Biokimyo - alohida hujayralar va butun organizmning kimyoviy tarkibini o'rganadigan biologiya bo'limi. Ma'lumki, hujayra tarkibining deyarli 98% kislorod, uglerod, azot va vodorod atomlarini o'z ichiga oladi. Ushbu kimyoviy elementlar organogen deb ataladi. 1,8% kaliy, natriy, magniy, xlor, fosforga to'g'ri keladi. Inson tanasida ular mineral tuzlarning bir qismi bo'lib, oddiy yoki murakkab ionlar shaklida bo'lib, metabolik reaktsiyalarning normal borishini ta'minlaydi. Masalan, irsiy belgilarning uzatilishi uchun mas'ul bo'lgan eng muhim hujayra birikmalari - nuklein kislotalar - ortofosfor kislotasi kislota qoldiqlarining anionlarini o'z ichiga oladi.
Fosfor o'z ichiga olgan ionlar ham ATP molekulalariga kiradi, hujayralarni energiya bilan ta'minlash ularga bog'liq. Ushbu maqolada biz muhimligini tasdiqlovchi misollar keltiramizFosforning inson organizmidagi roli va uning metabolizmga ta'siri.
Kovalent qutbli bog'lanishlar va ularning ma'nosi
Tirik materiyani tashkil etuvchi organik moddalar tuzilishining asosi ularning molekulalarining ma'lum turdagi kimyoviy bog'lanish hosil qilish qobiliyatidir. U kovalent qutbli deb ataladi va metall bo'lmaganlar atomlari orasida paydo bo'lib, birikmalarning asosiy kimyoviy xususiyatlarini aniqlaydi. Biokimyo o'simliklar, zamburug'lar, hayvonlar hujayralariga kiradigan moddalar molekulalarining tarkibini o'rganib, ularning kimyoviy tarkibini o'rnatdi. Ma'lum bo'lishicha, ularda azot, uglerod, kisloroddan tashqari fosfor ham bor. Inson tanasida u erkin holatda bo'lmaydi, chunki u juda zaharli moddadir. Shuning uchun tirik tizimlarda element metall kationlari bilan bog'lanish qobiliyatiga ega bo'lgan meta-, orto- yoki pirofosfor kislotasining anionlari shakliga ega. Ular hujayraning qaysi moddalarida uchraydi?
Murakkab organik molekulalardagi fosfor
Skelet tizimining oqsillari, gormonlar, vitaminlar va lipidlar fosforli kompleks ionlari bilan murakkab birikmalar hosil qiladi. Inson tanasida biologik faol moddalar - fermentlar va steroidlar molekulalarining bir qismi bo'lgan murakkab birikmalar - fosfolipidlar va fosfoproteinlar mavjud. DNK va RNK nukleotidlaridagi kovalent qutbli bog'lanishlar nuklein kislota zanjirlarida fosfodiester bog'lanishlar hosil bo'lishini ta'minlaydi. Fosfor inson organizmiga nima uchun kerak va uning metabolizmdagi vazifalari qanday? Keling, avval bu savolni tashkilotning uyali darajasida ko'rib chiqaylik.
Fosforning hujayraning elementar tarkibidagi oʻrni
Sitoplazma va organellalar tarkibiga ko'ra (0,2-1%), metall bo'lmaganlar organogen elementlardan keyin to'rtinchi o'rinda turadi. Fosfor birikmalari bilan eng ko'p to'yingan mushak-skelet tizimining hujayralari - osteotsitlar, tish to'qimalarining moddasi - dentin. Ularning tarkibi asab tizimini tashkil etuvchi neyronlar va neyrogliyalarda yuqori. Fosfor atomlari membrana oqsillari, nuklein kislotalar va energiyani ko'p talab qiluvchi moddalar - ATP adenozin trifosfor kislotasi va nikotinamid dinukleotid fosfatning qaytarilgan shaklida - NADP×H2 tarkibida mavjud. Ko'rib turganingizdek, inson tanasida fosfor barcha hayotiy tuzilmalarda mavjud: hujayralar, to'qimalar, fiziologik tizimlar.
Ma'lumki, ochiq biologik tizim bo'lgan hujayraning gomeostaz darajasi gialoplazma va hujayralararo suyuqlikdagi turli ionlarning konsentratsiyasiga bog'liq. Fosforning inson tanasining ichki muhitining doimiyligini saqlashda qanday vazifasi bor?
Bufer tizimi
Tashqi membrana orqali yarim o'tkazuvchanlik xususiyati tufayli hujayra ichiga doimo turli moddalar kiradi, ularning yuqori konsentratsiyasi uning hayotiy faoliyatiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin. Zaharli ionlarning ortiqcha qismini zararsizlantirish uchun sitoplazma natriy, kaliy, k altsiy kationlari bilan birga karbonat, sulfit va fosfor kislotalarining kislota qoldiqlarini o'z ichiga oladi. Ular hujayra ichiga kirgan ortiqcha ionlar bilan reaksiyaga kirisha oladi va hujayra ichidagi tarkibning doimiyligini nazorat qiladi. Bufer tizimi, kuchsiz kislotalarning ionlaridan tashqari, anionlarni ham o'z ichiga oladiNRO42- va N2RO4 - tarkibida fosfor bor. Inson tanasida bufer tizimining bir qismi sifatida u hujayra darajasida metabolik reaktsiyalarning fiziologik normal borishini ta'minlaydi.
Oksidativ fosforillanish
Hujayradagi organik birikmalarning parchalanishi aerob nafas olish deyiladi. Uning joylashgan joyi mitoxondriyadir. Ferment komplekslari ichki burmalarda - organoidlarning kristallarida joylashgan. Masalan, ATP-ase tizimi elektron tashuvchi molekulalarni o'z ichiga oladi. Fermentlar tomonidan katalizlangan reaktsiyalar tufayli ATP ADP va fosfor kislotasining erkin molekulalaridan sintezlanadi - hujayralarning universal energiya moddasi, bu ularning ko'payishi, o'sishi va harakatlanishiga sarflanadi. Uning shakllanishi soddalashtirilgan reaktsiya sxemasi sifatida ifodalanishi mumkin: ADP + F=ATP. Keyin sitoplazmada adenozin trifosfor kislotasi molekulalari to'planadi. Ular mexanik ishlarni bajarish uchun energiya manbai bo'lib xizmat qiladi, masalan, mushak tizimida va plastik almashinuv reaktsiyalarida. Binobarin, inson organizmidagi fosfor energiya almashinuvida yetakchi rol o'ynaydi.
Irsiyat molekulalarining fosfodiester aloqalari
Atom fosforining yuqori miqdori hujayra yadrosida qayd etiladi, chunki element nuklein kislotalarning bir qismidir. 19-asrda Shveytsariya olimi F. Misher tomonidan kashf etilgan, ular biopolimerlar bo'lib, monomerlar - nukleotidlardan iborat. Fosfor mavjudpurin va pirimidin asoslarining o'zida ham, RNK zanjirlari va DNK superoilini hosil qiluvchi bog'larda ham. Nuklein kislota monomerlari qo'shni nukleotidlarning pentoza va fosfor kislotasi qoldiqlari o'rtasida kovalent bog'lanishlar paydo bo'lishi tufayli polimer tuzilmalarini shakllantirishga qodir. Ular fosfodiesterlar deb ataladi. Qattiq gamma nurlanish ta'sirida yoki zaharli moddalar bilan zaharlanish natijasida inson hujayralarida paydo bo'ladigan DNK va RNK molekulalarining nobud bo'lishi fosfodiester bog'lanishlarining uzilishi tufayli sodir bo'ladi. Hujayralarning nobud bo'lishiga olib keladi.
Biologik membranalar
Hujayraning ichki tarkibini cheklovchi tuzilmalarda fosfor ham mavjud. Inson tanasida quruq tana vaznining 40% gacha fosfolipidlar va fosfoproteinlarni o'z ichiga olgan birikmalarga to'g'ri keladi. Ular membrana qatlamining asosiy tarkibiy qismlari bo'lib, ular tarkibida oqsillar va uglevodlar kabi moddalar ham mavjud. Fosforning yuqori miqdori neyrotsitlar membranalari va ularning jarayonlari - dendritlar va aksonlarga xosdir. Fosfolipidlar membrana plastisiyasini beradi va xolesterin molekulalari mavjudligi tufayli ham kuch beradi. Ular, shuningdek, ikkinchi xabarchilar rolini o'ynaydi - nerv impulsini o'tkazishda ishtirok etuvchi effektor oqsillarni faollashtiruvchi signal molekulalari.
Patiroid bezlari va ularning fosfor almashinuvidagi roli
Qalqonsimon bezning ikkala bo’lagida yotgan va har birining og’irligi 0,5-0,8 g bo’lgan no’xatga o’xshagan paratiroid bezlari paratiroid gormonini chiqaradi. kabi elementlar almashinuvini tartibga soladiinson tanasida k altsiy va fosfor. Ularning vazifalari osteotsitlar va osteoblastlarga - skelet tizimining hujayralariga ta'sir qilishdan iborat bo'lib, ular gormon ta'sirida fosfor kislotasi tuzlarini hujayradan tashqari suyuqlikka chiqarishni boshlaydilar. Paratiroid bezlarining giperfunktsiyasi bilan inson suyaklari kuchini yo'qotadi, yumshaydi va cho'kadi, ulardagi fosfor miqdori keskin pasayadi. Bu vaqtda bemorning hayotiga tahdid soluvchi umurtqa pog'onasi, tos suyaklari va son suyaklarining sinishi xavfi ortadi. Shu bilan birga, k altsiy miqdori ortadi. Bu periferik nervlarning shikastlanish belgilari va skelet mushaklari ohangining pasayishi bilan giperkalsemiyaga olib keladi. Paratiroid gormoni buyraklarga ham ta'sir qilib, birlamchi siydikdan fosfor tuzlarining reabsorbtsiyasini kamaytiradi. Buyraklar to'qimalarida fosfatning ko'payishi giperfosfaturiya va toshlarning paydo bo'lishiga olib keladi.
Suyak mineral tarkibi
Koʻmak tizimining qattiqligi, mustahkamligi va elastikligi suyak toʻqimasi hujayralarining kimyoviy tarkibiga bogʻliq. Osteotsitlar tarkibida ossein oqsili kabi organik birikmalar va k altsiy va magniy fosfat tuzlarini o'z ichiga olgan noorganik moddalar mavjud. Inson yoshi bilan osteotsitlar va osteoblastlarda gidroksiapatitlar kabi mineral komponentlar miqdori ortadi. Suyak to'qimalarining g'ayritabiiy minerallashuvi, k altsiy tuzlari va ortiqcha fosforning inson tanasida to'planishi skeletning barcha qismlarining elastikligi va mustahkamligini yo'qotishiga olib keladi, shuning uchun keksa odamlarda jarohatlar va sinishlar xavfi ko'proq bo'ladi.
Fosfor birikmalarining organizmdagi transformatsiyasiinson
Inson organizmidagi eng katta ovqat hazm qilish bezi - jigar fosfor o'z ichiga olgan moddalar almashinuvida etakchi rol o'ynaydi. Paratiroid gormonlari va D vitamini ham bu jarayonlarga ta'sir qiladi. Kattalar uchun elementning kunlik talabi 1,0-2,0 gramm, bolalar va o'smirlar uchun - 2,5 g gacha. Fosfor oson hazm bo'ladigan tuzlar shaklida, shuningdek, oqsillar va uglevodlar bilan komplekslarda inson tanasiga oziq-ovqat bilan kiradi.
Kungaboqar, qovoq, kanop urug'lari u bilan to'yingan. Tovuq jigari, mol go'shti, qattiq pishloqlar va baliqlarda hayvonot mahsulotlarida juda ko'p fosfor mavjud. Tanadagi fosforning ortiqcha bo'lishi buyraklarning reabsorbtsiya funktsiyasining buzilishi, vitaminlarni noto'g'ri ishlatish va oziq-ovqatda k altsiy etishmasligi natijasida yuzaga kelishi mumkin. Fosforning inson organizmiga salbiy ta'siri, birinchi navbatda, yurak-qon tomir tizimi, buyraklar va suyak apparatlarining shikastlanishida namoyon bo'ladi va jiddiy metabolik kasalliklarni ko'rsatishi mumkin.
