Fosfor v človeškem telesu: pomembnost, vpliv

Biokemija je veja biologije, ki proučuje kemijsko sestavo posameznih celic in celotnega organizma kot celote. Znano je, da skoraj 98% celične vsebnosti vključuje atome kisika, ogljika, dušika in vodika. Ti kemični elementi se imenujejo organogeni. 1,8% pade na kalij, natrij, magnezij, klor, fosfor. V človeškem telesu so del mineralnih soli in imajo videz preprostih ali kompleksnih ionov, kar zagotavlja normalen potek metabolnih reakcij. Na primer, najpomembnejše celične spojine, odgovorne za prenos dednih lastnosti - nukleinske kisline - vsebujejo ostanke anionske kisline ortofosforne kisline.

Molekule ATP, na katerih je zagotavljanje celic z energijo, Vključujejo tudi ione, ki vsebujejo fosfor. V tem članku bomo dali primere, ki potrjujejo pomembno vlogo fosforja v človeškem telesu in njegov vpliv na metabolizem.

Kovalentne polarne vezi in njihov pomen

Struktura organskih snovi, ki tvorijo živo snov, temelji na sposobnosti njihovih molekul, da tvorijo določeno vrsto kemične vezi. Imenovan je kot kovalenten polar, ki nastane med nekovinskimi atomi, povzroča osnovne kemijske lastnosti spojin. Biokemija, ki preučuje sestavo molekul snovi, ki vstopajo v rastlinske celice, glive, živali, so ugotovile njihovo kemično sestavo. Izkazalo se je, da poleg dušika, ogljika, kisika, vključujejo tudi fosfor. V človeškem telesu se ne pojavlja v prostem stanju, saj je zelo strupena snov. Zato je v živih sistemih element v obliki anionov meta-, orto- ali pirofosforne kisline, ki imajo sposobnost oblikovanja vezi s kovinskimi kationi. V katerih snovem celice se lahko srečajo?

Fosfor v kompleksnih organskih molekulah

Beljakovine kostni sistem, Hormoni, vitamini in lipidi tvorijo kompleksne spojine s kompleksnimi ioni, ki vsebujejo fosfor. V človeškem telesu so kompleksne spojine - fosfolipidi in fosfoproteini, ki so del molekul biološko aktivnih snovi - encimov in steroidov. Kovalentne polarne vezi v nukleotidih DNA in RNK omogočajo nastanek fosfodiesternih vezi v verigah nukleinske kisline. Zakaj potrebujemo fosfor v človeškem telesu in kakšne so njegove funkcije v metabolizmu? Prvič, to vprašanje obravnavajte na celični ravni organizacije.

Mesto fosforja v elementarni sestavi celice

Glede na vsebnost citoplazme in organelov (0,2-1%) je nemetal na četrtem mestu po organogenih elementih. Najbolj nasičene spojine fosforjevih celic mišičnega sistema - osteociti, snov zobnega tkiva - dentin. Njihova vsebina v nevronih in nevroglicah, katere sestavlja živčni sistem, je super. fosforjevih atomov, ki jih vsebujejo membranskih proteinov, nukleinskih kislin in energije snovi - adenozin trifosfat ATP in reducirana oblika nikotinamiddinukleotidfosfata - NADP x H₂. Kot vidimo, v človeškem telesu fosfor vsebuje vse bistveno pomembne strukture: celice, tkiva in fiziološki sistemi.

Znano je, da je stopnja homeostaze celice, ki je odprt biološki sistem, odvisna od koncentracije različnih ionov v hialoplazmi in medceličnem tekočini. Kakšna je funkcija fosforja pri ohranjanju stalnosti notranjega okolja človeškega telesa?

Buffer sistem

Zaradi lastnosti polprepustnosti skozi zunanjo membrano različne celice neprestano vstopajo v celico, katere velika koncentracija lahko negativno vpliva na njegovo vitalno aktivnost. Za nevtralizacijo prebitek strupenih ionov, citoplazmo, skupaj z natrijem kationov, kalij, kalcij, vsebuje kislih ostankov karbonat, sulfit, in fosforjeve kisline. Lahko reagirajo s prebitkom iona, ujetih v celico, in spremljajo konstantnost znotrajceličnih vsebin. Puferski sistem, poleg šibkih kislinskih ionov, nujno vključuje tudi anione NRO₄^2- in H₂RO₄^-, ki vsebujejo fosfor. V človeškem telesu kot del varovalnega sistema zagotavlja fiziološko normalen potek metabolnih reakcij na celični ravni.

Oksidativna fosforilacija

Cepitev organskih spojin v celici se imenuje aerobno dihanje. Mesto njenega gospodarstva je mitohondrija. Na notranjih grebenih - kristalih organelov - se nahajajo encimski kompleksi. ATP-as sistem na primer vsebuje molekule transporta elektronov. Zaradi reakcije s pomočjo encimov iz ADP in molekul prostih fosforjeve kisline sintetizirajo ATP kataliziranih - univerzalni energijske celice sredstvo porabi za njihovo razmnoževanje, rast gibanju. Njegova formacija je lahko predstavljena v obliki poenostavljene reakcijske sheme: ADP + Φ = ATP. Nato se molekule adenozin trifosforne kisline kopičijo v citoplazmi. Služi kot vir energije za opravljanje mehanskega dela, na primer v mišičnem sistemu in v reakcijah plastičnega metabolizma. Zato ima fosfor v človeškem telesu vodilno vlogo pri procesih energetske izmenjave.

Fosfodiesterne vezi molekul dednosti

Visoka vsebnost atomskega fosforja se zabeleži v celičnem jedru, ker je element del nukleinskih kislin. Odkrili so jih v 19. stoletju švicarski znanstvenik F. Micheler, ki so biopolimeri in sestavljajo monomeri - nukleotidi. Fosfor je prisoten tako v sami purinu kot pirimidinu, in v vezi, ki tvorijo verige RNK in nadkrito DNA. Monomeri nukleinske kisline, ki lahko tvorijo strukturo polimera, ki ga proizvaja kovalentne vezi med pentoza ostankov in fosforne kisline, ki leži nukleotidov. Imenujejo se fosfodiester. Uničenje DNA in RNK molekul, ki se pojavijo v človeških celicah pod vplivom trde gama sevanja ali zastrupitve s strupenimi snovmi, se pojavi zaradi zloma fosfodiesternih vezi. Celice vodi do smrti.

Biološke membrane

Strukture, ki omejujejo notranjo vsebino celice, imajo v svoji sestavi tudi fosfor. V človeškem telesu najdemo do 40% suhe telesne mase v spojinah, ki vsebujejo fosfolipide in fosfoproteine. So glavne sestavine membranske plasti, v kateri so tudi snovi, kot so beljakovine in ogljikovi hidrati. Visoka vsebnost fosforja je značilna za ovojnice nevrocesov in njihove procese - dendrite in aksone. Fosfolipidi dajejo plastičnost membranam in zaradi prisotnosti molekul holesterola prisotna tudi moč. Prav tako igrajo vlogo sekundarnih mediatorjev - signalnih molekul, ki so aktivatorji efektorskih proteinov, vključenih v izvajanje živčnega impulza.

Obščitnične žleze in njihova vloga pri metabolizmu fosforja

Podobno kot grah, ki leži na obeh straneh ščitnice in ima maso po 0,5-0,8 g, obščitnice izločajo paratiroidni hormon. Uredi izmenjavo elementov, kot so kalcij in fosfor, v človeškem telesu. Njihove funkcije sestavljajo vpliv na osteocite in osteoblaste - celice kostnega sistema, ki pod vplivom hormona začnejo izločati soli fosforne kisline v zunajcelični tekočini. S hiperfunkcijo obščitničnih žlez, človeške kosti izgubijo moč, mehčajo in zlomijo, vsebnost fosforja v njih močno pade. V tem času obstaja večje tveganje zlomov hrbtenice, medenične kosti in kolka, ki ogrožajo bolnikovo življenje. Hkrati se poveča količina kalcija. To vodi k hiperkalciemiji s simptomi okvare perifernega živca in zmanjšanju tonov skeletnih mišic. Obščitnični hormon deluje na ledvice, zmanjšuje reabsorpcijo fosforjevih soli iz primarnega urina. Povečanje vsebnosti fosfatov v tkivih ledvic povzroča hiperfosfaturijo in nastanek kamna.

Mineralna sestava kostnega tkiva

Trdota, trdnost in elastičnost podpornega sistema sta odvisna od kemične sestave celic kostnega tkiva. Osteociti vsebujejo obe organske spojine, na primer beljakovinski ossein, in anorganske snovi, ki vsebujejo fosfatne soli kalcija in magnezija. S starostjo pri ljudeh, količina mineralnih sestavin, kot so hidroksilapatiti, povečuje osteocite in osteoblaste. Nenormalno mineralizacijo kosti, kopičenje kalcijevih soli in presežek fosforja v telesu pride do izgube elastičnosti in trdnosti okostja, zato starejši ljudje pogosto obstaja tveganje poškodb in zlomov.

Pretvorba fosfornih spojin v človeško telo

Največja prebavna žleza v človeškem telesu - jetra - ima vodilno vlogo pri izmenjavnih reakcijah snovi, ki vsebujejo fosfor. Hormoni obščitnice in vitamin D vplivajo tudi na te procese. Dnevna potreba za odrasle element je 1,0-2, 0 g, za otroke in mladostnike - 2,5 fosfor v obliki lahko prebavljivih soli kot tudi v kompleksov z beljakovinami in ogljikovimi hidrati v človeško telo prihaja iz hrane.

Nasičena semena sončnice, buče, konoplje. Pri proizvodih živalskega izvora je v piščančjih jetrih, govejem, trdem siru, ribah bogat fosfor. Presežek fosforja v telesu lahko nastane zaradi krvavitve reabsorpcijske funkcije ledvic, nepravilne uporabe vitaminov, pomanjkanja kalcija v hrani. Negativni učinek fosforja na človeško telo se kaže predvsem v porazu kardiovaskularnega sistema, ledvic in kostnega aparata ter lahko kaže na resne presnovne motnje.