labu, biji rami tepu dengannya. Terdapat banyak fosforus dalam produk haiwan dalam hati ayam, daging lembu, keju keras, dan ikan. Lebihan fosforus dalam badan boleh berlaku akibat pelanggaran fungsi penyerapan semula buah pinggang, penggunaan vitamin yang tidak betul, dan kekurangan kalsium dalam makanan. Kesan negatif fosforus pada tubuh manusia ditunjukkan terutamanya dalam kerosakan sistem kardiovaskular, buah pinggang dan alat tulang dan mungkin menunjukkan gangguan metabolik yang serius.
