Fosfor u ljudskom tijelu: važnost, utjecaj

Biokemija je grana biologije koja proučava kemijski sastav obje pojedine stanice i cijeli organizam kao cjelinu. Poznato je da gotovo 98% staničnog sadržaja uključuje atome kisika, ugljika, dušika i vodika. Ovi kemijski elementi nazivaju se organogenim. 1,8% pada na kalij, natrij, magnezij, klor, fosfor. U ljudskom tijelu, oni su dio mineralnih soli i imaju izgled jednostavnih ili složenih iona, osiguravajući normalni tijek metaboličkih reakcija. Na primjer, najvažniji ćelijevi odgovorni za prijenos nasljednih osobina - nukleinske kiseline - sadrže ostatke anionske kiseline ortofosforne kiseline.

Molekule ATP na kojima je osiguravajući stanice energijom, također uključuju ione koji sadrže fosfor. U ovom ćemo članku dati primjere koji potvrđuju važnu ulogu fosfora u ljudskom tijelu i njegov utjecaj na metabolizam.

Kovalentne polarne veze i njihovo značenje

Struktura organskih tvari koje čine živu materiju temelji se na sposobnosti njihovih molekula da oblikuju određenu vrstu kemijske veze. Naziva se kovalentnim polarnim i, nastajući između nemetalnih atoma, uzrokuje osnovna kemijska svojstva spojeva. Biokemija, proučavanje sastava molekula tvari koje ulaze u biljne stanice, gljive, životinje, uspostavile su svoj kemijski sastav. Ispalo je da osim dušika, ugljika, kisika, oni uključuju fosfor. U ljudskom tijelu, ona se ne javlja u slobodnom stanju, jer je to vrlo otrovna tvar. Stoga, u živim sustavima, element ima oblik aniona meta-, orto- ili pirofosforne kiseline, koji imaju sposobnost stvaranja veza s metalnim kationima. U kojim se tvari stanice mogu susresti?

Fosfor u složenim organskim molekulama

proteini kostiju sustava, Hormoni, vitamini i lipidi tvore složene spojeve s kompleksnim ionima koji sadrže fosfor. U ljudskom tijelu postoje složeni spojevi - fosfolipidi i fosfoproteini, koji su dio molekula biološki aktivnih tvari - enzima i steroida. Kovalentne polarne veze u nukleotidima DNA i RNA omogućuju stvaranje fosfodiesternih veza u lancima nukleinskih kiselina. Zašto nam treba fosfor u ljudskom tijelu i koje su njegove funkcije u metabolizmu? Prvo, razmotrite ovo pitanje na mobilnoj razini organizacije.

Mjesto fosfora u elementarnom sastavu stanice

Prema sadržaju citoplazme i organela (0,2-1%), nonmetal je na četvrtom mjestu nakon organskih elemenata. Najviše zasićeni spojevi fosfornih stanica mišićno-koštanog sustava - osteociti, tvar dentalnog tkiva - dentina. Njihov sadržaj u neurona i neuroglia, od kojih je živčani sustav sastavljen, je odlično. fosfora atomi u membranske proteine, nukleinske kiseline i supstance - ATP adenozin trifosfat i reducirani oblik nikotinamiddinukleotidfosfata - NADP × H₂. Kao što vidimo, u ljudskom tijelu fosfor se nalazi u svim vitalno važnim strukturama: stanicama, tkivima i fiziološkim sustavima.

Poznato je da razina homeostaze ćelije koja je otvoreni biološki sustav ovisi o koncentraciji različitih iona u hijaloplazmi i intercelularnoj tekućini. Koja je funkcija fosfora u održavanju konstanta unutarnjeg okruženja ljudskog tijela?

Pufer sustav

Zbog svojstva polupropusnosti kroz vanjsku membranu, različite tvari stalno ulaze u ćeliju, čija visoka koncentracija može nepovoljno utjecati na njezinu vitalnu aktivnost. Kako bi neutralizirao višak toksičnih iona, citoplazma, zajedno s kationima natrija, kalija, kalcija, sadrži kisele ostatke karbonata, sulfita i fosfornih kiselina. Oni su sposobni reagirati s viškom iona uhvaćeni u stanici i pratiti postojanost unutarstaničnog sadržaja. Puferski sustav, uz slabe kisele ione, nužno uključuje anione NRO₄^2- i H₂RO₄^-, koji sadrži fosfor. U ljudskom tijelu, kao dio puferskog sustava, pruža fiziološki normalni tijek metaboličkih reakcija na staničnoj razini.

Oksidativna fosforilacija

Cijepanje organskih spojeva u stanici naziva se aerobno disanje. Mjesto zadržavanja je mitohondrija. Na unutarnjim nabora - kristali organela - nalaze se enzimski kompleksi. Na primjer, sustav ATP-a sadrži molekule transporta elektrona. Zbog reakcija katalizira enzima iz ADP i slobodne molekule fosforne kiseline sintetizirati ATP - univerzalni energije stanice sredstvo potroši za njihovu reprodukciju, rast pokreta. Njegova formacija može se predstaviti u obliku pojednostavljene sheme reakcije: ADP + Φ = ATP. Tada se molekule adenozin trifosforne kiseline akumuliraju u citoplazmi. Oni služe kao izvor energije za obavljanje mehaničkog rada, na primjer, u mišićnom sustavu i reakcijama plastičnog metabolizma. Slijedom toga, fosfor u ljudskom tijelu igra vodeću ulogu u procesima razmjene energije.

Fosfodiesterske veze molekula nasljeđivanja

Visok sadržaj atomskog fosfora zabilježen je u stanici, budući da je element dio nukleinskih kiselina. Otkriveni u 19. stoljeću od strane švicarskog znanstvenika F. Micheler, oni su biopolimeri i sastoje se od monomera - nukleotida. Fosfor je prisutan i u samim purinima i pirimidinskim bazama, te u vezama koje tvore RNA lance i superokoloirane DNK. monomeri nukleinske kiseline mogu stvoriti polimerne strukture zbog nastanka kovalentnih veza između pentoza i ostataka fosforne kiseline s brojem lažnih nukleotida. Pozvani su fosfodiesterom. Razaranje DNA i RNA molekula koje se javljaju u ljudskim stanicama pod utjecajem tvrdog gama zračenja ili trovanja otrovnim tvarima, javlja se zbog puknuća fosfodiesternih veza. Ona vodi stanice do smrti.

Biološke membrane

Strukture koje ograničavaju unutarnji sadržaj ćelije također imaju fosfor u svom sastavu. U ljudskom tijelu, do 40% suhe tjelesne težine nalazi se u spojevima koji sadrže fosfolipide i fosfoproteine. Oni su glavni sastojci membranskog sloja, u kojima postoje i tvari kao što su proteini i ugljikohidrati. Visok sadržaj fosfora je karakterističan za omotnice neurocita i njihove procese - dendriti i akson. Fosfolipidi daju plastičnost membranama, a zbog prisustva molekula kolesterola prisutna je i jačina. Oni također igraju ulogu sekundarnih medijatora - signalnih molekula koje su aktivatori efektorskih proteina uključeni u provođenje živčanog impulsa.

Paratireoidne žlijezde i njihova uloga u metabolizmu fosfora

Slično kao graška, leži na objema stranama štitne žlijezde i ima težinu od 0,5-0,8 g svaki, paratireoidnih žlijezda luči paratiroidni hormon. Ona regulira razmjenu elemenata kao što su kalcij i fosfor u ljudskom tijelu. Njihove funkcije sastoje se od utjecaja na osteocite i osteoblaste - stanice koštanog sustava, koje pod utjecajem hormona počinju lučiti soli fosforne kiseline u izvanstaničnoj tekućini. Uz hiperfunkciju paratireoidnih žlijezda, ljudske kosti gube snagu, omekšavaju i raspadaju, sadržaj fosfora u njima pada naglo. U ovom trenutku postoji veći rizik od prijeloma u kralježnici, zdjeličnih kostiju i kuka, prijeteći životu pacijenta. Istodobno se povećava količina kalcija. To dovodi do hiperkalcemije s simptomima oštećenja perifernih živaca i smanjenjem tonova mišića skeleta. Paratiroidni hormon djeluje na bubrege, smanjujući reapsorpciju soli fosfora iz primarnog urina. Povećanje sadržaja fosfata u bubrežnom tkivu uzrokuje hiperfosforaturu i stvaranje kamena.

Mineralni sastav koštanog tkiva

Tvrdoća, čvrstoća i elastičnost sustava podrške ovisi o kemijskom sastavu stanica koštanog tkiva. Osteocite sadržavati organske spojeve, npr ossein proteina, i anorganske tvari koje sadrže fosfat soli kalcija i magnezija. S dobi kod ljudi, količina mineralnih komponenti, poput hidroksilapatita, povećava se u osteocitima i osteoblastima. Nenormalan mineralizacija kostiju, akumulacija soli kalcija i višak fosfora u tijelu dovodi do gubitka elastičnosti i čvrstoće skeleta, tako da starije osobe često su u opasnosti od ozljeda i prijeloma.

Pretvorba fosfornih spojeva u ljudsko tijelo

Najveća probavna žlijezda u ljudskom tijelu - jetra - ima vodeću ulogu u reakcijama razmjene tvari koje sadrže fosfor. Hormoni paratireidnih žlijezda i vitamin D također utječu na te procese. Dnevni uvjet za odrasle elementa 1,0-2, 0 grama, za djecu i mlade - 2,5 fosfora u obliku lako probavljivih soli, kao i na komplekse s proteinima i ugljikohidratima u ljudskom tijelu dolazi iz hrane.

Zasićene sjemenke suncokreta, bundeve, konoplje. U proizvodima životinjskog podrijetla fosfor je u izobilju u piličkoj jetri, govedini, sorti tvrdog sira, ribi. Višak fosfora u tijelu može nastati zbog kršenja reapsorpcijske funkcije bubrega, nepravilnog korištenja vitamina, nedostatka kalcija u hrani. Negativni učinak fosfora na ljudsko tijelo prvenstveno se očituje u porazu kardiovaskularnog sustava, bubrega i koštanog aparata i može ukazivati ​​na ozbiljne metaboličke poremećaje.