Химический состав организма. Что входит в химический состав организма человека? Из чего состоит кровь
Основными компонентами химического состава организма человека являются белки, жиры, углеводы, вода и минеральные вещества, при этом наибольшая часть приходится на долю воды.
ВОДА. Это самое распространенное и самое аномальное соединение на земном шаре. Вода - вечный минерал, т.к. является очень стойким соединением и ее количество на земном шаре не изменяется. Вода может находиться в различных агрегатных состояниях:
Твердом;
Газообразном.
При нагревании вода закипает, превращаясь в пар, который заметно не разлагается даже при температуре 1000° С, при охлаждении вновь дает воду, а если понижать температуру дальше, то образуется лед, который при таянии снова дает воду.
Вода обладает необычайными физико-химическими свойствами, которые отличают ее от всех других веществ. Вода - принята за эталон физических констант для всех других веществ.
Вода обладает следующими свойствами, необходимыми для биологических объектов:
1. Большой теплоемкостью. Это значит, что существенное увеличение тепловой энергии вызывает лишь сравнительно небольшое повышение ее температуры. Благодаря этому биохимические процессы протекают в меньшем интервале температур;
2. Большой теплотой испарения. Энергия, необходимая молекулам воды для испарения, черпается из их окружения, таким образом, испарение сопровождается охлаждением;
3.Большой теплотой плавления;
4. Единственное вещество, обладающее в жидком состоянии боль шей плотностью, чем в твердом;
5.Большим поверхностным натяжением и когезией (так называемым слипанием молекул);
б.Многообразием участия в процессах метаболизма как peaгента:
Служит универсальным растворителем во внеклеточном, клеточном пространствах, во всех биосредах организма;
Участвует в гидролитических реакциях распада биополимеров;
Служит реагентом в анаболических процессах;
Выполняет электрон - донорную функцию для реакций.
В организме человека и животных вода распределена в нескольких жидкостных фазах. У взрослого человека количество воды составляет около 60 % массы тела, у мужчин по сравнению с женщинами содержание воды больше из-за меньшего количества жира. Из общего количества воды, принимаемого за 100 %, внутри клеток находится 55 %, во внеклеточной жидкости - 45 % . Последняя включает воду, содержащуюся в плазме крови, межклеточной жидкости, в костях и плотной соединительной ткани. Часть воды входит в состав жидкостей, секретируемых специальными клетками. Это, например, спинно-мозговая, внутриглазная жидкости, а также секреты, выделяемые железами в просвет желудочно-кишечного тракта. Всасывание воды, поступающей в составе пищи, происходит по всему желудочно-кишечному тракту. Основное же ее количество реабсорбируется в тонком кишечнике.
Выведение воды из организма осуществляется с мочой, калом, потом и при дыхании.
Почки являются основным органом выведения воды и электролитов из организма. С мочой теряется около 1,5 л воды в сутки. Эти потери условно подразделяют на обязательные и факультативные. Обязательные - составляют то наименьшее количество жидкости (0,5 л), с которой в максимальной концентрации удаляются продукты обмена. Это количество не зависит от степени гидратации организма. Факультативные или управляемые потери (0,8 - 1,3 л) варьируют в зависимости от степени гидратации организма и состояния нейроэндокринных механизмов регуляции диуреза. Потеря воды через желудочно-кишечный тракт не превышает 0,1 л в сутки. Потеря воды с потом и при дыхании составляет около 1 л в сутки. Зависит от степени гидратации организма, температуры окружающей среды, физической нагрузки.
Регуляция водно-солевого обмена обеспечивается ЦНС, эндокринной системой и почками при ведущей роли ЦНС. Повышение осмолярности плазмы через ЦНС вызывает усиленное выделение гормона задней доли гипофиза - вазопрессина, который уменьшает выведение воды из организма за счет реабсорбции воды в почечных канальцах. Вода, задерживаясь в организме, снижает осмотическое давление, вследствие чего прекращается секреция вазопрессина. Гиперпродукция гормона приводит к накоплению жидкости в организме и отекам, а гипопродукция вызывает усиленное выделение жидкости из организма, вплоть до мочеизнурения (несахарный диабет). На водный обмен влияет также гормон альдостерон, секретируемый клубочковым слоем коры надпочечников. Его действие связано с влиянием на уровень натрия в плазме крови. Снижение концентрации натрия приводит к падению осмотического давления плазмы и к усилению потери воды из организма. Гипонатриемия стимулирует секрецию альдостерона, он усиливает обратимое всасывание натрия в почках и, следовательно, способствует задержанию воды в организме. Гипернатриемия тормозит выделение альдостерона. Почки участвуют в регуляции объема воды в организме своими физиологическими функциями - процессами фильтрации и реабсорбции воды и минеральных солей, синтезом и секрецией ряда веществ. В почках продуцируется гормон ренин. Усиливается его секреция при уменьшении объема внутрисосудистой жидкости и снижении артериального давления. Ренин способствует мобилизации в сосудистое русло тканевой жидкости и нормализации артериального давления, необходимого для физиологического течения процессов фильтрации мочи в нефроне.
Общая концентрация растворенных веществ, определяющих осмоляльность жидкости (или ее осмотическое давление), практически одинакова в клетках и окружающей их внеклеточной жидкости. Однако эти жидкости принципиально отличаются друг от друга по концентрации отдельных ионов, что имеет большое значение для нормального функционирования живых клеток.
МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, Элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности различных клеток и организмов, называют биогенными элементами. Основу живых систем составляют только семь элементов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера, кальций, называемых органогенами. Эти элементы составляют в организме 97,4 %. Из всех известных на сегодняшний день элементов только для 24 установлена биогенность.
Все минеральные вещества, содержащиеся в организме человека, можно разделить на 4 группы:
1.Макробиогенные - содержание которых в организме выше 1 % (О, С, N, Н, Са, Р);
2.Олигобиогенные - содержание которых от 0,1 до 1 % (К, Na, Cl, S, Mg, Fe);
3. Микробиогенные - содержание которых ниже 0,1 % (Zn, Mn, Со, Сu, F, Вг, I);
4.Ультрамикробиогенные - содержание которых 10 4 - 10" 6 %.
Органы человека по-разному концентрируют в себе различные химические элементы, они неравномерно распределяются по разным органам и тканям. В организме элементы могут находиться как в связанном состоянии, так и в виде свободных ионных форм.
Биологическая роль химических элементов в организме человека чрезвычайно разнообразна.
Главная функция макробиогенных элементов:
Построение тканей;
Поддержание постоянства осмотического давления;
Ионного и кислотно-основного состава.
Олигобиогенные и микробиогенные элементы, входя в состав ферментов, гормонов, витаминов, биологически активных веществ, в качестве комплексообразователей или активаторов, участвуют в процессах размножения; в обмене веществ, включая:
Тканевое дыхание,
Обезвреживание токсических веществ; влияют на процессы кроветворения; окисления - восстановления, проницаемость сосудов и тканей.
Кальций, фосфор, фтор, йод, алюминий, кремний определяют формирование костной и зубной тканей.
Содержание некоторых элементов в организме человека меняется с возрастом. Выявлено немало заболеваний, связанных с недостатком или избыточным накоплением различных биогенных элементов. Дефицит фтора вызывает кариес, дефицит йода - эндемический зоб, избыток молибдена -эндемическую подагру. Такого рода закономерности связаны с тем, что в организме человека поддерживается баланс оптимальных концентраций биогенных элементов - химический гомеостаз.
Недостаток в пищевом рационе минеральных веществ приводит к серьезным последствиям для здоровья человека. Однако, для организма вреден не только недостаток, но и избыток биогенных элементов, так как при этом нарушается химический гомеостаз. Минеральные компоненты, которые в ничтожно малых количествах являются жизненно необходимыми, при более высоких концентрациях становятся токсичными. Наряду с заболеваниями, вызванными загрязнением окружающей среды, существуют заболевания, связанные с аномальным содержанием некоторых элементов в той или иной географической зоне, называемые эндемическими. Существуют биогеохимические провинции с пониженным и повышенным содержанием в них какого-либо элемента.
Общая характеристика s-элементов. К блоку s-элементов относятся 13 элементов, общим для которых является застраивание в их атомах s-подуровня внешнего энергетического уровня. Как следует из электронных формул, элементы IA - группы (Li, Na, К, Rb, Cs, Fr) имеют на внешнем энергетическом уровне по одному s-электрону, а элементы ПА- группы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) - по два электрона. Химические свойства элементов IA и ПА групп сходны. Они являются сильными восстановителями. Элементные вещества - типичные металлы, обладающие блеском, высокой электрической проводимостью, химически весьма активны.
«Всё- химия»- выражение, которое чаще всего можно услышать от преподавателей химии в школе, тем не менее, оно правильно. Так как, в конечном счёте, абсолютно всё состоит из химических элементов. Наше тело- тоже.
1. Кислород. Он не только существенная часть вдыхаемого нами воздуха и питьевой воды, он так же занимает значимое место в нашем теле. С 65 % общей массы нашего тела, кислород, самый важный химический элемент в составе человеческого организма.
2. Углерод может похвастаться не только самым большим количеством химических соединений в периодической системе, (самые известные из них- уголь и нефть). Он так же занимает почётное второе место в нашем списке.
3. Водород, как и кислород- составной элемент воздуха и питьевой воды. И он также относится к основным компонентам человеческого тела. 10% нашего веса состоят из водорода.
4. Несмотря на то, что азот также содержится в воздухе, он более известен как теплоноситель, в жидкой форме. Всё же, его таинственно испаряющейся газы не должны вводить в заблуждение- 3 % массы нашего тела состоят из азота.
5. Даже если он и составляет всего 1,5 %, кальций- важный металл в нашем организме. Именно он придаёт прочность нашим костям и зубам.
6. Фосфор, как светящееся вещество, известен каждому. Но далеко не каждый знает, что именно благодаря фосфору в организме, происходит образование ДНК, основы человеческой жизни.
7. Калий, со скромными 0,2 %, принимает небольшое участие в процессах организма. Он относится к электролитам, в которых наше тело нуждается, прежде всего, при спорте. Его недостаток может вызвать чувство истощения и судороги.
8. Может ли сера, с её неприятным видом и запахом, быть важной для нашего организма? Да, это именно так. Сера- существенная составная часть аминокислот и коферментов.
9. Сначала сера, теперь хлор. Можно подумать, наш организм состоит из одних ядов. Разумеется, элементарного хлора в нашем теле нет, зато есть хлорид. И он для нас жизненно важен, так как, содержится, например, в плазме крови.
10. Натрий мы потребляем, прежде всего, в форме хлорида натрия, так же известного как поваренная соль. Элемент важен для защиты клеток и движения нервных сигналов.
11. Магний жизненно необходим для всех организмов на земле, естественно, для нас людей, тоже. Вопреки его незначительной части- 0,05 % массы нашего тела, недостаток магния ведет к отчётливо ощутимым последствиям: Нервозность, головные боли, усталость и судороги мышц являются только некоторыми из них.
12. Мужской организм содержит больше железа, чем женский. Одна из причин этому- разница в питании. Другая- женщины теряют железо во время менструации. Поэтому средняя масса этого элемента в человеческом теле варьирует от 2 до 5 грамм.
13. Кобальт- составная часть витамина B12, который необходим для существования человека. Передозировка кобальта ведёт к многочисленным болезням, к раковым опухолям в том числе.
14. Для микроорганизмов медь смертельна даже в незначительных количествах, но человеку она нужна для образования жизненно-важных ферментов. Тяжелый металл составляет 0,05 % массы нашего тела. Мы получаем её через овощи, шоколад и орехи.
15. Цинк относится к элементам, которые нужны всем живым существам на земле. Он важен для обмена веществ и содержится во многих важных ферментах.
16. Йод- составляющая часть гормонов тироксин и трийодтиронин, которые производит щитовидная железа. Недостаток йода может вызвать тяжёлые нарушения в обмене веществ.
17. Селен относится к незаменимым микроэлементам. В тоже время, при передозировке, он сильно токсичен, поэтому его употребление как БАД, вызывает большие дискуссии в кругах учёных.
18. До сегодняшнего дня не выяснено до конца, насколько фтор необходим для нашего организма. Неоспоримый факт- большая часть фтора содержится в костях и зубах. Фтор, как и селен, сильно токсичен при передозировке
Организм человека еще не полностью изучен. Но ученые смогли ответить на вопрос из чего состоит человеческое тело.
- Углерод может похвастаться не только самым большим количеством химических соединений в периодической системе, (самые известные из них- уголь и нефть). Он так же занимает почётное второе место в нашем списке.
- Водород , как и кислород- составной элемент воздуха и питьевой воды. И он также относится к основным компонентам человеческого тела. 10% нашего веса состоят из водорода.
- Несмотря на то, что азот также содержится в воздухе, он более известен как теплоноситель, в жидкой форме. Всё же, его таинственно испаряющейся газы не должны вводить в заблуждение- 3 % массы нашего тела состоят из азота.
- Даже если он и составляет всего 1,5 %, кальций - важный металл в нашем организме. Именно он придаёт прочность нашим костям и зубам.
- Фосфор , как светящееся вещество, известен каждому. Но далеко не каждый знает, что именно благодаря фосфору в организме, происходит образование ДНК, основы человеческой жизни.
- Калий , со скромными 0,2 %, принимает небольшое участие в процессах организма. Он относится к электролитам, в которых наше тело нуждается, прежде всего, при спорте. Его недостаток может вызвать чувство истощения и судороги.
- Может ли сера , с её неприятным видом и запахом, быть важной для нашего организма? Да, это именно так. Сера- существенная составная часть аминокислот и коферментов.
- Сначала сера, теперь хлор . Можно подумать, наш организм состоит из одних ядов. Разумеется, элементарного хлора в нашем теле нет, зато есть хлорид. И он для нас жизненно важен, так как, содержится, например, в плазме крови.
- Натрий мы потребляем, прежде всего, в форме хлорида натрия, так же известного как поваренная соль. Элемент важен для защиты клеток и движения нервных сигналов.
- Магний
жизненно необходим для всех организмов на земле, естественно, для нас людей, тоже.
Вопреки его незначительной части- 0,05 % массы нашего тела, недостаток магния ведет к отчётливо ощутимым последствиям: Нервозность, головные боли, усталость и судороги мышц являются только некоторыми из них. - Мужской организм содержит больше железа , чем женский. Одна из причин этому- разница в питании. Другая- женщины теряют железо во время менструации. Поэтому средняя масса этого элемента в человеческом теле варьирует от 2 до 5 грамм.
- Кобальт - составная часть витамина B12, который необходим для существования человека. Передозировка кобальта ведёт к многочисленным болезням, к раковым опухолям в том числе.
- Для микроорганизмов медь смертельна даже в незначительных количествах, но человеку она нужна для образования жизненно-важных ферментов. Тяжелый металл составляет 0,05 % массы нашего тела. Мы получаем её через овощи, шоколад и орехи.
- Цинк относится к элементам, которые нужны всем живым существам на земле. Он важен для обмена веществ и содержится во многих важных ферментах.
- Йод - составляющая часть гормонов тироксин и трийодтиронин, которые производит щитовидная железа. Недостаток йода может вызвать тяжёлые нарушения в обмене веществ.
- Селен относится к незаменимым микроэлементам. В тоже время, при передозировке, он сильно токсичен, поэтому его употребление как БАД, вызывает большие дискуссии в кругах учёных.
- До сегодняшнего дня не выяснено до конца, насколько фтор необходим для нашего организма. Неоспоримый факт- большая часть фтора содержится в костях и зубах. Фтор, как и селен, сильно токсичен при передозировке.
Говорят, жизнь - «это форма существования белковых тел». Другими словами, человек - это тоже белковое тело. Что это значит? Почему именно белковые, а не какие-нибудь другие? Что такое белок? Живое и неживое состоит из одних и тех же химических соединений. Белок - это определенным образом упорядоченный набор аминокислот. Аминокислоты широко распространены в природе. Известно около 80 их видрв. Но в состав белков входит только двадцать. Двадцать аминокислот дали жизнь всему живому. Элементарный состав аминокислот хорошо известен. Он включает атомы углерода, водорода, кислорода и азота.
Среди всех химических элементов углерод был, пожалуй, первым элементом, с которым соприкоснулся человек. Древесный уголь - тоже углерод, равно как графит и алмаз. Но основная заслуга углерода - не драгоценные камни, не уголь и нефть, а зарождение жизни.
Водород - то вещество, из которого строились звезды. Он есть и в человеке. Водород, соединяясь с горючим кислородом, образует воду, из которой на 2/3 состоим и мы. Практически все биохимические реакции внутри живых клеток протекают в водных растворах. Тело человека на 60-85 % состоит из воды. Чем моложе организм, тем он богаче водой.
Месячный эмбрион состоит на 97 % из воды, новорожденный - на 75-80 %. В пожилых людях содержание воды - 57 и менее процентов.
В разных тканях содержание воды различно. Кровь, к примеру, жидкая, водянистая ткань. Много воды содержит печень, почки, мышцы (75-80 %). Бедные водой кости (15-30 %) и особенно жировая ткань (10-12 %). Каждая живая клетка организма человека содержит живительный водный раствор различных питательных веществ.
«Азот» в переводе с греческого «нежизненный». Однако это далеко не так. На долю азота приходится около 3 % массы человеческого тела. Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла, гормонов, многих витаминов. Его большее значение для организма нашло отражение в слове «витамин» вита - «жизнь» и амин - «содержащий азот». И хотя, как оказалось, не все витамины содержат азот, но слово прочно закрепилось, укоренилось, вошло в обиход.
Это не единственные вещества, входящие в состав клеток. В человеке также есть немного железа; больше 1 кг кальция (фосфаты и карбонаты Са3 (РО4)2 и СаСО3 - основные минеральные вещества костей скелета); фосфор (в костях, мышцах, в мозговой ткани и нервах), калий, магний, медь, сера и др. В целом, клетка состоит из 1,5 млн атомов семидесяти с лишним химических элементов. Четыре из них можно назвать жизнеобразующими (углерод, водород, кислород и азот), шесть встречаются в большом количестве и обеспечивают жизнедеятельность организма. Это уже упомянутые кальций, фосфор, сера, натрий, кремний, хлор. В состав клетки входят даже некоторые редкие элементы таблицы Менделеева. Трудно поверить, что появление их случайно.
Железо - один из важнейших элементов жизни. Именно благодаря наличию в организме железа кровь приобретает красный цвет. Железо также определяет основное свойство крови связывать и отдавать кислород. Эту функцию выполняет гемоглобин. Его недостаток вызывает опасное заболевание - лейкемию, или белокровие.
Соли кальция способствуют свертыванию крови, управляют проницаемостью клеточных мембран и нервно-мышечным возбуждением, активизируют действие некоторых ферментов. Именно ионы кальция первыми реагируют на изменение электромагнитного поля и участвуют в тончайшей нейрогормональной регуляции.
В теле человека содержится около 4,5 кг фосфора, чаще всего в соединении с кальцием. Большая часть этого количества приходится на кости - примерно 4,4 кг, приблизительно 150 г (чуть больше обычной пачки чая) - на мышцы, 12 г содержится в нервной и мозговой ткани.
Фосфор принимает непосредственное участие почти во всех жизненно важных реакциях в организме. С фосфором связаны явления иммунитета, процесс развития и роста, проницаемость клеток и т. д. Это неудивительно, ведь фосфор входит в состав ДНК и РНК.
Химические элементы входящие в состав клеток человека
| Химические элементы, входящие в состав клеток | Содержание в % |
| Первая группа | |
| кислород | 65-75 |
| углерод | 15-18 |
| водород | 8-10 |
| азот | 1,5-3,0 |
| Вторая группа | |
| кальций | 0,04-2,00 |
| фосфор | 0,20-1,00 |
| калий | 0,15-0,40 |
| сера | 0,15-0,20 |
| хлор | 0,05-0,10 |
| магний | 0,02-0,03 |
| натрий | 0,02-0,03 |
| железо | 0,01-0,015 |
| Третья группа | |
| цинк | 0,0003 |
| медь | 0,0002 |
| фтор | 0,0001 |
| йод | 0,0001 |
Первая группа - это элементы, которые необходимы людям в первую очередь.
Вторая группа в общей сложности составляет не более 2 % от массы всего организма.
Третья группа - микроэлементы. В живой клетке таких элементов очень мало, однако без них невозможно нормальное функционирование организма.
Сахара, углеводы, жиры, гормоны и ферменты - все, что ни есть в организме, как бы сложно оно не называлось, - все это соединения упомянутых исходных элементов. Даже трудно выговариваемая дезоксирибонуклеиновая кислота состоит из углерода, водорода (сахара), фосфорной кислоты и азотного основания.
Хочется подчеркнуть различие в назначении углеводов, жиров и белков как компонентов пищи. Жиры и углеводы важны как источники энергии для организма, белки же - его основной строительный материал.
Углеводы и жиры откладываются про запас. Белки - нет. Они поступают во все клетки организма, где претерпевают соответствующие превращения.
Нет похожих записей.
