Fosfor în corpul uman: importanță, influență

Biochimia este o ramură a biologiei care studiază compoziția chimică a celulelor individuale și a întregului organism ca întreg. Se știe că aproape 98% din conținutul celular include atomi de oxigen, carbon, azot și hidrogen. Aceste elemente chimice sunt numite organogene. 1,8% cade pe potasiu, sodiu, magneziu, clor, fosfor. În corpul uman, ele fac parte din sărurile minerale și au aspectul de ioni simpli sau complexi, asigurând cursul normal al reacțiilor metabolice. De exemplu, cei mai importanți compuși ai celulelor responsabili de transmiterea trasaturilor ereditare - acizi nucleici - conțin reziduuri de acid anionic de acid ortofosforic.

Moleculele de ATP pe care furnizarea de celule cu energie, includ, de asemenea, ioni care conțin fosfor. În acest articol, vom da exemple care confirmă rolul important al fosforului în corpul uman și efectul său asupra metabolismului.

Legăturile polare covalente și semnificația lor

Structura substanțelor organice care alcătuiesc materia vii se bazează pe capacitatea moleculelor lor de a forma un anumit tip de legătură chimică. Se numește polar covalent și, care apare între atomii nemetalici, cauzează caracteristicile chimice de bază ale compușilor. Biochimia, studiind compoziția moleculelor de substanțe care intră în celulele plantelor, fungi, animale, și-a stabilit compoziția chimică. Sa dovedit că, pe lângă azot, carbon, oxigen, acestea includ fosfor. În corpul uman nu apare într-o stare liberă, deoarece este o substanță foarte toxică. Prin urmare, în sistemele vii, elementul are forma anionilor de acid meta-, orto- sau pirofosforic, care au capacitatea de a forma legături cu cationii metalici. În ce substanțe dintr-o celulă se pot întâlni?

Fosfor în molecule organice complexe

proteine sistem osos, Hormonii, vitaminele și lipidele formează compuși complexi cu ioni complexi care conțin fosfor. În corpul uman există compuși complexi - fosfolipide și fosfoproteine, care fac parte din moleculele de substanțe biologic active - enzime și steroizi. legături covalente polare nucleotide ADN și ARN permit formarea de legături fosfodiesterice în lanțuri de acid nucleic. De ce avem nevoie de fosfor în corpul uman și care sunt funcțiile sale în metabolism? Mai întâi, ia în considerare această problemă la nivel celular al organizației.

Locul fosforului în compoziția elementară a celulei

Conform conținutului din citoplasmă și organelle (0,2-1%), nemetalul este pe locul patru după elementele organogene. Cele mai saturate compuși ai celulelor fosforice ale sistemului musculo-scheletic - osteocitele, substanța țesutului dentar - dentina. Conținutul lor în neuroni și neuroglia, din care este compus sistemul nervos, este mare. atomi de fosfor conținute în proteinele de membrană, acizi nucleici și substanțe energetice - ATP adenozin trifosfat și formă redusă nikotinamiddinukleotidfosfata - NADP × H₂. După cum vedem, în organismul uman, fosforul este conținut în toate structurile vitale importante: celulele, țesuturile și sistemele fiziologice.

Se știe că nivelul de homeostazie al unei celule care este un sistem biologic deschis depinde de concentrația diferitelor ioni în hialoplasmă și fluidul intercelular. Care este funcția fosforului în menținerea constanței mediului intern al corpului uman?

Sistem tampon

Datorită proprietății semipermeabilității prin membrana exterioară, diferite substanțe intra în mod constant în celulă, concentrația ridicată a cărora poate afecta negativ activitatea sa vitală. Pentru a neutraliza excesul de ioni toxici, citoplasmă, împreună cu cationi de sodiu, potasiu, calciu, conține resturile acide carbonat, sulfit, și acizi fosforici. Ei sunt capabili să reacționeze cu un exces de ioni prinși în celulă și să monitorizeze constanța conținutului intracelular. Sistemul tampon, pe lângă ionii slabi ai acidului, include în mod necesar anionii NRO₄^2- și H₂RO₄^-, conținând fosfor. În corpul uman, ca parte a sistemului tampon, acesta oferă un curs fiziologic normal al reacțiilor metabolice la nivel celular.

Fosforilarea oxidativă

Scindarea compușilor organici din celulă se numește respirație aerobă. Locul de exploatație este mitocondria. Pe pliurile interne - cristalele de organele - se găsesc complexe enzimatice. De exemplu, sistemul ATP-as conține molecule de transport de electroni. Datorită reacțiilor catalizate de enzime din ADP și molecule de acid fosforic liber sintetizat ATP - universal agent celule de energie consumată pentru reproducere, de creștere, mișcare. Formarea sa poate fi reprezentată sub forma unei scheme simplificate de reacție: ADP + Φ = ATP. Apoi, moleculele de acid adenozin trifosforic se acumulează în citoplasmă. Acestea servesc ca sursă de energie pentru lucru mecanic, de exemplu, în sistemul muscular, și în reacțiile de schimb din plastic. În consecință, fosforul din corpul uman joacă un rol principal în procesele de schimb de energie.

Legăturile fosfodiesterale ale moleculelor de ereditate

Un conținut ridicat de fosfor atomic este înregistrat în nucleul celular, deoarece elementul este parte a acizilor nucleici. Descoperite în secolul al XIX-lea de către cercetătorul elvețian F. Micheler, ele sunt biopolimeri și constau în monomeri - nucleotide. Fosforul este prezent atât în ​​bazele purinice cât și în pirimidină, și în legăturile care formează lanțurile ARN și supercoiled ADN-ul. monomeri Acizii nucleici capabili să formeze o structură de polimer prin producerea unor legături covalente între resturile pentozo și acidul fosforic situată nucleotide adiacente. Acestea se numesc fosfodiester. Degradarea moleculelor de ADN și ARN care apar in celulele umane expuse la radiații gamma greu sau substanțe toxice datorate otrăvirii se datorează ruperii legăturilor fosfodiesterice. Aceasta duce celulele la moarte.

Membrane biologice

Structurile care limitează conținutul intern al celulei au de asemenea fosfor în compoziția lor. În organismul uman, până la 40% din greutatea corporală uscată se găsește în compușii care conțin fosfolipide și fosfoproteine. Acestea sunt principalele componente ale stratului membranar, în care există, de asemenea, substanțe precum proteinele și carbohidrații. Conținutul ridicat de fosfor este caracteristic pentru plicurile de neurocite și procesele lor - dendrite și axon. Fosfolipidele conferă plasticitate membranelor și, din cauza prezenței moleculelor de colesterol, este de asemenea prezentă rezistența. Ele joacă, de asemenea, rolul de mediatori secundari - molecule de semnalizare care sunt activatori ai proteinelor efectoare implicate în efectuarea unui impuls nervos.

Glandele paratiroide și rolul lor în metabolismul fosforului

Similar cu mazăre, situată pe ambele părți ale glandei tiroide și având o greutate de 0,5-0,8 g fiecare, glandele paratiroide secreta hormonul paratiroidian. Reglează schimbul de elemente cum ar fi calciu și fosfor în corpul uman. Funcțiile sunt efectele acestora asupra osteoblaste și osteocite - celule osoase, care sunt influențate de hormonul incep sa secrete sare a acidului fosforic în fluidul extracelular. Când hiperfuncție a glandelor paratiroide de oase umane își pierd puterea, se înmoaie și rupe în jos, conținutul de fosfor în ele scade brusc. În acest moment, există un risc mai mare de fracturi la nivelul coloanei vertebrale, oase pelvine și șold, amenințând viața pacientului. În același timp, cantitatea de calciu crește. Acest lucru duce la hipercalcemie cu simptome de afectare a nervilor periferici și o scădere a tonusului musculaturii scheletice. Hormonul paratiroidic acționează asupra rinichilor, reducând reabsorbția sărurilor de fosfor din urina primară. O creștere a conținutului de fosfați în țesuturile renale determină hiperfosfaturie și formarea de pietre.

Compoziția minerală a țesutului osos

Duritatea, rezistența și elasticitatea sistemului de susținere depind de compoziția chimică a celulelor țesutului osos. Osteocite conțin ca și compuși organici, proteine ​​de exemplu oseinei și substanțe anorganice care conțin săruri fosfat de calciu și magneziu. Cu vârsta, o persoană de componente minerale, cum ar fi hidroxilapatite în osteocite și crește osteoblaste. Anormală a mineralizării osoase, acumularea de săruri de calciu și fosfor în exces în organism duce la pierderea de elasticitate și rezistență a scheletului, astfel încât persoanele în vârstă de multe ori sunt expuse riscului de leziuni si fracturi.

Conversia compușilor de fosfor în corpul uman

Cea mai mare glandă digestivă din corpul uman - ficatul - joacă un rol principal în reacțiile de schimb ale substanțelor care conțin fosfor. Hormoni ai glandei paratiroide și vitamina D afectează de asemenea aceste procese. Necesarul zilnic pentru elementul adult este 1,0-2, 0 grame, pentru copii și adolescenți - 2.5 Fosforul sub formă de săruri ușor digerabile precum și în complexe cu proteine ​​și carbohidrați în corpul uman provine din alimente.

Semințe saturate de floarea soarelui, dovleac, cânepă. În produsele de origine animală, fosforul este bogat în ficat de pui, carne de vită, soiuri de brânză tare, pește. Excesul de fosfor in organism poate duce la tulburări reabsorbtsionnoy funcției renale, vitamine de abuz, deficit de calciu în produsele alimentare. Efectul negativ al fosforului asupra corpului uman se manifestă în primul rând în înfrângerea sistemului cardiovascular, a rinichilor și a aparatului osoas și poate indica tulburări metabolice grave.