Keemilised elemendid ja anorgaanilised ühendid organismis (0)

Keemilised elemendid ja anorgaanilised ühendid organismides
KEEMILISED ELEMENDID JA ANORGAANILISED ÜHENDID ORGANISMIDES
Elusloodusest on leitud 70...90 keemilist elementi. Organismid saavad neid peamiselt toidust ja joogiveest. Elussüsteemide talitluse jaoks hädavajalik miinimum on 27 elementi e. bioelemendid, mis on järgmised: · makrobiogeensed e organogeensed- H, C, O, N, S, P (sisaldus üle 1%). Annavad enamuse raku kuivmassist ja neist on üles ehitatud biomolekulid. Neist omakorda koosnevad rakud ja koed . Annavad kuivkaalust 98-99% ja: elava koostises on eelistatud mittemetallid ; tegu on nn kergete elementidega (st väikese aatommassiga).
· ioonsel kujul esinevad elemendid- 4 katiooni : Na, Ca, K, Mg ja 1 anioon: Cl (sisaldus 0,1-1,0%). Kindlustavad põhiliselt füsioloogiliste protsesside kulgemise.
· mikrobiogeensed ­ Fe, Mn, Co, Cu , Zn, F, B, I (sisaldus alla 0,1%) ja ultramikrobiogeensed - Mo, V, Ni, Cr, Se, Sn, As (sisaldus alla 0,0001%). Neid on %-lt vähe, aga organism vajab neid.
Arstid jagavad kõik elemendid kahte rühma: Makroelemendid ­ kõik need, mida organism saab ööpäevas üle 100 mg. Mikroelemendid ­ kõik need, mida organism saab ööpäevas alla 100 mg.
Üksikelementide bioloogiline roll
C (süsinik) ­ evolutsiooni keskne bioelement
Elu on süsinikuühendite evolutsioon ! 7 põhjust:
C on võimeline moodustama 4 stabiilset kovalentset sidet a) teiste C aatomitega; b) teiste elementide aatomitega. Need sidemed on piisavalt tugevad, kuid ensümaatiliselt saab neid lõhustada ja sünteesida. C aatomite mõõtmed on väikesed ja ka aatommass on väike. C-aatomitest võivad moodustuda :
1 Keemilised elemendid ja anorgaanilised ühendid organismides
a) sirged ahelad (nt valgud ja nukleiinhapped ); b) hargnevad ahelad (nt aminopeptiinglükeen); c) tsüklilised ahelad. 2 C aatomi vahele võivad moodustuda: a) ühekordsed sidemed; b) kaksiksidemed (nt küllastumata rasvhapetes); c) kolmiksidemed (bioloogilistes süsteemides üliharva). Nende abil tagatakse biomolekulide mitmekesisus. Ümber üksiksideme on lubatud vaba pöörlemine. Selle abil saab seletada molekulide konformatsioonilisi muutusi e see seletab molekulide eriosade ruumpaigutuse muutust. C vahelised sidemed on kindla pikkusega (kõige lühem on kolmikside). C ­ anorgaanilised ühendid Põhiliselt CO2 ­ biooksüdatsiooni lõppprodukt. Ta on organismist kergesti eemaldatav. NB! Ta ei ole mürgine! (nt limonaad). Tavaliselt jääb O2 ­te väheks. CO2 ei transpordi inimese organismis hemoglobiin (kindlustab vaid 16-20% transpordist). CO2 seondub üldvalgulise osaga, mitte heemiga. CO2 + H2O =H2CO3 = H + HCO3 (tekib ka 2H ja CO3 ) HCO3-ga toimubki transport organismis ja HCO3 kindlustab ka vere puhverdusvõime.
O (hapnik) - kuulub samuti biomolekulide ehitusse. Bioloogiline roll seosneb oksüdeerimises. Elu saab jagada kaheks suhtelt O-ga: 1. Aeroobne 2. Anaeroobne (ilma O-ta) nt osad bakterid . Paljudele anaeroobidele on O toksiline. O vabad radikaalid ­ bioloogiliselt üliaktiivsed ühendid on liitnud täiendava elektoni. Neid tekib loomuliku protsessi käigus, toodetakse fagotsüütides ja kasutatakse võõrorgaanika efektiivseks lagundamiskes. Juhul kui see protsess väljub kontrolli alt on tagajärjeks kas prekantserogeensus või muu patoloogiline seisund ( infarkt või artriit). Organism reguleerib nende taset antioksüdantidega ( vitamiin E & K).
H (vesinik) - tähtsus seisneb vesiniksidemete tekkes ja võimaldamises. Kaks põhirolli:
2 Keemilised elemendid ja anorgaanilised ühendid organismides
Moodustada H-sidemeid H ja temast elektronegatiivsema elemendi vahel (biosüsteemides H-O, H-N , HCl, HBr). Nad on biomolekulide kõrgemat järku struktuuride stabiliseerijad (nukleiinhapped, valgud, polüsahhariidid). Ühendite energeetiline väärtus seondub H-ga (mida rohkem on biomolekulis H aatomeid, seda kõrgem on selle ühendi energeetiline väärtus). Sellepärast on nt lipiidid energiarikkamad kui süsivesikud.
C,O,H kuuluvad kõikide biomolekulide koostsesse.
N (lämmastik) - on põhiliselt aminohapetes, nukleiinhapetes ja heterotsüklilistes lämmastiku-ühendites. Ta on süsinikskeleti täiendav, tugevdav ja mitmekesistav element. Kui tsüklilistes ühendites C asendub N-ga, siis selle ühendi aromaatsus säilub. See on näha lämmastikaluste puhul. Osaleb H sidemete tekkes ja leidub teda nukleotiidides, aminohapetes ja heterotsüklilistes ühendites (taimede sekundaarse ainevahetuse produktid ja loomadele aktiivse bioloogilise toimega). Alkaloidide baasil narkootilised ained (enamik looduslikke).
P ( fosfor ) - on oluline koht organismi energiavahetuses. Kaks põhirolli: Ühendid on võimelised eriliselt energiarikkaid sidemeid moodustama (makroergilised sidemed, nt ATP). Ühe sideme lagunemisel hüdolüütiliselt vabaneb u 40kJ energiat. Leidumine biomolekulide koostises kindlustab selle ühendi reaktsioonivõimelisuse (nt puhas glükoos on inertne, ainevahetusse lülitumiseks tuleb liita fosfaatrühm).
Fosforit leidub nukleotiidides, fosfolipiidides ja süsivesikute fosfoestrites. Teda saab lihast, piimatoodetest, munakollasest, merekaladest, hernestest, kapsast, teraviljadest, pähklitest jne.
S (väävel) - leidub mitmesugustes orgaanilistes ühendites (amonihapped), rohkesti on teda ka naha, küünte ja juuste valkudes. Osaleb kordsete sidemete moodustumises ja koondab ka laengutihedust molekulis sellele osale, kus ta asub. Tioolrühma (SH) bioloogiline roll: 1. Kuulub sageli lihtensüümide aktiivtsentrisse;
3 Keemilised elemendid ja anorgaanilised ühendid organismides
2. Osaleb S-S sidemete tekkes st väävlisillakeste tekkes. On vajalik valgu kolmandatjärku struktuuride stabiliseerimiseks; Leidub osade vitamiinide koostises (nt B1 ja H) ning aminohapetes ja CoE-s.
Toiduga saab väävlit lihast, subproduktidest (maks, neerud , keel), kaladest, munavalgest, teraviljadest, pähklitest ja kaunviljadest.
4