Химические реакции в организме человека: Какие химические реакции считаются самыми важными

Содержание

Химические реакции в живых организмах





    В процессе жизнедеятельности в любом живом организме совершаются сложнейшие и многообразные превращения химических веществ различной природы. Подавляющее большинство, а по некоторым данным, даже все химические реакции в живых организмах протекают с участием биологических катализаторов — ферментов. Этим и объясняется легкость прохождения этих реакций. [c.202]







    ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ [c.179]

    Биохимия Химические реакции в живых организмах [c.12]

    Изучение химических реакций в живом организме показало, что разложение веществ, достаточно стойких в лабораторных условиях,, в живом организме идёт довольно [c.18]

    Одной из важнейших функций белков является нх способность выступать в качестве специфических катализаторов ферментов), обладающих исключительно высокой каталитической активностью. Без участия ферментов не происходит почти ни одна химическая реакция в живом организме. В настоящее время известны тысячи различных белков-ферментов, и каждый из них построен так, чтобы наилучшим образом катализировать определенную химическую реакцию. Например, расщепление перекиси водорода [c.446]

    Химические реакции в живых организмах отличаются от обычных реакций двумя особенностями сложностью механизмов и высокой эффективностью. Белковое окружение часто приводит к более быстрому и специфичному превращению функциональных групп по сравнению с обычными молекулами. В силу большого размера биологически активных молекул расчет полных поверхностей потенциальной энергии и точное решение задач квантовой динамики ядер для этих молекул невозможны, поэтому актуальна задача разработки моделей внутримолекулярной динамики. Эти модели должны быть достаточно простыми для того, чтобы допускать разумное численное решение, но в то же время достаточно развитыми для того, чтобы отражать основные аспекты биохимических превращений.[c.158]

    Ферменты — биологические катализаторы, ускоряющие протекание химических реакций в живых организмах. Широко используются в микробиологической и пищевой промышленности. [c.29]

    Каждый фермент оказывает каталитическое действие на строго определенную химическую реакцию в живом организме, не оказывая практически влияния на другие реакции. [c.442]

    Собственно метаболизм, т. е. совокупность химических реакций в живых организмах, является результатом действия ферментов. В клетке содержится большое количество различных веществ, которые находятся в постоянном взаимодействии. Причем, как правило, одно вещество участвует в немногих реакциях, а часто — только в одной. Например, первая реакция метаболического цикла лимонной кислоты (цикл Кребса) — конденсация ацетильного остатка (из ацетил-КоА) и щавелевоуксусной кислоты — приводит к образованию лимонной кислоты. Эта реакция катализируется ферментом цитратсинтазой. Следующая — реакция изомеризации лимонной кислоты в изолимонную — катализируется ферментом аконитазой и т. д. Следовательно, при отсутствии того или иного фермента невозможно образование промежуточных соединений этого цикла. Таким образом, ферментативный катализ в клетке служит инструментом отбора определенных реакций из множества возможных, такой целенаправленный отбор является важным этапом биологической эволюции. [c.121]

    Ферменты — это биохимические катализаторы. Ферменты совершенно необходимы для нормальной жизнедеятельности. Ни одна химическая реакция в живом организме не протекает без участия ферментов. Витамины и минеральные веш ества — это компоненты, в которых организм испытывает постоянную потребность, но которые он сам неспособен вырабатывать из простых органических веществ пищи. Гормоны тоже необходимы организму, однако организм способен вырабатывать их из простых веществ, доставляемых ему с пищей. Механизмы действия гормонов изучены еще недостаточно. Известно только, что они служат химическими передатчиками , которые вырабатываются различными железами и посылаются во все части организма. Гормоны, по-видимому, подсказывают клеткам, какие из происходящих в клетке реакций должны протекать медленно, а какие должны быть ускорены на различных стадиях развития или при особых эмоциональных состояниях. Избыток или недостаток различных гормонов вызывает такие патологические состояния, как кретинизм, зоб, диабет, карликовость и гигантизм. Однако что именно лежит в основе указанных заболеваний в большинстве случаев остается загадкой. [c.336]

    Свободная энергия (АС) — это та часть энергии, которая может быть превращена в работу. При протекании химических реакций в живом организме самопроизвольно идут те процессы, в которых изменение свободной энергии будет отрицательным (—ДС). Такие процессы называются экзергоническими. Процессы, для которых ЛО является величиной положительной, называются эндер-гоническими. Эти процессы не могут происходить самопроизвольно. При протекании эндергонических процессов необходим приток энергии извне. [c.92]

    Основные научные работы посвящены изучению механизма биохимических процессов. Исследовал кинетику и выяснил механизм спиртового брожения сахаров. Исследовал (1905—1940) ферменты. Отметил увеличение скорости химических реакций в живых организмах под действием ферментов и предложил назвать это явление биокатализом. Совместно с Р. М. Вильштеттером выдвинул (1922) представления, согласно которым частицы ферментов состоят из химически деятельной активной группы и коллоидного носителя. Обнаружил (1928) близость каротина к витамину А по физиологической активности. Установил (1933), что дегидратация всех нуклеотидов дрожжевыми ферментами катализируется козимазой пришел к выводу, что в структуре ферментов следует выделять коферменты и аиоферменты, то есть носители. Внес значительный вклад в изучение биохимии опухолей. [c.591]

    Практически все химические реакции в живых организмах — каталитические. Биологический смысл этого вполне очевиден. Специфика внутренней среды живых организмов, где осуще ствляются многочисленные биохимические процессы, состоит в том что она содержит весьма лабильные вещества, не допускающие при сутствия сильных в химическом смысле реагентов (сильных кислот оснований, окислителей, восстановителей и т. п.). В живых орга низмах невозможны жесткие условия для химических реакций Все реакции протекают при практически постоянной температуре постоянном давлении, относительно невысоких концентрациях реагирующих веществ в нейтральной или близкой к нейтральной среде. [c.5]

    Химия жизпи, органическая химия, поначалу была совершен-ло отделена от неорганической. Она считалась надежной опорой витализма, до той поры, когда научились синтезировать органические соединения из веп(еств неживого происхождения (начало было положено синтезом мочевины O(Nh3)2, проведенным Вёлером Е 1828 г. . В дальне вхсм органическая химия перестала быть химией живого и превратилась в синтетическую химию соединений углерода — химию углеводородов и их производных. Почти независимо развивалась биохимия — наука о строении и свойствах биологических молекул, о течении химических реакций в живых организмах. Биохимия достигла грандиозных успехов в расшифровке сложных сетей метаболизма. Из биохимии в союзе -с физикой выросла молекулярная биология, занимающаяся физико-химическим, молекулярным истолкованием основных биологических явлений, прежде всего наследственности. Одновременно органическая химия вновь обратилась к живой природе на основе многолетнего опыта исследований органических соединений. Возникла биоорганическая химия, а затем и бионеорганическая химия, изучающая биологические молекулы, содержащие атомы металлов. Провести границы между перечисленными областями исследований химии жизни невозможно, да в этом и нет необходимости. [c.23]

    О химическом движении. Химическое движение качественно более высокая ступень, чем механическое движение, и поэтому не надо специфику химического движения искать в каких-то особенных отличиях того движения низшей формы, которое входит в химическое. Скажем, мы отлично знаем, что биологическая форма движения материи ни в коем случае пе сводится к химической форме движения, хотя химическое движение как составная часть, низпзая форма, входит в биологическое. Но не оно определяет специфические биологические закономерности. Вместо с тем ие надо забывать, что химические реакции в живых организмах подчиняются химическим законам, и это нив коей мере ие опровергает того, что биологическая форма движения материи никогда принципиально не мо5кет быть сведена к химической форме. [c.272]

    Разработка проблемы промелхимических реакций в живых организмах. [c.9]

    Наука о ферментах — энзимология (русский аналог — ферментология) —ставит перед собой следующую основную задачу изучение ферментов и процессов, протекающих с их участием. Энзимология традиционно занимает одно из ведущих мест в биохимии и является одним из генеральных направлений биохимической науки, поскольку практически все химические реакции в живых организмах протекают только благодаря ферментам. Следовательно, изучение физико-химических основ биохимических реакций, протекающих в живой природе, невозможно без познания законов ферментативного катализа. Кроме того, ферменты, в отличие от большинства других белков, достаточно просто идентифицируются по [c.93]

    Нельзя, конечно, провести границу между молекулярной биологией и биохимией. Тем е менее отождествление этих областей (см., например, [21) нецелесообразно. Биохимия изучает любые химические реакции в живых организмах, биологически функциональные вещества, далеко не всегда ставя задачи, относящиеся к основным явлениям жизни. Биохимия имеет безграничное поле практических приложений в медицине, фармакологии, сельском хозяйстве. Практические применения молекулярнобиологических исследований только начинаются. В отличие от классической биохимии, молекулярная биология объединяется с физикой и ее специфика состоит прежде всего в новых аспектах исследований, в новых постановках задач. [c.483]


Что происходит с нами, когда мы влюбляемся?

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Любовь проходит несколько стадий, но не обязательно в одном и том же порядке

Ученые установили, какие химические процессы происходят в нас, когда мы влюблены. Стадии всегда одни и те же — но их последовательность может быть какой угодно.

В отношении любви образно применяют слово «химия», но на самом деле любовь — это действительно ряд химических реакций. Ученые считают, что влюбленность запускает в наших организмах ряд процессов, которые в конечном итоге нацелены на сохранение человеческого рода.

Симптомы любви похожи на болезненное состояние: потеющие ладони, потеря аппетита, эйфория, румянец на лице и учащенное сердцебиение.

Любовь проходит через несколько стадий — каждая из них зависит от определенных химических элементов, запускающих в организме соответствующие реакции.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Первая стадия — стадия желания — определяется действием сексуальных гормонов и выражается в поиске партнера

Но порядок, в котором стадии следуют одна за другой, может быть произвольный, подчеркивает исследователь университета Рутгерса в Нью-Джерси Хелен Фишер.

«Вы можете испытывать сильную привязанность к кому-то на работе или в своем круге общения, и лишь спустя многие месяцы или годы что-то происходит, ситуация меняется и неожиданно вы обнаруживаете, что влюбились в этого человека», — объясняет Хелен Фишер.

«То есть сначала идет привязанность, потом приходит романтическая влюбленность, и лишь затем эмоции, связанные с сексуальным влечением. Или мы можете встретить кого-то, кто покажется вам сексуально привлекательным, вы в него влюбляетесь и лишь затем приходите к ощущению глубокой привязанности. Или вы можете внезапно влюбиться, буквально потерять голову из-за кого-то, с кем давным-давно у вас был секс, в тот момент не вызвавший сильных чувств», — продолжает Фишер.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Симптомы любви похожи на болезненное состояние: потеющие ладони, потеря аппетита, эйфория, румянец на лице и учащенное сердцебиение.

На каждой из этих стадий в игру вступают разные химические вещества, и ученые теперь знают, какому процессу какие элементы соответствуют.

Желание (или говоря более грубо, но точно — похоть) вызывается в нас половыми гормонами тестостероном и эстрогеном. Тестостерон — это совсем не исключительно «мужской» гормон. В женском организме он играет такую же важную роль в возбуждении сексуального влечения.

Стадия 2: Влечение

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Долгие отношения базируются на инстинкте заботы о детях и обеспечения их будущего

На этой стадии люди влюбляются, теряют голову и не могут думать ни о чем, кроме предмета вожделения, плохо спят и вечно находятся в состоянии блаженных или тревожных размышлений о нем. У них может даже пропасть аппетит.

На стадии влечения в дело вступает группа нейромедиаторов из группы моноаминов:

  • Допамин — то самое вещество, ради которого некоторые вводят в свои организмы кокаин и никотин
  • Норадреналин — ближайший родственник адреналина. Заставляет нас потеть, а сердце — учащенно биться.
  • Серотонин — главный «двигатель» любви, его недостаток приводит к депрессии, а переизбыток — к натуральному сумасшествию.

Стадия 3: Привязанность

Это чувства, которые возникают в нас, если отношениям суждено продлиться долгое время. Если бы стадия влечения продолжалась бесконечно, вряд ли из них получалось бы что-то путное, кроме кучи детей.

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

Окситоцин отвечает за прочную эмоциональную связь между матерью и ребенком

Привязанность — это долговременные добровольные обязательства, это связь между людьми, решающими создать союз и обзавестись потомством.

На этой стадии нервная система выпускает в организм два гормона, которые, как считают ученые, отвечают за социальную связь между людьми:

  • Вазопрессин — важный для установления долговременных обязательств химический элемент. Опыты на мышах позволяют сделать вывод, что как только количество вазопрессина уменьшается в организмах самцов, их способность создавать пару с самкой тут же уменьшается. Они перестают заботиться о самке и становятся равнодушны к вниманию к ней со стороны других самцов.
  • Окситоцин — выделяется гипоталамусом во время рождения ребенка, а также помогает молочным железам выделять молоко. В социальном отношении помогает укрепить связь между матерью и ребенком. Кроме того, этот гормон выделяется и у мужчин, и у женщин во время оргазма и — как полагают ученые — сближает партнеров эмоционально. Согласно теории, чем больше у вас с партнером секса — тем прочнее ваши отношения!

химическая реакция в живом организме

    Биохимия Химические реакции в живых организмах 
    ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ 
    Каждый фермент оказывает каталитическое действие на строго определенную химическую реакцию в живом организме, не оказывая практически влияния на другие реакции.
    Ферменты — это биохимические катализаторы. Ферменты совершенно необходимы для нормальной жизнедеятельности. Ни одна химическая реакция в живом организме не протекает безучастия ферментов. Витамины и минеральные веш ества — это компоненты, в которых организм испытывает постоянную потребность, но которые он сам неспособен вырабатывать изпростых органических веществ пищи. Гормоны тоже необходимы организму, однако организм способен вырабатывать их из простых веществ, доставляемых ему с пищей. Механизмы действия гормонов изучены еще недостаточно. Известно только, что они служат химическими передатчиками , которые вырабатываютсяразличными железами и посылаются во все части организма. Гормоны, по-видимому, подсказывают клеткам, какие из происходящих в клетке реакций должны протекать медленно, акакие должны быть ускорены на различных стадиях развития или при особых эмоциональных состояниях. Избыток или недостаток различных гормонов вызывает такие патологические состояния, как кретинизм, зоб, диабет, карликовость и гигантизм. Однако что именно лежит в основе указанных заболеваний в большинстве случаев остается загадкой. 
    Ферменты — биологические катализаторы, ускоряющиепротекание химических реакций в живых организмах. Широко используются в микробиологической и пищевой промышленности. 
    В процессе жизнедеятельности в любом живом организмесовершаются сложнейшие и многообразные превращения химических веществ различной природы. Подавляющее большинство, а по некоторым данным, даже все химические реакции в живых организмах протекают с участием биологических катализаторов — ферментов. Этим и объясняется легкость прохождения этих реакций.
    Разработка проблемы промел

    Наука о ферментах — энзимология (русский аналог — ферментология) —ставит перед собой следующую основнуюзадачу изучение ферментов и процессов, протекающих с их участием. Энзимология традиционно занимает одно из ведущих мест в биохимии и является одним из генеральных направлений биохимической науки, поскольку практически все химические реакции в живых организмах протекают только благодаря ферментам. Следовательно, изучение физико-химических основбиохимических реакций, протекающих в живой природе, невозможно без познания законов ферментативного катализа. Кроме того, ферменты, в отличие от большинства других белков, достаточно просто идентифицируются по 

    Изучение химических реакций в живом организме показало, что разложение веществ, достаточно стойких в лабораторных условиях,, в живом организме идёт довольно 

    Химические реакции в живых организмах отличаются отобычных реакций двумя особенностями сложностью механизмов ивысокой эффективностью. Белковое окружение часто приводит кболее быстрому и специфичному превращению функциональных групп по сравнению с обычными молекулами. В силу большого размера биологически активных молекул расчет полных поверхностей потенциальной энергии и точное решение задачквантовой динамики ядер для этих молекул невозможны, поэтому актуальна задача разработки моделей внутримолекулярной динамики. Эти модели должны быть достаточно простыми для того, чтобы допускать разумное численное решение, но в то же время достаточно развитыми для того, чтобы отражать основные аспектыбиохимических превращений.

    Химия жизпи, органическая химия, поначалу была совершен-ло отделена от неорганической. Она считалась надежной опорой витализма, до той поры, когда научились синтезироватьорганические соединения из веп(еств неживого происхождения (начало было положено синтезом мочевины O(Nh3)2, проведенным Вёлером Е 1828 г. . В дальне вхсм органическая химия пересталабыть химией живого и превратилась в синтетическую химию соединений углерода — химию углеводородов и их производных. Почти независимо развивалась биохимия — наука о строении исвойствах биологических молекул, о течении химических реакцийв живых организмах. Биохимия достигла грандиозных успехов врасшифровке сложных сетей метаболизма. Из биохимии в союзе -с физикой выросла молекулярная биология, занимающаяся физико-химическим, молекулярным истолкованием основных биологических явлений, прежде всего наследственности.Одновременно органическая химия вновь обратилась к живой природе на основе многолетнего опыта исследований органических соединений. Возникла биоорганическая химия, а затем и бионеорганическая химия, изучающая биологические молекулы, содержащие атомы металлов. Провести границы междуперечисленными областями исследований химии жизни невозможно, да в этом и нет необходимости

Открытый урок химии по теме «Химия в организме человека»

Тип урока: Комбинированный
интегрированный урок-семинар по химии и биологии
с использованием презентации.

Цель урока:

  • Образовательная – познакомить учащихся с
    химическими элементами на основе проведения
    опытов и компьютерной презентации; рассмотреть
    этапы образования неорганических и органических
    веществ в клетке и обосновать их роль в организме
    человека, раскрыть межпредметные связи; обсудить
    проблемы окружающей среды.
  • Развивающая – Способствовать развитию
       интереса учащихся к химической науке;
    осознать значение химии в различных  отраслях
    народного хозяйства; формировать интерес к
    информационной деятельности и коммуникативной
    диалоговой среде, которые позволят создать
    условия для воспитания культуры взаимоотношений
    в детском коллектив,. развивать теоретическое
    мышление учащихся
  • Воспитательная – формировать научное
    мировоззрение учащихся на примере интеграции
    естественных наук, лежащих в основе строения и
    функционирования организма человека, продолжить
    формирование знаний о взаимосвязях живой и
    неживой природы, организация совместного
    творческого поиска с целью применения
    полученных знаний на практике



Задачи урока:

  • Учащиеся должны изучить химические элементы
    как составные части веществ, веществ как
    составные части живых организмов, макро- и
    микроэлементы в организме человека.
  • Уметь применять полученные знания в решении
    задач, упражнений по данным темам.
  • Узнать о роли химических элементов в
    жизнедеятельности человеческого организма.



Методы обучения:    диалогическое
изложение, межпредметная беседа, объяснение,
химический эксперимент, демонстрация
символико-графических средств наглядности,
метод классификации



Приёмы обучения:  раскрытие
причинно-следственных связей, постановка и
решение учебных проблем, организация
акцентированных наблюдений, составление
классификационных схем, обращение к жизненному
опыту учащихся.

Ресурсы: компьютер, мультимедийный
проектор, презентация



Ход урока

I. Организационный момент.

“Жизнь есть способ существования белковых тел,
существенным моментом которого является
постоянный обмен веществ с окружающей их внешней
природой, причем с прекращением этого обмена
веществ прекращается и сама жизнь, что приводит к
разложению белка” (Ф. Энгельс)

Вступительное слово учителя :человек – это
набор химических элементов ,как составляющие
веществ. То ,что вы услышали в данную минуту
откладывается в вашей памяти в виде белковых
молекул. Человек связан с окружающим его
миром живой и неживой природы тысячами незримых
нитей. Он и сма- часть природы ,даже считает себя
царем. Получая от природы все необходимое для
своего существования ,удовольствия от
созерцания красот окружающего мира человека
чаще всего ведет себя как неразумное дитя:
вырубает леса, осушает болота, истребляет флору и
фауну, загрязняет промышленными и бытовыми
отходами, превращает прекрасные и полноводные
реки с сточные канавы. Цунами и землетрясения
,ураганы и наводнения ,снежные лавины и вулканы
–это ответ природы.(Слайд1)



II. Изучение нового материала:

Учитель: Чтобы взаимоотношения человека и
природы складывались хорошо необходимо знать
законы природы. Все это вы изучаете на уроках
естественных наук :географии ,физики, биологии. В
этом году приступили к изучению химии. На этом
уроке учащиеся нашего класса , выступая от имени
тех или иных ученых, будут доказывать
взаимосвязь этих предметов.

Выступления учащихся.

Ботаник: Фотосинтез образование живыми
растительными клетками органических веществ,
таких, как сахара и крахмал, из неорганических -
из СО2 и воды — с помощью энергии света,
поглощаемого пигментами растений. Это процесс
производства пищи, от которого зависят все живые
существа — растения, животные и человек. У всех
наземных растений и у большей части водных в ходе
фотосинтеза выделяется кислород. Некоторым
организмам, однако, свойственны другие виды
фотосинтеза, проходящие без выделения кислорода.
Главную реакцию фотосинтеза, идущего с
выделением кислорода, можно записать в следующем
виде (слайд2)

Вода + углекислый газ + солнечный
свет=органические вещества + кислород.Так
напишем этот процесс мы – ботаники. А как напишут
химики?

Учащиеся самостоятельно записывают уравнение
реакции образования молекулы сахара.

Вывод:

Фотосинетез, химический процесс, возникающий в
зеленых растениях, водорослях и многих
бактериях, при котором вода и углекислый газ
превращаются в кислород и продукты питания
растений при помощи энергии, поглощаемой из
солнечного света. Этими продуктами питаются
многие живые организмы.

Химик. Все живые организмы на Земле, в
том числе и человек, находятся в тесном контакте
с окружающей средой. Пищевые продукты и питьевая
вода способствуют поступлению в организм
практически всех химических элементов. Они
повседневно вводятся в организм и выводятся из
него. Анализы показали, что количество отдельных
химических элементов и их соотношение в здоровом
организме различных людей примерно одинаковы.

Мнение о том, что в организме человека можно
обнаружить практически все элементы
периодической системы Д.И. Менделеева,
становится привычным. Однако предположения
ученых идут дальше – в живом организме не только
присутствуют все химические элементы, но каждый
из них выполняет какую-то биологическую функцию
прольют свет и на этот вопрос.

Из 111 элементов периодической системы
Менделеева в клетках обнаружено значительное их
большинство. Обычно минеральные вещества делят
на две группы. Первая – состоит из
макроэлементов, содержащихся в пище в больших
количествах. К ним относят кальций, фосфор,
магний, натрий, калий, хлор, серу. Вторая –
состоит из микроэлементов, концентрация которых
в организме невелика. В эту группу входят железо,
цинк, йод, фтор, медь, марганец, кобальт, никель.
Взглянув на эту таблицу вы увидите насколько
важны для человека те или иные элементы. (Слайд 3)

Врач: Вы когда-нибудь наблюдали, как
малыш увлеченно грызет кусок мела или
известняка? Что это означает? Всего лишь то, что
ребенок самостоятельно, доступными ему
средствами, стремится пополнить в организме
недостаток кальция.

Нас, врачей, всегда учили облегчать боль, лечить
болезни, слабость, в общем, лечить. Мы, врачи,
имеем возможность с помощью различных тренингов
и лекарств освободить людей от всего, что
беспокоит их физически, умственно или духовно.
Эти три части разделяют искусственно, но они
составляют единое целое. Каждая клетка нашего
организма содержит физическую, умственную и
духовную часть. Их нельзя отделить друг от друга,
они — целое. Нельзя же человека разодрать на
части. Слова о том ,что человек всего лишь набор
элементов- не соответствует истине.Сегодня
ученые пошли еще дальше: В одной из последних
телевизионных программ выступали специалисты,
которые рассказывали о расшифровке генома
человека и возникающих в связи с этим вопросах
именно этического плана. В частности, о
возможности того, что современные достижения
медицины и достижения, которые мы ожидаем в
ближайшие годы, смогут привести к контролю со
стороны над здоровьем человека, о выдаче жёстких
рекомендаций: что человеку есть, пить, как себя
вести, какие лекарства принимать.(слайд 4)

Биохимик: Человек представляет собой
целостное единство биологического
(организменного), психического и социального
уровней, которые формируются из двух —
природного и социального, наследственного и
прижизненно приобретенного. При этом
человеческий индивид — это не простая
арифметическая сумма биологического,
психического и социального, а их интегральное
единство, приводящее к возникновению новой
качественной ступени — человеческой личности.

Cознание человека – это преобразованная форма
проявления тех общественных по своей природе
отношений, которые осуществляются деятельностью
человека в предметном мире.(Слайд 5)

Химик: Экспериментально установлено,
что в организме человека металлы составляют
около 3% (по массе). Это очень много. Если принять
массу человека за 70 кг, то на долю металлов
приходится 2,1 кг. По отдельным металлам масса
распределяется следующим образом: кальций
(1700 г), калий (250 г), натрий (70 г), магний
(42 г), железо (5 г), цинк (3 г). Остальное
приходится на микроэлементы. Если концентрация
элемента в организме превышает 10–2%, то его
считают макроэлементом. Микроэлементы находятся
в организме в концентрациях 10–3…10–5%.
Если концентрация элемента ниже 10–5%, то
его считают ультрамикроэлементом.
Неорганические вещества в живом организме
находятся в различных формах. Большинство ионов
металлов образуют соединения с биологическими
объектами. Уже сегодня установлено, что многие
ферменты (биологические катализаторы) содержат
ионы металлов. Например, марганец входит в состав
12 различных ферментов, железо – в 70, медь – в 30, а
цинк – более чем в 100. Естественно, что недостаток
этих элементов должен сказаться на содержании
соответствующих ферментов, а значит, и на
нормальном функционировании организма. Таким
образом, соли металлов совершенно необходимы для
нормального функционирования живых организмов.(Слайд
6
) А сейчас я предлагаю вам поиграть : при
появлении на экране макроэлементов вы
поднимаете правую, микроэлементов –
левую.(Физкультминутка) (Приложение )

Повар:  Организм человека растёт,
развивается. Старые клетки отмирают, образуются
новые. Восстанавливаются повреждённые ткани.
Вещества, из которых строится тело, содержатся в
пище, поэтому пища является строительным
материалом.

В состав пищи входят белки, жиры, углеводы, вода,
минеральные соли, витамины. Всё это называются
питательными веществами. Теперь давайте
посмотрим на табличку и узнаем, какие продукты
питания богаты тем или иными питательными
веществами, а также узнаем, какова же суточная
норма питательных веществ каждого по
отдельности.










Питательные вещества Продукты питания Суточная норма
питательных веществ
1. Белки Мясо, птица, рыба, яйца, молоко, горох,
орехи
100-120гр
2. Жиры Молочные продукты, яйца, сливочное
масло, растительное масло.
1-1, 25 гр на 1 кг массы тела
3. Углеводы

— крахмал

— сахар

Крупы, мука, картофель

Фрукты,
сахарная свёкла, морковь

400гр

200гр

4. Вода Фрукты, овощи, молоко 2-2, 5литра
5. Минеральные соли

— соль

Все натуральные продукты(фрукты,
овощи, хлеб, мясо, яйца, крупы)
10гр
6. Витамины Фрукты и овощи, рыбий жир, печень, мясо  
     

Чрезмерное употребление углеводов приводит к
отложению в организме жира;

В виде питья в организм попадает 1 литр воды, с
пищей 1 литр и 200-300 мл. образуется в организме.
Необходимо пить понемногу, но часто и маленькими
глотками.

Много пить вредно, так как это отрицательно
сказывается на работе сердца и почек;

Из различных минеральных солей в пищу
добавляем только поваренную соль.

Минеральные соли обеспечивают прочность
костей и зубов, входят в состав крови,
желудочного сока;

Витамины — это особые органические соединения.

Без витаминов невозможна нормальная
жизнедеятельность организма;

Теперь ещё раз внимательно посмотрим на
табличку и постараемся запомнить все
питательные вещества и какие продукты ими
богаты.

Мы любим газированную воду, лимонад, колу. Мы
считаем, что эти напитки утоляют жажду, но в них
содержится так много сахара, который, наоборот,
вызывает жажду; покупаем сосательные конфеты,
жевательную резинку, а она вызывает образование
желудочного сока, который способствует
заболеванию желудка(гастрит, язва желудка и
другие).

Колу наливаем в чашку и опускаем в неё
“Ментос” — происходит всплеск газа(фонтан), вот
так происходит в нашем желудке, большое
количество газа опасно — ребёнок может
задохнуться или поперхнуться. А если бы мы
опустили кусочек мяса в колу, то он
промариновался бы как шашлык. Самые простые
явления ,с которыми мы сталкиваемся в быту — это
химические реакции .В данном случае выделение
газа один из признаков химической реакции.(Слайд
7
)

4. Закрепление изученного:

1. Врач: А сейчас мы определим
обеспеченность вашего организма
макроэлементами. Для этого необходимо ответить
на вопросы теста. Ответив на вопросы теста вы
сможете определить содержание в вашем организме
кальция, магния и железа.

Анкетирование учащихся на определение
обеспеченности организма некоторыми элементами
ПСХЭ.

Анализ некоторых тестов.

2. Выполнение заданий:

1. Выберите и расставьте по местам элементы:

Углерод, кислород, магний, фосфор, азот, водород,
цинк, медь, фтор, кальций, йод, кобальт, бор, сера,
марганец.

А) Макроэлементы

Б) Микроэлементы

2. Составить синквейн на слово “клетка”(Слайд
8
)

Домашнее задание: п.2 по химии,упр.4,
стр31-33 по биологии.

Приложение.



Использованные ресурсы.

1. Кнорре Д. Р.,  Мызина С. Д. — Биологическая
химия: Учеб. для хим., биол. и мед. спец. вузов 3-е
изд., испр. — М.: Высшая школа, 2002.

2. Скальный А.В. Микроэлементный человек. Ж.
“Химия и жизнь” № 1, 2008

3. Для подготовки данной работы были
использованы материалы с сайтов:

Основные закономерности метаболических процессов в организме человека. Часть 1.

Метаболизм – обмен веществ и энергии представляет собой по классическим определениям, с одной стороны, обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой, а, с другой стороны, совокупность процессов превращения веществ и трансформации энергии, происходящих непосредственно в самих живых организмах. Как известно, обмен веществ и энергии является основой жизнедеятельности организмов и принадлежит к числу важнейших специфических признаков живой материи. В обмене веществ, контролируемом многоуровневыми регуляторными системами, участвует множество ферментных каскадов, обеспечивающих совокупность химических реакций, упорядоченных во времени и пространстве. Данные биохимические реакции, детерминированные генетически, протекают последовательно в строго определенных участках клеток, что, в свою очередь обеспечивается принципом компартментации клетки. В конечном итоге в процессе обмена поступившие в организм вещества превращаются в собственные специфические вещества тканей и в конечные продукты, выводящиеся из организма. В процессе любых биохимических трансформаций освобождается и поглощается энергия.

Клеточный метаболизм выполняет четыре основные специфические функции, а именно: извлечение энергии из окружающей среды и преобразование ее в энергию макроэргических (высокоэнергетических) химических соединений в количестве, достаточном для обеспечения всех энергетических потребностей клетки; образование из экзогенных веществ промежуточных соединений, являющихся предшественниками высокомолекулярных компонентов клетки; синтез из этих предшественников белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов и других клеточных компонентов; синтез и разрушение специальных биомолекул, образование и распад которых связаны с выполнением специфических функций данной клетки.

Поскольку первоначальные представления об обмене веществ возникли в связи с изучением процессов обмена между организмом и внешней средой и лишь впоследствии эти представления расширились до понимания путей трансформации веществ и энергии внутри организма, до настоящего времени принято выделять соответственно внешний, или общий, обмен веществ и внутренний или промежуточный, обмен веществ. В свою очередь как во внутреннем, так и во внешнем обмене веществ различают структурный (пластический) и энергетический обмен. Под структурным обменом понимают взаимные превращения различных высоко- и низкомолекулярных соединений в организме, а также их перенос (транспорт) внутри организма и между организмом и внешней средой. Под энергетическим обменом понимают высвобождение энергии химических связей молекул, образующейся в ходе реакций и ее превращение в тепло (большая часть), а также использование энергии на синтез новых молекул, активный транспорт, мышечную работу (меньшая часть). В процессе обмена веществ часть конечных продуктов химических реакций выводится во внешнюю среду, другая часть используется организмом. В этом случае конечные продукты органического обмена накапливаются или расходуются в зависимости от условий существования организма, называясь запасными или резервными веществами.

Как указывалось выше совокупность химических превращений веществ, которые происходят непосредственно в организме, начиная с момента их поступления в кровь и до момента выделения конечных продуктов обмена из организма, называют промежуточным обменом (промежуточным метаболизмом). Промежуточный обмен может быть разделен на два процесса: катаболизм (диссимиляция) и анаболизм (ассимиляция). Катаболизмом называют ферментативное расщепление крупных органических молекул, осуществляемое у всех высших организмов, как правило, окислительным путем. Катаболизм сопровождается освобождением энергии, заключенной в химических связях органических молекул, и резервированием ее в форме энергии фосфатных связей молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Анаболизм, напротив, представляет собой ферментативный синтез крупномолекулярных клеточных компонентов, таких, как полисахариды, нуклеиновые кислоты, белки, липиды, а также некоторых их биосинтетических предшественников из более простых соединений. Анаболические процессы происходят с потреблением энергии. Процессы катаболизма и анаболизма происходят в клетках одновременно, неразрывно связаны друг с другом и являются обязательными компонентами одного общего процесса — метаболизма, в котором превращения веществ теснейшим образом переплетены с превращениями энергии. Катаболические и анаболические реакции различаются, как правило, локализацией в клетке. Например, окисление жирных кислот до углекислого газа и воды осуществляется с помощью набора митохондриальных ферментов, тогда как синтез жирных кислот катализирует другая система ферментов, находящихся в цитозоле. Именно благодаря разной локализации катаболические и анаболические процессы в клетке могут протекать одновременно. При этом все превращения органических веществ, процессы синтеза и распада взаимосвязаны, координированы и регулируются нейрогормональными механизмами, придающими химическим процессам нужное направление. В организме человека не существует самостоятельного обмена белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Все превращения объединены в целостный процесс метаболизма, допускающий также взаимопревращения между отдельными классами органических веществ. Подобные взаимопревращения диктуются физиологическими потребностями организма, а также целесообразностью замены одних классов органических веществ другими в условиях блокирования какого-либо процесса при патологии.

Согласно современным представлениям расщепление основных пищевых веществ в клетке представляет собой ряд последовательных ферментативных реакций, составляющих три главные стадии катаболизма. На первой стадии полимерные органические молекулы распадаются на составляющие их специфические структурные блоки — мономеры. Так, полисахариды расщепляются до гексоз или пентоз, белки — до аминокислот, нуклеиновые кислоты — до нуклеотидов и нуклеозидов, липиды — до жирных кислот и глицерина. Эти реакции протекают в основном гидролитическим путем и количество энергии, освобождающейся на этой стадии, не превышает 1% от всей выделяемой в ходе катаболизма энергии, и почти целиком используется организмом в качестве тепла.

На второй стадии катаболизма продуктами химических реакций становятся еще более простые молекулы, унифицированные для углеводного, белкового и липидного обмена. по своему типу (гликолиз, катаболизм аминокислот, β-окисление жирных кислот соответственно). Принципиальным является то, что на второй стадии катаболизма образуются продукты, которые являются общими для обмена исходно разных групп веществ. Эти продукты представляют собой ключевые химические соединения, соединяющие разные пути метаболизма. К таким соединениям относятся, например, пируват (пировиноградная кислота), образующийся при распаде углеводов, липидов и многих аминокислот, ацетил-КоА, объединяющий катаболизм жирных кислот, углеводов и аминокислот, a-кетоглутаровая кислота, оксалоацетат (щавелевоуксусная кислота), фумарат (фумаровая кислота) и сукцинат (янтарная кислота), образующиеся при трансформации аминокислот. Продукты, полученные на второй стадии катаболизма, вступают в третью стадию, которая известна как цикл трикарбоновых кислот (терминальное окисление, цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). На третьем этапе ацетил-КоА и некоторые другие метаболиты, например α-кетоглутарат, оксалоацетат, подвергаются окислению в цикле ди- и трикарбоновых кислот Кребса. Окисление сопровождается образованием восстановленных форм НАДН + Н+ и ФАДН2. Именно в ходе второй и третьей стадий катаболизма освобождается и аккумулируется в виде АТФ практически вся энергия химических связей подвергнутых диссимиляции веществ. При этом осуществляется перенос электронов от восстановленных нуклеотидов на кислород через дыхательную цепь, сопровождающийся образованием конечного продукта – молекулы воды. Транспорт электронов в дыхательной цепи сопряжен с синтезом АТФ в процессе окислительного фосфорилирования.

Главным катаболическим процессом в обмене веществ принято считать биологическое окисление — совокупность реакций окисления, протекающих во всех живых клетках, — а именно дыхание и окислительное фосфорилирование. Интегральной характеристикой биологического окисления служит так называемый дыхательный коэффициент (RQ), который представляет собой отношение объема выделенного организмом углекислого газа к объему одновременно поглощенного кислорода. При окислении углеводов объем расходуемого кислорода соответствует объему образующегося углекислого газа и поэтому дыхательный коэффициент в этих случаях равен единице. При окислении жиров и белков такое соответствие отсутствует, поскольку кроме окисления углерода до углекислого газа часть кислорода расходуется на окисление водорода с образованием воды. Вследствие этого величины дыхательного коэффициента в случае окисления жиров и белков составляют соответственно около 0, 7 и 0, 8. Подавляющая часть белкового азота при окислении белка в организме переходит в мочевину. Поэтому по дыхательному коэффициенту и данным о количестве выделяемой мочевины можно определять соотношение участвующих в биологическом окислении углеводов, жиров и белков.

В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных органических соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую. Энергия расходуется не только на поддержание температуры тела и выполнение работы, но и на воссоздание структурных элементов клеток, обеспечение их жизнедеятельности, роста и развития организма. Тем не менее, только часть получаемой при окислении белков, жиров и углеводов энергии используется для синтеза АТФ, другая, значительно большая, превращается в теплоту. Так, при окислении углеводов 22, 7% энергии химических связей глюкозы в процессе окисления используется на синтез АТФ, а 77, 3% в виде тепла рассеивается в тканях. Аккумулированная в АТФ энергия используемая в дальнейшем для механической работы, химических, транспортных, электрических процессов в конечном счете тоже превращается в теплоту. Следовательно, количество тепла, образовавшегося в организме, становится мерой суммарной энергии химических связей, подвергшихся биологическому окислению. Поэтому вся энергия, образовавшаяся в организме, может быть выражена в единицах тепла — калориях или джоулях.

Общий баланс энергии организма определяют на основании калорийности вводимых пищевых веществ и количества выделенного тепла, которое может быть измерено или рассчитано. При этом надо учитывать, что величина калорийности, получаемая при лабораторной калориметрии, может отличаться от величины физиологической калорической ценности, поскольку некоторые вещества в организме не сгорают полностью, а образуют конечные продукты обмена, способные к дальнейшему окислению. В первую очередь это относится к белкам, азот которых выделяется из организма главным образом в виде мочевины, сохраняющей некоторый потенциальный запас калорий. Очевидно, что калорическая ценность, дыхательный коэффициент и величина теплообразования для разных веществ различны. Физиологическая калорическая ценность (в ккал/г) составляет для углеводов — 4, 1; липидов — 9, 3; белков — 4, 1; величина теплообразования (в ккал на 1 литр потребленного кислорода) для углеводов составляет 5, 05; липидов — 4, 69; белков — 4, 49.

Процесс анаболизма по аналогии с катаболическими процессами также проходит три стадии. При этом исходными веществами для анаболических процессов служат продукты второй стадии и промежуточные соединения третьей стадии катаболизма. Таким образом вторая и третья стадии катаболизма являются в то же время первой, исходной стадией анаболизма и химические реакции, протекающие в данном месте и в данное время, выполняют по сути двойную функцию. С одной стороны, они являются основой завершающего этапа катаболизма, а с другой — служат инициацией для анаболических процессов, поставляя вещества-предшественники для последующих стадий ассимиляции. Подобным образом, например, начинается синтез белка. Исходными реакциями этого процесса можно считать образование некоторых a-кетокислот. На следующей, второй стадии в ходе реакций аминирования или трансаминирования эти кетокислоты превращаются в аминокислоты, которые на третьей стадии анаболизма объединяются в полипептидные цепи. В результате ряда последовательных реакций происходит также синтез нуклеиновых кислот, липидов и полисахаридов. Тем не менее следует подчеркнуть, что пути анаболизма не являются простым обращением процессов катаболизма. Это связано прежде всего с энергетическими особенностями химических реакций. Некоторые реакции катаболизма практически необратимы, поскольку их протеканию в обратном направлении препятствуют непреодолимые энергетические барьеры. Поэтому в ходе эволюции были выработаны другие, специфические для анаболизма реакции, где синтез олиго- и полимерных соединений сопряжен с затратой энергии макроэргических соединений, прежде всего – АТФ.

Статья добавлена 31 мая 2016 г.

Интересные факты о человеке | Блог

.Человек, который выкуривает пачку сигарет в день, выпивает пол-чашки смолы в год.

2.Человек — единственный представитель животного мира, способный рисовать прямые линии.

3.Длина волос на голове, отращиваемых в среднем человеком в течение жизни — 725 километров.

4.При улыбке у человека “работают” 17 мускулов.

5.Поверхность легких — порядка 100 квадратных метров.

6.Человеческая ДHК содержит порядка 80 000 генов.

7.Лейкоциты в организме человека живут 2—4 дня, а эритроциты — 3—4 месяца.

8.Каждый палец человека за время жизни сгибается примерно 25 миллионов раз.

9.Размер сердца человека примерно равен величине его кулака. Вес сердца взрослого человека составляет 220—260 г.

10.В состав человеческого организма входит всего 4 минерала: апатит, арагонит, кальцит и кристобалит.

11.Человеческий мозг генерирует за день больше электрических импульсов, чем все телефоны мира вместе взятые.

12.Общий вес бактерий, живущих в организме человека, составляет 2 килограмма.

13.В головном мозге человека за одну секунду происходит 100 000 химических реакций.

14.Тонкая кишка человека при жизни имеет длину порядка 2,5 метров. После его смерти, когда мускулатура стенки кишки расслабляется, ее длина достигает 6 метров.

15.У человека примерно 2 миллиона потовых желез. Средний взрослый человек с каждым литром пота теряет 540 калорий. Мужчины потеют примерно на 40% больше, чем женщины.

16.Правое легкое человека вмещает в себя больше воздуха, чем левое.

17.Взрослый человек делает примерно 23 000 вдохов (и выдохов) в день.

18.Человеческий глаз способен различать 10 000 000 цветовых оттенков.

19.Во рту человека около 40 000 бактерий.

20.Чихнуть с открытыми глазами невозможно.

21.Женщины моргают примерно в 2 раза чаще, чем мужчины.

22.Самая сильная мышца в человеческом организме — язык.

23.В организме человека порядка 2000 вкусовых рецепторов.

24.При рождении в теле ребенка порядка 300 костей, во взрослом возрасте их остается всего 206.

25.Человеческое тело содержит столько же жиров, сколько нужно для производства 7 кусков мыла.

26.Нервные импульсы в человеческом теле перемещаются со скоростью примерно 90 метров в секунду.

27.Человеческий волос толще мыльной пленки примерно в 5000 раз.

28.36 800 000 — количество сердцебиений у человека за один год.

29.Hогти на пальцах руки растут примерно в 4 раза быстрее, чем на ногах.

30.За время жизни кожа человека сменяется примерно 1000 раз.

31.Существует более 100 различных вирусов, вызывающих насморк

Спорт и наш организм

Спорт и наш организм

24.06.2016


Регулярные тренировки очень важны для поддержания баланса и хорошего самочувствия. У многих людей занятия спортом ассоциируются только с количеством потраченных калорий, наращенных мускул и убравшегося с боков жира. Однако физические упражнения затрагивают в организме более глубокие процессы. Ведь по сути в теле человека во время его физической активности происходят сотни химических реакций, в результате чего нормализуется работа гормонов, улучшаются обменные процессы и т.д.



Если говорить о каждом отдельном процессе, происходящем в организме во время занятий спортом, то по объему это получится как несколько книг. Поэтому предлагаем вам ознакомиться с кратким обзором того, как организм «отзывается» на тренировки.




Итак, какие же химические процессы происходят в организме во время тренировок:




  • Нейротрофический фактор головного мозга (BDNF) – это белок, который имеет большое значение для развития и функционирования центральной нервной системы. Физические упражнения вызывают трехкратное усиление синтеза BDNF в человеческом мозге, что способствует улучшению настроения, памяти и повышению когнитивных функций. Также BDNF участвует в регуляции нейрогенеза, роста и выживаемости нейронов в центральной нервной системе. А это, в свою очередь помогает предотвратить появление нейродегенеративных заболеваний.


  • Кортизол. Во время физических упражнений организм подвергается довольно сильному стрессу. А кортизол – это гормон, который вырабатывается в коре надпочечников во время стресса. Чтобы помочь организму «правильно реагировать» на физические нагрузки, кортизол помогает усвоению углеводов и превращению их в глюкозу для получения энергии.


  • Глюкагон. Во время тренировок организму требуется большое количество глюкозы. Но иногда ее запасы, имеющиеся в организме (в печени и жировых клетках), не сразу становятся доступными. Когда организму не хватает глюкозы, на помощь приходит глюкагон – гормон, отвечающий за достаточное содержание глюкозы в крови и образованию ее в печени. Он помогает преобразовать накопленный жир и сахар в глюкозу, которую затем организм сможет использовать в качестве энергии. Это своеобразный стимулятор, который связывает между собой все полезные вещества и направляет их в кровь.


  • Гормон роста (HGH) Интенсивные тренировки стимулируют секрецию гормона роста, увеличивая его выработку из передней доли гипофиза. А это необходимо для восстановления клеток, мышц и тканей.


  • Инсулин. Инсулин необходим для регулирования уровня сахара в крови. Во время тренировок он стимулирует мышечные клетки поглощать глюкозу из крови, которая, превращаясь в энергию, дает организму дополнительные силы. Как правило, во время занятий спортом, организм использует накопленную глюкозу, которую инсулин «приносит» из печени.


  • Эпинефрин и норадреналин. Эти гормоны играют важную роль в адаптационной реакции переактивации организма во время стресса (оказавшись перед лицом опасности организм готовит себя к борьбе или бегству) или тренировок. Эпинефрин, известный под названием адреналин, помогает увеличить приток крови к мышцам, насыщая глюкозой и кислородом. Норэпинефрин улучшает умственные способности, повышает кровяное давление и уменьшает приток крови к мочевому пузырю и кишечнику.


  • Молочная кислота. Поскольку организм во время тренировок незамедлительно превращает глюкозу в энергию, клетки забиваются побочными продуктами и отходами быстрее, чем организм способен избавиться от них. И если кто-то, занимающийся спортом, возможно и не осведомлен о гормонах и химических реакциях, проходящих в активных мышцах, молочную кислоту трудно проигнорировать. Когда в них накапливается молочная кислота, появляется жжение, сигнализирующее о том, что организм «перетрудился» и ему нужна передышка.



Какие, полезные для организма химические элементы, требуют восстановления:


  • Кальций. Нагрузки во время тренировок передаются на кости, создавая в них напряжение, что влечет за собой неизбежный процесс, известный как ремоделирование (разрушение) костной ткани. Резорбция кости происходит при участии остеокластов (гигантских многоядерных клеток, разрушающих костную ткань и обызвествленные хрящи). Кальций же в организме нужен в качестве одной из важнейших составляющих, необходимых для восстановления и укрепления костной ткани. Вот почему так необходимо включать в свой рацион богатые кальцием молочные продукты (молоко, сыр, творог и т.д.) овощи и зелень (капусту, брокколи и шпинат).

  • Хлориды. И хотя во время тренировок теряется не такое большое количество хлоридов, крайне необходимо поддерживать кислотно-щелочной и водный баланс в организме, поскольку это помогает перевариванию белков ферментами и усвоению питательных веществ. Недостаток хлоридов в организме может привести к потери сил, переутомлению и обезвоживанию.


Недостаток хлоридов можно восполнить, включив в рацион питания обычную поваренную соль, но главное не переборщить, поскольку чрезмерное употребление соли может привести к гипертонии и сердечной недостаточности.


  • Магний. Магний крайне необходим для огромного количества процессов, происходящих в организме, включая построение белков, поддержания иммунитета, регулирования ритма сердечных сокращений, нормального функционирования мышц, обеспечения нервной проводимости и многого, многого другого. Как и хлориды, магний из организма во время тренировок выводится через пот в небольших количествах.


Хорошим источником магния является шпинат, миндаль, кешью, и арахис.

  • Калий. Калий – еще один минерал, выходящий из организма с потом. Калий имеет важное значение для поддержания кислотно-щелочного баланса в организме, построения белков, расщепления углеводов, мышечного роста и т.д.


Калием богаты бананы, рыбы семейства лососевых, брокколи и картофель (с кожурой).

  • Натрий. И хотя натрий имеет не совсем хорошую репутацию, он является важным компонентом для мышечной деятельности, функций нервной системы и регулирования артериального давления. Обычно, недостаток натрия в организме сопровождается судорогами мышц и головокружением. Натрий в больших количествах выходит через пот во время тренировок.


Возместить потери натрия легко, его достаточно в поваренной соли. Но как и с случае с хлоридами, здесь главное мера – поскольку перебор может отрицательно сказаться на здоровье сердца.



Большинство людей может восполнить потребность в питательных веществах за счет правильно подобранного рациона питания. Однако если это не помогает, то всегда можно прибегнуть к помощи пищевых добавок, которые помогут компенсировать любые пробелы и которые легко можно купить в любой аптеке.


химических реакций | Анатомия и физиология I

Цели обучения

  • Различать кинетическую и потенциальную энергию, а также экзергонические и эндергонические химические реакции
  • Определите четыре формы энергии, важные для функционирования человека
  • Опишите три основных типа химических реакций
  • Определите несколько факторов, влияющих на скорость химических реакций

Одной из характеристик живого организма является метаболизм, который представляет собой сумму всех химических реакций, которые идут, чтобы поддерживать здоровье и жизнь этого организма.Процессы связывания, которые вы изучили до сих пор, представляют собой анаболические химические реакции; то есть они образуют более крупные молекулы из более мелких молекул или атомов. Но помните, что метаболизм может протекать в другом направлении: в катаболических химических реакциях связи между компонентами более крупных молекул разрываются, высвобождая более мелкие молекулы или атомы. Оба типа реакции включают обмен не только веществом, но и энергией.

Роль энергии в химических реакциях

Химические реакции требуют достаточного количества энергии, чтобы заставить вещество столкнуться с такой силой и точностью, что старые химические связи могут быть разорваны и образованы новые.В общем, кинетическая энергия — это форма энергии, приводящая в движение любой тип материи в движении. Представьте, что вы строите кирпичную стену. Энергия, необходимая для поднятия и установки одного кирпича на другой, называется кинетической энергией — энергией, которой обладает материя из-за своего движения. Как только стена установлена, она накапливает потенциальную энергию. Потенциальная энергия — это энергия положения или энергии, которой обладает материя из-за расположения или структуры ее компонентов. Если кирпичная стена рушится, сохраненная потенциальная энергия высвобождается в виде кинетической энергии при падении кирпичей.

В человеческом теле потенциальная энергия хранится в связях между атомами и молекулами. Химическая энергия — это форма потенциальной энергии, в которой энергия хранится в химических связях. Когда эти связи образуются, вкладывается химическая энергия, а когда они разрываются, выделяется химическая энергия. Обратите внимание, что химическая энергия, как и вся энергия, не создается и не разрушается; скорее, он преобразуется из одной формы в другую. Когда вы съедаете энергетический батончик перед тем, как отправиться в поход, мед, орехи и другие продукты, содержащиеся в батончике, расщепляются и превращаются вашим телом в молекулы, которые ваши мышечные клетки преобразуют в кинетическую энергию.

Химические реакции, при которых выделяется больше энергии, чем поглощается, называются экзергоническими. Катаболизм продуктов в вашем энергетическом батончике является примером. Часть химической энергии, хранящейся в стержне, поглощается молекулами, которые ваше тело использует в качестве топлива, но часть ее выделяется, например, в виде тепла. Напротив, химические реакции, которые поглощают больше энергии, чем выделяют, носят эндергонический характер. Эти реакции требуют ввода энергии, и получающаяся в результате молекула хранит не только химическую энергию в исходных компонентах, но и энергию, которая питала реакцию.Поскольку энергия не создается и не разрушается, откуда берется энергия, необходимая для эндергонических реакций? Во многих случаях это происходит из-за экзергонических реакций.

Формы энергии, важные для жизнедеятельности человека

Вы уже узнали, что химическая энергия поглощается, накапливается и высвобождается химическими связями. Помимо химической энергии, в жизнедеятельности человека важны механическая, лучистая и электрическая энергия.

  • Механическая энергия, которая хранится в физических системах, таких как машины, двигатели или человеческое тело, напрямую приводит в движение материю.Когда вы поднимаете кирпич на стену, ваши мышцы обеспечивают механическую энергию, которая перемещает кирпич.
  • Лучистая энергия — это энергия, излучаемая и передаваемая в виде волн, а не материи. Эти волны различаются по длине от длинных радиоволн и микроволн до коротких гамма-волн, излучаемых распадающимися атомными ядрами. Полный спектр лучистой энергии называется электромагнитным спектром. Организм использует ультрафиолетовую энергию солнечного света для преобразования соединения в клетках кожи в витамин D, который необходим для функционирования человека.Человеческий глаз эволюционировал, чтобы видеть длины волн, составляющие цвета радуги, от красного до фиолетового, поэтому этот диапазон в спектре называется «видимым светом».
  • Электрическая энергия, поставляемая электролитами в клетках и жидкостях организма, способствует изменениям напряжения, которые помогают передавать импульсы в нервных и мышечных клетках.

Характеристики химических реакций

Все химические реакции начинаются с реагента , общего термина для одного или нескольких веществ, которые вступают в реакцию.Например, ионы натрия и хлора являются реагентами при производстве поваренной соли. Одно или несколько веществ, образующихся в результате химической реакции, называются продуктом .

В химических реакциях компоненты реагентов — участвующие элементы и количество атомов каждого — все присутствуют в продукте (ах). Точно так же в продуктах нет ничего, что не присутствует в реагентах. Это связано с тем, что химические реакции регулируются законом сохранения массы, который гласит, что материя не может быть создана или разрушена в ходе химической реакции.

Так же, как вы можете выразить математические вычисления в уравнениях типа 2 + 7 = 9, вы можете использовать химические уравнения, чтобы показать, как реагенты превращаются в продукты. Как и в математике, химические уравнения действуют слева направо, но вместо знака равенства в них используется стрелка или стрелки, указывающие направление, в котором протекает химическая реакция. Например, химическая реакция, в которой один атом азота и три атома водорода производят аммиак, будет записана как N + 3H → NH 3 .Соответственно, распад аммиака на составляющие записывается как NH 3 → N + 3H.

Обратите внимание, что в первом примере атом азота (N) и три атома водорода (H) связаны с образованием соединения. Эта анаболическая реакция требует энергии, которая затем накапливается в связях соединения. Такие реакции называются реакциями синтеза. Реакция синтеза — это химическая реакция, которая приводит к синтезу (соединению) компонентов, которые ранее были разделены (рис. 1а).Опять же, азот и водород являются реагентами в реакции синтеза, которая дает аммиак в качестве продукта. Общее уравнение реакции синтеза: A + B → AB.

Рис. 1. Три основных химических реакции. Атомы и молекулы, участвующие в трех фундаментальных химических реакциях, можно представить в виде слов.

Во втором примере аммиак катаболизируется на более мелкие компоненты, и потенциальная энергия, которая хранилась в его связях, высвобождается.Такие реакции называются реакциями разложения. Реакция разложения — это химическая реакция, которая разрушает или «разлагает» что-то более крупное на составные части (см. Рисунок 1b). Общее уравнение реакции разложения: AB → A + B.

Реакция обмена — это химическая реакция, в которой происходят как синтез, так и разложение, химические связи образуются и разрываются, а химическая энергия поглощается, накапливается и высвобождается (см. Рисунок 1c).Простейшей формой реакции обмена может быть: A + BC → AB + C. Обратите внимание, что для получения этих продуктов B и C должны были распасться в реакции разложения, тогда как A и B должны были соединиться в реакции синтеза. Более сложная реакция обмена может быть следующей: AB + CD → AC + BD. Другой пример: AB + CD → AD + BC.

Теоретически любая химическая реакция может протекать в любом направлении при правильных условиях. Реагенты могут синтезироваться в продукт, который позже разлагается. Обратимость — это тоже качество обменных реакций.Например, A + BC → AB + C может затем вернуться к AB + C → A + BC. Эта обратимость химической реакции обозначена двойной стрелкой: A + BC⇄AB + C. Тем не менее, в человеческом теле многие химические реакции действительно протекают в предсказуемом направлении, так или иначе. Вы можете думать об этом более предсказуемом пути как о пути наименьшего сопротивления, потому что обычно альтернативное направление требует больше энергии.

Факторы, влияющие на скорость химических реакций

Если добавить уксус в пищевую соду, реакция будет мгновенной; смесь будет пузыриться и шипеть.Но многие химические реакции требуют времени. На скорость химических реакций влияет множество факторов. В этом разделе, однако, будут рассмотрены только самые важные аспекты жизнедеятельности человека.

Свойства реагентов

Если химические реакции должны протекать быстро, атомы в реагентах должны иметь легкий доступ друг к другу. Таким образом, чем больше площадь поверхности реагентов, тем легче они будут взаимодействовать. Когда вы кладете в рот кубик сыра, вы его пережевываете, прежде чем проглотить.Помимо прочего, жевание увеличивает площадь поверхности пищи, так что пищеварительные химические вещества могут легче проникать в нее. Как правило, газы реагируют быстрее, чем жидкости или твердые тела, опять же потому, что для разделения частиц вещества требуется энергия, а газы по определению уже имеют пространство между своими частицами. Точно так же, чем больше молекула, тем больше общее количество связей, поэтому можно ожидать, что реакции с участием более мелких молекул с меньшим количеством общих связей будут протекать быстрее.

Кроме того, помните, что некоторые элементы более реактивны, чем другие. Реакции, в которых участвуют высокореактивные элементы, такие как водород, протекают быстрее, чем реакции, в которых участвуют менее реактивные элементы. Реакции с участием стабильных элементов, таких как гелий, вряд ли вообще произойдут.

Температура

Почти все химические реакции протекают быстрее при более высоких температурах. Напомним, что кинетическая энергия — это энергия движущегося вещества. Кинетическая энергия субатомных частиц увеличивается в ответ на увеличение тепловой энергии.Чем выше температура, тем быстрее движутся частицы и тем выше вероятность их соприкосновения и реакции.

Концентрация и давление

Если в клубе танцуют всего несколько человек, они вряд ли наступят друг другу на пятки. Но по мере того, как все больше и больше людей встают, чтобы танцевать, особенно если музыка быстрая, вероятны столкновения. То же самое и с химическими реакциями: чем больше частиц присутствует в данном пространстве, тем больше вероятность столкновения этих частиц друг с другом.Это означает, что химики могут ускорить химические реакции не только за счет увеличения концентрации частиц — количества частиц в пространстве, — но также за счет уменьшения объема пространства, что соответственно приведет к увеличению давления. Если бы в клубе было 100 танцоров, и менеджер внезапно переместил группу в комнату вдвое меньшего размера, концентрация танцоров в новом пространстве увеличилась бы вдвое, и соответственно увеличилась бы вероятность столкновений.

Ферменты и другие катализаторы

Чтобы два химических вещества в природе вступили в реакцию друг с другом, они сначала должны войти в контакт, и это происходит в результате случайных столкновений.Поскольку тепло помогает увеличить кинетическую энергию атомов, ионов и молекул, оно способствует их столкновению. Но очень высокая температура тела — например, очень высокая температура — может повредить клетки тела и быть опасной для жизни. С другой стороны, нормальная температура тела недостаточно высока для протекания химических реакций, поддерживающих жизнь. Вот тут-то и пригодятся катализаторы.

В химии катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции без каких-либо изменений.Вы можете думать о катализаторе как о химическом агенте изменения. Они помогают увеличить скорость и силу столкновения атомов, ионов и молекул, тем самым увеличивая вероятность взаимодействия электронов их валентных оболочек.

Самыми важными катализаторами в организме человека являются ферменты. Фермент представляет собой катализатор, состоящий из белка или рибонуклеиновой кислоты (РНК), оба из которых будут рассмотрены позже в этой главе. Как и все катализаторы, ферменты работают за счет снижения уровня энергии, которую необходимо вложить в химическую реакцию.Энергия активации химической реакции — это «пороговый» уровень энергии, необходимый для разрыва связей в реагентах. Как только эти связи будут разорваны, могут сформироваться новые договоренности. Без фермента, действующего в качестве катализатора, требуется гораздо больше энергии, чтобы зажечь химическую реакцию (рис. 2).

Рисунок 2. Ферменты. Ферменты уменьшают энергию активации, необходимую для протекания данной химической реакции. (а) Без фермента потребляемая энергия для начала реакции высока.(б) С помощью фермента требуется меньше энергии для начала реакции.

Ферменты критически важны для здорового функционирования организма. Они помогают, например, расщеплять пищу и превращать ее в энергию. Фактически, большинство химических реакций в организме осуществляется ферментами.

3.10: Химические реакции в живых организмах

Сборочный конвейер

Мы остаемся живыми, потому что в наших телах постоянно происходят миллионы различных химических реакций.Каждая из наших ячеек похожа на загруженный конвейер по сборке автомобилей, изображенный здесь. Сырье, полуфабрикаты и отходы постоянно используются, производятся, транспортируются и выбрасываются. «Рабочие» на линии сборки клеток — это в основном ферменты. Это белки, которые вызывают биохимические реакции.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Сборочная линия

Что такое биохимические реакции?

Химические реакции, происходящие внутри живых существ, называются биохимическими реакциями. Сумма всех биохимических реакций в организме обозначается как метаболизм . Метаболизм включает как экзотермические (выделяющие тепло) химические реакции, так и эндотермические (поглощающие тепло) химические реакции.

Катаболические реакции

Экзергонические реакции в организме называются катаболическими реакциями . Эти реакции разбивают молекулы на более мелкие части и высвобождают энергию. Примером катаболической реакции является расщепление глюкозы во время клеточного дыхания, которое высвобождает энергию, необходимую клеткам для осуществления жизненных процессов.

Анаболические реакции

Эндергонические реакции в организмах называются анаболическими реакциями . Эти реакции поглощают энергию и строят более крупные молекулы из более мелких. Примером анаболической реакции является соединение аминокислот с образованием белка. Как вы думаете, какие типы реакций — катаболические или анаболические — возникают, когда ваше тело переваривает пищу?

Ферменты

Большинство биохимических реакций в организме требует помощи.Почему это так? Во-первых, внутри живых существ температура обычно слишком низкая, чтобы биохимические реакции происходили достаточно быстро, чтобы поддерживать жизнь. Концентрации реагентов также могут быть слишком низкими, чтобы они могли объединиться и вступить в реакцию. Где биохимические реакции получают необходимую помощь? На помощь приходят ферменты.

Фермент — это белок, ускоряющий биохимическую реакцию. Это биологический катализатор. Фермент обычно работает за счет уменьшения количества энергии активации, необходимой для начала реакции.На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показана энергия активации, необходимая для соединения глюкозы с кислородом с образованием углекислого газа и воды. Общая реакция высвобождает энергию, но для запуска процесса требуется начальная энергия активации. Энергия активации без фермента намного выше, чем энергия активации при использовании фермента.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): действие фермента. Этот график показывает, что происходит, когда глюкоза соединяется с кислородом. Фермент ускоряет реакцию за счет снижения энергии активации.Сравните необходимую энергию активации с ферментом и без него.

Как хорошо работают ферменты

Ферменты участвуют в большинстве биохимических реакций и отлично выполняют свою работу. Типичная биохимическая реакция, которая без фермента могла бы протекать несколько дней или даже несколько столетий, скорее всего, произойдет всего за доли секунды с правильным ферментом! Без ферментов, ускоряющих биохимические реакции, большинство организмов не могло бы выжить. Ферменты специфичны для субстрата. Субстрат фермента — это конкретное вещество, на которое он влияет (Рисунок \ (\ PageIndex {3} \)).Каждый фермент работает только с определенным субстратом, что объясняет, почему существует так много разных ферментов. Кроме того, для работы фермента требуются определенные условия, такие как правильная температура и pH. Некоторые ферменты лучше всего работают в кислых условиях, например, в то время как другие лучше всего работают в нейтральной среде.

Заболевания, связанные с недостаточностью ферментов

Есть сотни известных наследственных нарушений обмена веществ у людей. В большинстве из них единственный фермент либо вообще не вырабатывается организмом, либо вырабатывается в неработающей форме.Отсутствующий или дефектный фермент подобен отсутствующему работнику на конвейере клетки. Отсутствие нормального фермента означает, что не происходит накопления токсичных химикатов или необходимого продукта. Как правило, нормальный фермент отсутствует, потому что человек с заболеванием унаследовал две копии генной мутации, которая могла произойти изначально много поколений назад.

Любое наследственное нарушение обмена веществ, как правило, довольно редко встречается в общей популяции. Однако существует так много различных нарушений обмена веществ, что можно ожидать, что у 1 из 1000 — 2500 новорожденных будет одно.У некоторых этнических групп населения, таких как евреи-ашкенази (евреи центрально-восточноевропейского происхождения), частота некоторых наследственных метаболических нарушений намного выше.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): на рисунке показано, как ферменты превращают субстраты в продукты. субстрат (A) связывается в сайте активации фермента (D) и образует комплекс субстрат-фермент (B). Затем фермент превращает субстрат в продукт (C), разрывая или создавая связи между атомами субстрата.

Функция: надежные источники

Наиболее частым из всех известных нарушений, связанных с недостаточностью ферментов, является дефицит глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы, или G6PD.В США заболевание чаще всего встречается у мужчин афроамериканского происхождения. Фермент G6PD необходим для предотвращения аномального распада эритроцитов. Без фермента эритроциты преждевременно разрушаются, что приводит к анемии.

Выберите одну из следующих тем о дефиците G6PD:

  • генетическая основа
  • Признаки и симптомы
  • диагностика и лечение
  • распространение по всему миру

Для выбранной вами темы зайдите в Интернет, чтобы узнать о ней больше.Найдите как минимум три источника дополнительной информации, которые вы считаете надежными. Сравните информацию, предоставленную разными источниками, и определите любые расхождения между ними. При необходимости проведите дополнительное онлайн-исследование, чтобы попытаться найти надежное единодушное мнение о противоречивой проблеме.

Обзор

  1. Что такое биохимические реакции?
  2. Определите метаболизм.
  3. Сравните и сопоставьте катаболические и анаболические реакции.
  4. Объясните роль ферментов в биохимических реакциях.
  5. Что такое нарушения, связанные с недостаточностью ферментов?
  6. Верно или неверно. Метаболизм — это один из специфических типов катаболизма.
  7. Верно или неверно. Биохимические реакции включают катаболические и анаболические реакции.
  8. Объясните, почему относительно низкая температура живых существ, а также низкая концентрация реагентов могут вызывать очень медленные биохимические реакции в организме без ферментов.
  9. Ответьте на следующие вопросы о том, что происходит после того, как вы съедите бутерброд.
    1. Кусочки сэндвича попадают в желудок, где находятся пищеварительные ферменты, расщепляющие пищу. Какой это тип метаболической реакции? Поясните свой ответ.
    2. В процессе пищеварения часть сэндвича расщепляется до глюкозы, которая затем расщепляется, чтобы высвободить энергию, которую могут использовать ваши клетки. Это экзэргоническая или эндергоническая реакция? Поясните свой ответ.
    3. Белки в сыре, мясе и хлебе в бутерброде расщепляются на составляющие их аминокислоты.Затем ваше тело использует эти аминокислоты для создания новых белков. Какой вид метаболической реакции представляет собой построение этих новых белков? Поясните свой ответ.
  10. Объясните, почему ваше тело не просто использует один или два фермента для всех своих биохимических реакций.
  11. Как называется конкретное вещество, на которое фермент влияет в биохимической реакции?
  12. Фермент — это биологический
    1. катаболизм
    2. форма энергии активации
    3. катализатор
    4. реагент

Узнать больше

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о катаболических и анаболических реакциях.

В видео ниже обсуждается функция ферментов.

химических реакций — анатомия и физиология

OpenStaxCollege

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Различать кинетическую и потенциальную энергию, а также экзергонические и эндергонические химические реакции
  • Определите четыре формы энергии, важные для функционирования человека
  • Опишите три основных типа химических реакций
  • Определите несколько факторов, влияющих на скорость химических реакций

Одной из характеристик живого организма является метаболизм, который представляет собой сумму всех химических реакций, которые идут, чтобы поддерживать здоровье и жизнь этого организма.Процессы связывания, которые вы изучили до сих пор, представляют собой анаболические химические реакции; то есть они образуют более крупные молекулы из более мелких молекул или атомов. Но помните, что метаболизм может протекать в другом направлении: в катаболических химических реакциях связи между компонентами более крупных молекул разрываются, высвобождая более мелкие молекулы или атомы. Оба типа реакции включают обмен не только веществом, но и энергией.

Химические реакции требуют достаточного количества энергии, чтобы заставить вещество столкнуться с такой силой и точностью, что старые химические связи могут быть разорваны и образованы новые.В общем, кинетическая энергия — это форма энергии, приводящая в движение любой тип материи в движении. Представьте, что вы строите кирпичную стену. Энергия, необходимая для поднятия и установки одного кирпича на другой, называется кинетической энергией — энергией, которой обладает материя из-за своего движения. Как только стена установлена, она накапливает потенциальную энергию. Потенциальная энергия — это энергия положения или энергии, которой обладает материя из-за расположения или структуры ее компонентов. Если кирпичная стена рушится, сохраненная потенциальная энергия высвобождается в виде кинетической энергии при падении кирпичей.

В человеческом теле потенциальная энергия хранится в связях между атомами и молекулами. Химическая энергия — это форма потенциальной энергии, в которой энергия хранится в химических связях. Когда эти связи образуются, вкладывается химическая энергия, а когда они разрываются, выделяется химическая энергия. Обратите внимание, что химическая энергия, как и вся энергия, не создается и не разрушается; скорее, он преобразуется из одной формы в другую. Когда вы съедаете энергетический батончик перед тем, как отправиться в поход, мед, орехи и другие продукты, содержащиеся в батончике, расщепляются и превращаются вашим телом в молекулы, которые ваши мышечные клетки преобразуют в кинетическую энергию.

Химические реакции, при которых выделяется больше энергии, чем поглощается, называются экзергоническими. Катаболизм продуктов в вашем энергетическом батончике является примером. Часть химической энергии, хранящейся в стержне, поглощается молекулами, которые ваше тело использует в качестве топлива, но часть ее выделяется, например, в виде тепла. Напротив, химические реакции, которые поглощают больше энергии, чем выделяют, носят эндергонический характер. Эти реакции требуют ввода энергии, и получающаяся в результате молекула хранит не только химическую энергию в исходных компонентах, но и энергию, которая питала реакцию.Поскольку энергия не создается и не разрушается, откуда берется энергия, необходимая для эндергонических реакций? Во многих случаях это происходит из-за экзергонических реакций.

Вы уже узнали, что химическая энергия поглощается, накапливается и высвобождается химическими связями. Помимо химической энергии, в жизнедеятельности человека важны механическая, лучистая и электрическая энергия.

  • Механическая энергия, которая хранится в физических системах, таких как машины, двигатели или человеческое тело, напрямую приводит в движение материю.Когда вы поднимаете кирпич на стену, ваши мышцы обеспечивают механическую энергию, которая перемещает кирпич.
  • Лучистая энергия — это энергия, излучаемая и передаваемая в виде волн, а не материи. Эти волны различаются по длине от длинных радиоволн и микроволн до коротких гамма-волн, излучаемых распадающимися атомными ядрами. Полный спектр лучистой энергии называется электромагнитным спектром. Организм использует ультрафиолетовую энергию солнечного света для преобразования соединения в клетках кожи в витамин D, который необходим для функционирования человека.Человеческий глаз эволюционировал, чтобы видеть длины волн, составляющие цвета радуги, от красного до фиолетового, поэтому этот диапазон в спектре называется «видимым светом».
  • Электрическая энергия, поставляемая электролитами в клетках и жидкостях организма, способствует изменениям напряжения, которые помогают передавать импульсы в нервных и мышечных клетках.

Все химические реакции начинаются с реагента, общего термина для одного или нескольких веществ, вступающих в реакцию. Например, ионы натрия и хлора являются реагентами при производстве поваренной соли.Одно или несколько веществ, образующихся в результате химической реакции, называются продуктом.

В химических реакциях компоненты реагентов — участвующие элементы и количество атомов каждого — все присутствуют в продукте (ах). Точно так же в продуктах нет ничего, что не присутствует в реагентах. Это связано с тем, что химические реакции регулируются законом сохранения массы, который гласит, что материя не может быть создана или разрушена в ходе химической реакции.

Так же, как вы можете выразить математические вычисления в уравнениях типа 2 + 7 = 9, вы можете использовать химические уравнения, чтобы показать, как реагенты превращаются в продукты.Как и в математике, химические уравнения действуют слева направо, но вместо знака равенства в них используется стрелка или стрелки, указывающие направление, в котором протекает химическая реакция. Например, химическая реакция, в которой один атом азота и три атома водорода производят аммиак, будет записана как. Соответственно, разложение аммиака на составляющие будет записано как

Обратите внимание, что в первом примере атом азота (N) и три атома водорода (H) связаны с образованием соединения.Эта анаболическая реакция требует энергии, которая затем накапливается в связях соединения. Такие реакции называются реакциями синтеза. Реакция синтеза — это химическая реакция, которая приводит к синтезу (соединению) компонентов, которые ранее были разделены ([ссылка] a ). Опять же, азот и водород являются реагентами в реакции синтеза, которая дает аммиак в качестве продукта. Общее уравнение реакции синтеза:

Три фундаментальных химических реакции

Атомы и молекулы, участвующие в трех фундаментальных химических реакциях, можно представить в виде слов.

Во втором примере аммиак катаболизируется на более мелкие компоненты, и потенциальная энергия, которая хранилась в его связях, высвобождается. Такие реакции называются реакциями разложения. Реакция разложения — это химическая реакция, которая разрушает или «разлагает» что-то более крупное на составные части (см. [Ссылка] b ). Общее уравнение реакции разложения:.

Обменная реакция — это химическая реакция, в которой происходят как синтез, так и разложение, химические связи образуются и разрываются, а химическая энергия поглощается, накапливается и высвобождается (см. [Ссылка] c ).Простейшей формой обменной реакции может быть:. Обратите внимание, что для получения этих продуктов B и C должны были распасться в реакции разложения, тогда как A и B должны были соединиться в реакции синтеза. Более сложная реакция обмена может быть :. Другой пример:.

Теоретически любая химическая реакция может протекать в любом направлении при правильных условиях. Реагенты могут синтезироваться в продукт, который позже разлагается. Обратимость — это тоже качество обменных реакций.Например, затем можно было бы изменить на. Эта обратимость химической реакции обозначена двойной стрелкой:. Тем не менее, в человеческом теле многие химические реакции действительно протекают в предсказуемом направлении, так или иначе. Вы можете думать об этом более предсказуемом пути как о пути наименьшего сопротивления, потому что обычно альтернативное направление требует больше энергии.

Если добавить уксус в пищевую соду, реакция будет мгновенной; смесь будет пузыриться и шипеть. Но многие химические реакции требуют времени.На скорость химических реакций влияет множество факторов. В этом разделе, однако, будут рассмотрены только самые важные аспекты жизнедеятельности человека.

Свойства реагентов

Если химические реакции должны протекать быстро, атомы в реагентах должны иметь легкий доступ друг к другу. Таким образом, чем больше площадь поверхности реагентов, тем легче они будут взаимодействовать. Когда вы кладете в рот кубик сыра, вы его пережевываете, прежде чем проглотить. Помимо прочего, жевание увеличивает площадь поверхности пищи, так что пищеварительные химические вещества могут легче проникать в нее.Как правило, газы реагируют быстрее, чем жидкости или твердые тела, опять же потому, что для разделения частиц вещества требуется энергия, а газы по определению уже имеют пространство между своими частицами. Точно так же, чем больше молекула, тем больше общее количество связей, поэтому можно ожидать, что реакции с участием более мелких молекул с меньшим количеством общих связей будут протекать быстрее.

Кроме того, помните, что некоторые элементы более реактивны, чем другие. Реакции, в которых участвуют высокореактивные элементы, такие как водород, протекают быстрее, чем реакции, в которых участвуют менее реактивные элементы.Реакции с участием стабильных элементов, таких как гелий, вряд ли вообще произойдут.

Температура

Почти все химические реакции протекают быстрее при более высоких температурах. Напомним, что кинетическая энергия — это энергия движущегося вещества. Кинетическая энергия субатомных частиц увеличивается в ответ на увеличение тепловой энергии. Чем выше температура, тем быстрее движутся частицы и тем выше вероятность их соприкосновения и реакции.

Концентрация и давление

Если в клубе танцуют всего несколько человек, они вряд ли наступят друг другу на пятки.Но по мере того, как все больше и больше людей встают, чтобы танцевать, особенно если музыка быстрая, вероятны столкновения. То же самое и с химическими реакциями: чем больше частиц присутствует в данном пространстве, тем больше вероятность столкновения этих частиц друг с другом. Это означает, что химики могут ускорить химические реакции не только за счет увеличения концентрации частиц — количества частиц в пространстве — но также за счет уменьшения объема пространства, что соответственно приведет к увеличению давления.Если бы в клубе было 100 танцоров, и менеджер внезапно переместил группу в комнату вдвое меньшего размера, концентрация танцоров в новом пространстве увеличилась бы вдвое, и соответственно увеличилась бы вероятность столкновений.

Ферменты и другие катализаторы

Чтобы два химических вещества в природе вступили в реакцию друг с другом, они сначала должны войти в контакт, и это происходит в результате случайных столкновений. Поскольку тепло помогает увеличить кинетическую энергию атомов, ионов и молекул, оно способствует их столкновению.Но очень высокая температура тела — например, очень высокая температура — может повредить клетки тела и быть опасной для жизни. С другой стороны, нормальная температура тела недостаточно высока для протекания химических реакций, поддерживающих жизнь. Вот тут-то и пригодятся катализаторы.

В химии катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции без каких-либо изменений. Вы можете думать о катализаторе как о химическом агенте изменения. Они помогают увеличить скорость и силу столкновения атомов, ионов и молекул, тем самым увеличивая вероятность взаимодействия электронов их валентных оболочек.

Самыми важными катализаторами в организме человека являются ферменты. Фермент — это катализатор, состоящий из белка или рибонуклеиновой кислоты (РНК), оба из которых будут рассмотрены позже в этой главе. Как и все катализаторы, ферменты работают за счет снижения уровня энергии, которую необходимо вложить в химическую реакцию. Энергия активации химической реакции — это «пороговый» уровень энергии, необходимый для разрыва связей в реагентах. Как только эти связи будут разорваны, могут сформироваться новые договоренности. Без фермента, действующего как катализатор, требуется гораздо больше энергии, чтобы зажечь химическую реакцию ([ссылка]).

Ферменты

Ферменты уменьшают энергию активации, необходимую для протекания данной химической реакции. (а) Без фермента потребляемая энергия для начала реакции высока. (б) С помощью фермента требуется меньше энергии для начала реакции.

Ферменты критически важны для здорового функционирования организма. Они помогают, например, расщеплять пищу и превращать ее в энергию. Фактически, большинство химических реакций в организме осуществляется ферментами.

Химические реакции, в которых разрываются и образуются химические связи, требуют первоначальных затрат энергии. Кинетическая энергия, энергия движущегося вещества, подпитывает столкновения атомов, ионов и молекул, которые необходимы для разрыва их старых связей и образования новых. Все молекулы хранят потенциальную энергию, которая высвобождается при разрыве их связей.

Четыре формы энергии, необходимые для функционирования человека: химическая энергия, которая накапливается и высвобождается при образовании и разрыве химических связей; механическая энергия, которая напрямую поддерживает физическую активность; лучистая энергия, излучаемая волнами, например, в солнечном свете; и электрическая энергия, сила движущихся электронов.

Химические реакции начинаются с реагентов и заканчиваются продуктами. Реакции синтеза связывают реагенты вместе, процесс, который требует энергии, тогда как реакции разложения разрывают связи внутри реагента и, таким образом, высвобождают энергию. В обменных реакциях связи как разрываются, так и образуются, и происходит обмен энергией.

Скорость, с которой происходят химические реакции, зависит от нескольких свойств реагентов: температуры, концентрации и давления, а также от наличия или отсутствия катализатора.Фермент — это каталитический белок, который ускоряет химические реакции в организме человека.

Энергия, запасенная в футе снега на крутой крыше, составляет ________.

  1. потенциальная энергия
  2. кинетическая энергия
  3. лучистая энергия
  4. энергия активации

Соединение кальция, фосфора и других элементов дает минеральные кристаллы, которые находятся в кости. Это пример реакции (n) ________.

  1. катаболический
  2. синтез
  3. разложение
  4. обмен

— общее обозначение для (n) ________ реакции.

  1. анаболический
  2. эндергоник
  3. разложение
  4. обмен

________ реакции высвобождают энергию.

  1. Катаболический
  2. Экзергонический
  3. Разложение
  4. Катаболические, экзергонические и декомпозиционные

Какая из следующих комбинаций атомов наиболее вероятна , чтобы вызвать химическую реакцию?

  1. водород и водород
  2. водород и гелий
  3. гелий и гелий
  4. неон и гелий

Если жевать кусок хлеба, он смешивается со слюной и способствует ее химическому распаду.Это , скорее всего, из-за того, что ________.

  1. внутренняя часть рта поддерживает очень высокую температуру
  2. при жевании накапливает потенциальную энергию
  3. жевание способствует реакциям синтеза
  4. слюна содержит ферменты

Это законный пример обменной реакции? Почему или почему нет?

Это не так. Обменная реакция может быть или. Во всех химических реакциях, включая реакции обмена, компоненты реагентов идентичны компонентам продуктов.Компонент, присутствующий среди реагентов, не может исчезнуть, и компонент, не присутствующий в реагентах, не может внезапно появиться в продуктах.

Почему вы не бросаете кусок мыла в стиральную машину, когда загружаете белье? Другими словами, почему стиральный порошок продается в жидком или порошковом виде?

Напомним, что чем больше площадь поверхности реагентов, тем быстрее и легче они будут взаимодействовать. Для разделения частиц вещества требуется энергия. Порошковые и жидкие моющие средства для стирки с относительно большей площадью поверхности на единицу, могут быстро растворяться в своих реактивных компонентах при добавлении в воду.

Глоссарий

энергия активации
количество энергии, превышающее количество энергии, содержащейся в реагентах, которое необходимо преодолеть, чтобы реакция продолжилась
катализатор
Вещество, которое увеличивает скорость химической реакции без изменения самого себя в процессе
химическая энергия
форма энергии, которая поглощается в виде химических связей, сохраняется при их поддержании и высвобождается при их разрыве
концентрация
количество частиц в заданном пространстве
реакция разложения
тип катаболической реакции, при которой одна или несколько связей внутри более крупной молекулы разрываются, что приводит к высвобождению более мелких молекул или атомов
фермент
белок или РНК, катализирующая химические реакции
обменная реакция
тип химической реакции, в которой как образуются, так и разрываются связи, в результате чего происходит перенос компонентов
кинетическая энергия
энергия, которой обладает материя благодаря своему движению
потенциальная энергия
запасенная энергия, которой обладает материя из-за расположения или структуры ее компонентов
товар
Одно или несколько веществ, образующихся в результате химической реакции
реагент
Одно или несколько веществ, вступающих в реакцию
реакция синтеза
тип анаболической реакции, в которой два или более атома или молекулы связываются, что приводит к образованию более крупной молекулы

5.Химические реакции в обмене веществ • Функции клеток и человеческого тела

Содержимое:
1. Наиболее важные химические реакции
2. Принципы регуляции метаболических путей

_

Наиболее значимые химические реакции

Метаболические пути в организме человека образуют обширную сеть более или менее взаимосвязанных реакций, которые часто имеют общих промежуточных продуктов продуктов .Химические превращения, которые происходят во время химических реакций, можно разделить по общему механизму, присущему всем веществам, претерпевающим эту конкретную реакцию. Например, реакции декарбоксилирования включают расщепление от молекулы CO 2 от карбоксильной группы, и ее субстраты включают различных карбоновых кислот .

В этом подразделе мы поговорим о наиболее важных типах химических реакций на типичных примерах, взятых из метаболических путей человека.

Спирты, карбонильные соединения и карбоновые кислоты

Спирты, карбонильные соединения и карбоновые кислоты образуют важную группу веществ, участвующих во многих химических реакциях промежуточного метаболизма.

Спирты характеризуются наличием ОН- функциональной группы . В зависимости от количества этих групп в молекуле, спирты могут быть моно-, ди- или поли и водородом . Другое подразделение основано на природе атома углерода, к которому присоединена группа OH-: первичный (R-CH 2 -OH), вторичный (R 1 -CH (OH) -R 2 ) и третичных (CR 1 R 2 R 3 (OH)) спиртов.

Альдегиды и кетоны вместе, для группы карбонил соединений . Их функциональные группы: –CHO и C = O соответственно.

Карбоновые кислоты , характеризующиеся наличием группы –COOH , и их производные, вероятно, являются наиболее важными членами этой группы веществ.

Спирты, карбонильные соединения и карбоновые кислоты участвуют во многих реакциях, среди которых наиболее значимыми являются:

1) Образование анионов и ацилов, производных карбоновых кислот

2) Дегидрирование и гидрирование (окисление и восстановление)

3) Этерификации

1) Образование анионов и ацилов, производных карбоновых кислот

Карбоксильная группа способна к диссоциации, степень которой для конкретной кислоты выражается константой диссоциации.В целом карбоновые кислоты относятся к слабым кислотам, а это означает, что они диссоциируют лишь частично. Образующийся анион (с группой -COO ) называют ацетатом .

После отделения ОН- группы от карбоксила образуется ацил .

2) Дегидрирование и гидрирование (окисление и восстановление)

Дегидрирование — это химическая реакция, приводящая к отщеплению атома –H из молекул.Атом водорода, полученный в этом процессе, может быть впоследствии использован для создания градиента протонов через митохондриальную мембрану, чтобы получить энергии (АТФ). Включение водорода в молекулу n называется гидрированием . Гидрирование и дегидрирование происходят в течение:

а) Окисление простых связей в двойные связи

б) Взаимные превращения спиртов — карбонильных соединений — карбоновых кислот

а) Окисление простых связей в двойные связи

Общая схема реакции следующая:

-CH 2 -CH 2 — ↔ -CH = CH- + 2H + + 2e

Таких реакций много в цикле Кребса , β-окислении жирных кислот или реакциях десатурации (с образованием ненасыщенных жирных кислот).

б) Взаимные превращения спиртов — карбонильных соединений — карбоновых кислот

Эта тройка органических соединений образует ряд , которые различаются степенью окисления (или восстановления ). Общая схема их взаимопревращения следующая (превращение в карбонильное соединение и карбоновую кислоту — окисление, в обратном направлении — восстановление):

1. Первичный спирт, альдегид, карбоновая кислота

R-CH 2 -ОН, R-CHO, R-COOH

2.Вторичный спирт ↔ кетон

R 1 -CH (OH) -R 2 ↔ R 1 -CO-R 2

3. Спирт третичный — не поддается окислению

В качестве примера окисления мы можем взять преобразование глицерин-3-фосфата в дигидроксиацетонфосфат (DHA-P) с FAD в качестве кофактора, через который глицерин входит в метаболические пути гликолиза или глюконеогенез (в зависимости от реальных потребностей организма).

3) Этерификация

Этерификация — это реакция между карбоновой кислотой и спиртом с образованием сложного эфира и молекулы воды :

R 1 -OH + R-COOH → R 1 O- (C = O) -R + H 2 O

Наиболее важные карбоновые кислоты и производные анионы и ацетилы сведены в следующие таблицы:

1) Насыщенные монокарбоновые кислоты
С Систематическое название Общее название Латинское название Ацил Анион
1 Метановая кислота Муравьиная ак.Formicum Формил Формиат
2 Этанойк уксус ак. aceticum Ацетил Ацетат
3 Пропановая кислота Пропионовая кислота ак. пропионикум пропионил пропионат
4 бутановая кислота Butyric ак. Butyricum Бутирил Бутират
5 Пентановая кислота Валерик ак.валерикум Валерил Валерат
12 Додекановая кислота Лаурик ак. lauricum Лаурил Лаурате
16 Гексадекановая кислота пальмитиновый ак. пальмитикум Пальмитоил Пальмитат
18 Октадеканоик стеариновый ак. стеарикум Стеароил Стеарат
2) Насыщенные дикарбоновые кислоты
С Систематическое название Общее название Латинское название Ацил Анион
2 Этандиоик щавелевая ак.оксаликум оксалил Оксалат
3 Пропандиоин Малоник ак. malonicum Малонил Малонат
4 бутандиовая кислота Янтарный ак. сукциникум сукцинил сукцинат
5 пентандиоин Глутаровая ак. glutaricum Глутарил Глутарат
6 Гександиовая Адипик ак.адипикум Адипоил Адипате
3) Ненасыщенные монокарбоновые кислоты
С Систематическое название Общее название Латинское название Ацил Анион
18: 1 цис-октадек-9-еновая Олеич ак. олеикум Олеоил олеат
18: 2 (ω-6) цис, цис-октадека-9,12-диеновая Линолевая ак.линолеум Линолоил Линолат
18: 3 (ω-3) цис, цис, цис-октадека-9,12,15-триеновая кислота Линоленовая ac.linolenicum Линоленоил Линоленат
20: 4 (ω-6) цис, цис, цис, цисейкоза-5,8,11,14-тетраеновая кислота Арахидонический ак. арахидоникум Арахидонил Арахидонат
4) Ненасыщенные дикарбоновые кислоты
С Систематическое название Общее название Латинское название Ацил Анион
4 цис-бутендиовая Малеин ак.малеикум Малеинил Малеинате
4 трансбутендиовая Fumaric ак. fumaricum Фумароил Фумарат
5) Производные карбоновых кислот
С Систематическое название Общее название Латинское название Ацил Анион
3 2-оксопропановая кислота Пирувич ак.pyruvicum Пирувил пируват
3 2-гидроксипропановая кислота Молочная ак. lacticum Лактоил Лактат
4 3-оксобутановая кислота Ацетоуксусная Ацетоацетил Ацетоацетат
4 3-гидроксибутановая кислота β-гидроксимасляная β-гидроксибутират
4 гидроксибутандиовая Малик ак.malicum Малойл Малат
4 оксобутандиовая кислота щавелевоуксусная Оксалацетат
5 2-оксопентандиовая кислота α-кетоглутаровая кислота α-кетоглутарил (2-оксоглутарил) α-кетоглутарат (2-оксоглутарат)
6 2-гидроксипропан-1,2,3-трикарбоновая лимонный ак. лимон Цитрат
Гидроксикислоты и оксокислоты

Взаимное превращение гидрокси кислот (содержащих, кроме группы -COOH, также группу -OH, замещающую один из атомов водорода в цепи) и оксокислот (также называемых кетокислотами, которые содержат обе –COOH и = O группа, замещающая один из атомов водорода в цепи) является обычным явлением метаболических путей.Гидроксикислоты окисляются до оксикислоты или наоборот, оксикислоты восстанавливаются до гидроксикислот, как показано в следующих примерах:

Другое явление, происходящее в метаболизме, — это кето-енол таутомерия , которая относится к химическому равновесию между двумя формами органических соединений: кето, — (или оксо-) форма, содержащая кислорода , связанный двойная связь (= O ) и енольная форма , содержащая двойная связь между два углерода атомов вместе с присоединенной группой –OH 905 к одному из них (-C = C-OH).Их взаимное преобразование включает в себя движение альфа-водорода (или протона) и смещение связывающих электронов (видимое как сдвиг двойной и смежной одинарной связи).

Аминокислоты и оксокислоты

Аминокислоты и оксикислоты представляют собой замещающие производные карбоновых кислот. Молекулы аминокислот содержат группу –COOH вместе с группой -NH 2 , тогда как оксикислоты имеют группу = O. При взаимном преобразовании эти две группы обмениваются группами -NH 2 и = O .Различают два основных типа этих реакций:

1) Трансаминирование

2) Окислительное дезаминирование

1) Трансаминирование

В реакциях этого типа аминокислота действует как донор группы -NH 2 , который принимается оксокислотой. Оксокислоты превращаются в аминокислоты, а аминокислоты становятся оксокислотами.

AA 1 + OxoA 2 ↔ OxoA 1 + AA 2

2) Окислительное дезаминирование

В этой реакции оксикислоты образуются элиминированием -NH 2 группа из аминокислот.NH 2 — выпускается как аммиак (NH 3 ). Окислительное дезаминирование — важные реакции, посредством которых аминокислоты начинают процесс разложения . В основном они встречаются в печени , а полученный аммиак поступает в процесс синтеза карбамида .

Эту реакцию катализирует глутаматдегидрогеназа .

Декарбоксилирование и карбоксилирование

Декарбоксилирование — это химическая реакция, которая включает отщепление всей карбокси группы (высвобождается в виде молекулы CO 2 ) и ее замену протоном.Это часть нескольких метаболических путей:

1) Превращение аминокислот в биогенные амины (например, во время синтеза многих нейротрансмиттеров )

2) Дегидрирование 2-оксокислот — реакция пируватдегидрогеназы и две реакции цикла Кребса

Карбоксилирование протекает в обратном направлении, оно включает в себя включение в молекулу группы –COOH , например:

1) Синтез жирных кислот

2) Глюконеогенез

_

Принципы регуляции метаболических путей

Регуляторные реакции метаболических путей обычно локализуются где-то около начала определенного пути — очень часто это первая необратимая реакция .Причина — стремление сократить отходы ресурсов и ненужное производство промежуточных продуктов (что могло бы произойти, если бы путь не был остановлен в начале, а после нескольких этапов).

Регуляторный фермент часто присутствует при низкой концентрации (ниже по сравнению с концентрациями других ферментов, участвующих в этом пути), что ограничивает его функцию. Кроме того, фермент обычно принадлежит к группе аллостерических ферментов , работающих по принципу « все или ничего ».Наличие предела концентрации (выше которого реакция вскоре достигает максимума скорости , но ниже которого почти происходит не происходит ) является весьма выгодным для регулирования.

Регуляция метаболических путей, как и другие регулируемые процессы в организме, основана на принципе обратной связи. Промежуточные продукты или конечные продукты реакции влияют на ход реакции.

1) Отрицательный отзыв

Отклонение на от определенного значения ( устанавливает точка ) запускает цепочку из реакцию , которая возвращает систему назад в предыдущее состояние. Таким образом, отрицательная обратная связь является источником стабильности (путем постоянного возврата системы к заданному значению) и является основным регулирующим механизмом почти во всех метаболических процессах.

В качестве примера можно взять фермент ALA-синтаза I (регуляторный фермент синтеза гема , локализованный в печени). Когда концентрация конечного продукта (гема) высока, он замедляет (через отрицательную обратную связь) весь путь вниз.

2) Положительный отзыв

Отклонение от значения уставки приводит в этом случае к цепочке реакций , которые еще больше углубляют отклонение . Система находится под угрозой создания порочного круга , где каждое дальнейшее увеличение отклонения ускоряет весь процесс, пока нестабильность системы не достигнет точки, где она рухнет.

Широко известный пример положительной обратной связи в нашем организме — окситоцин. Окситоцин представляет собой пептидный гормон, продуцируемый ядрами гипоталамуса , который (помимо других функций) вызывает сокращение гладких мышц матки во время родов. Каждое сокращение активирует механорецепторов , лежащих в стенке матки, что действует как стимул для дальнейшей секреции окситоцина.Вот почему его действие усиливается до тех пор, пока не родится и ребенок, и плацента, и давление в матке не упадет.

Регулирующий шаг зависит от:

1) Изменение абсолютной концентрации фермента (количества фермента)

Это может регулироваться посредством изменений транскрипции, и трансляции конкретного фермента. Индукция активирует, а репрессия подавляет экспрессию гена. Примером является индукция субстрата, когда синтез определенного гена индуцируется присутствием его субстрата.

2) Модуляция активности уже существующего фермента (активности фермента)

На активность фермента могут влиять:

а) Наличие активатора или ингибиторов

б) Ковалентная модификация молекулы фермента (фосфорилирование / дефосфорилирование, преобразование проферментов в активные формы,…)

_

Автор подраздела: Петра Лаврикова

Химия жизни: человеческое тело

Примечание редактора: в этой периодической серии статей рассматриваются важные вещи в нашей жизни и химический состав, из которого они состоят. Вы то, что вы едите. Но вы помните, как ели молибден или перекусывали селеном? В организме обнаружено около 60 химических элементов, но что все они там делают, до сих пор неизвестно. Примерно 96 процентов массы человеческого тела состоит всего из четырех элементов: кислорода, углерода, водорода и азота, большая часть которых находится в форме воды. Остальные 4 процента — это редкая выборка из периодической таблицы элементов.

Некоторые из наиболее известных представителей называются макронутриентами, тогда как те, которые встречаются только на уровне миллионных долей или меньше, называются микронутриентами.Эти питательные вещества выполняют различные функции, включая строительство костей и клеточных структур, регулирование pH в организме, перенос заряда и запуск химических реакций. FDA установило стандартную суточную норму потребления 12 минералов (кальций, железо, фосфор, йод, магний, цинк, селен, медь, марганец, хром, молибден и хлорид). Натрий и калий также имеют рекомендуемые уровни, но их лечат отдельно. Однако этим список необходимых элементов не исчерпывается. Сера обычно не упоминается как пищевая добавка, потому что организм получает ее в большом количестве с белками.И есть несколько других элементов, таких как кремний, бор, никель, ванадий и свинец, которые могут играть биологическую роль, но не классифицируются как важные. «Это может быть связано с тем, что биохимическая функция не была определена экспериментальными данными», — сказала Виктория Дрейк из Института Лайнуса Полинга при Университете штата Орегон. Иногда все, что известно, — это то, что лабораторные животные плохо себя чувствовали, когда в их рационе не хватало какого-то несущественного элемента. Однако определить точную пользу, которую приносит элемент, может быть сложно, поскольку они редко попадают в организм в чистом виде.«Мы не рассматриваем их как отдельные элементы, а как элементы, заключенные в соединение», — сказала Кристин Гербштадт, национальный представитель Американской диетической ассоциации. Обычная диета состоит из тысяч соединений (некоторые из которых содержат микроэлементы), влияние которых изучается в настоящее время. На данный момент мы можем только сказать наверняка, что делают около 20 элементов. Вот краткое изложение, в скобках указан процент веса тела. Кислород (65%) и водород (10%) преимущественно содержатся в воде, которая составляет около 60 процентов веса тела.Практически невозможно представить жизнь без воды. Углерод (18%) — синоним жизни. Его центральная роль связана с тем, что он имеет четыре места связывания, которые позволяют строить длинные сложные цепочки молекул. Более того, углеродные связи могут быть образованы и разорваны с помощью небольшого количества энергии, что обеспечивает динамическую органическую химию, происходящую в наших клетках. Азот (3%) содержится во многих органических молекулах, включая аминокислоты, из которых состоят белки, и нуклеиновые кислоты, из которых состоит ДНК. Кальций (1,5%) — самый распространенный минерал в организме человека, почти весь он содержится в костях и зубах. По иронии судьбы, наиболее важная роль кальция заключается в функциях организма, таких как сокращение мышц и регулирование белков. Фактически, организм фактически извлекает кальций из костей (вызывая такие проблемы, как остеопороз), если в рационе человека недостаточно этого элемента. Фосфор (1%) содержится преимущественно в костях, но также и в молекуле АТФ, которая обеспечивает клетки энергией для запуска химических реакций. Калий (0,25%) — важный электролит (то есть он несет заряд в растворе). Он помогает регулировать сердцебиение и имеет жизненно важное значение для передачи электрических сигналов в нервах. Сера (0,25%) содержится в двух аминокислотах, которые важны для придания белкам их формы. Натрий (0,15%) — еще один электролит, жизненно важный для передачи электрических сигналов в нервах. Он также регулирует количество воды в организме. Хлор (0,15%) обычно находится в организме в виде отрицательного иона, называемого хлоридом.Этот электролит важен для поддержания нормального баланса жидкости. Магний (0,05%) играет важную роль в структуре скелета и мышц. Он также необходим в более чем 300 основных метаболических реакциях. Железо (0,006%) является ключевым элементом метаболизма почти всех живых организмов. Он также содержится в гемоглобине, который является переносчиком кислорода в красных кровяных тельцах. Половина женщин не получают достаточного количества железа в своем рационе. Фтор (0,0037%) содержится в зубах и костях.Помимо предотвращения кариеса, это не имеет никакого значения для здоровья человека. Цинк (0,0032%) является важным микроэлементом для всех форм жизни. Некоторые белки содержат структуры, называемые «цинковые пальцы», которые помогают регулировать гены. Известно, что дефицит цинка приводит к карликовости в развивающихся странах. Медь (0,0001%) играет важную роль в качестве донора электронов в различных биологических реакциях. Без достаточного количества меди железо не будет нормально работать в организме. Йод (0.000016%) необходим для выработки гормонов щитовидной железы, регулирующих скорость метаболизма и другие клеточные функции. Дефицит йода, который может привести к зобу и повреждению головного мозга, является важной проблемой для здоровья во многих странах мира. Селен (0,000019%) необходим для определенных ферментов, включая несколько антиоксидантов. В отличие от животных, растениям не нужен селен для выживания, но они поглощают его, поэтому есть несколько случаев отравления селеном при употреблении в пищу растений, выращенных на богатых селеном почвах. Хром (0,0000024%) помогает регулировать уровень сахара, взаимодействуя с инсулином, но точный механизм до сих пор полностью не изучен. Марганец (0,000017%) необходим для некоторых ферментов, в частности для тех, которые защищают митохондрии — место, где внутри клеток вырабатывается полезная энергия — от опасных окислителей. Молибден (0,000013%) необходим практически для всех форм жизни. У людей это важно для преобразования серы в пригодную для использования форму.У азотфиксирующих бактерий он важен для преобразования азота в пригодную для использования форму. Кобальт (0,0000021%) содержится в витамине B12, который важен для образования белка и регуляции ДНК.

3.10 Химические реакции в живых организмах — Биология человека

Рисунок 3.10.1. Линия сборки автомобилей.

Создано: CK-12 / Адаптировано Кристин Миллер

Мы остаемся живыми, потому что в наших телах постоянно происходят миллионы различных химических реакций.Каждая из наших ячеек подобна загруженной автомобильной сборочной линии, изображенной на рис. 3.10.1. Сырье, полуфабрикаты и отходы постоянно используются, производятся, транспортируются и выбрасываются. «Рабочие» на линии сборки клеток — это в основном ферменты. Это белки, которые вызывают биохимические реакции.

Химические реакции, происходящие внутри живых существ, называются биохимическими реакциями. Сумма всех биохимических реакций в организме называется метаболизм .Метаболизм включает в себя как экзотермические (высвобождающие энергию) химические реакции, так и эндотермические пост (энергопоглощающие) химические реакции.

Катаболические реакции

Экзотермические реакции в организмах называются катаболическими реакциями . Эти реакции расщепляют молекулы на более мелкие единицы и высвобождают энергию. Примером катаболической реакции является расщепление глюкозы во время клеточного дыхания, которое высвобождает энергию, необходимую клеткам для осуществления жизненных процессов.

Анаболические реакции

Эндотермические реакции в организме называются анаболическими реакциями .Эти реакции создают более крупные молекулы из более мелких и поглощают энергию. Примером анаболической реакции является соединение аминокислот с образованием белка. Как вы думаете, какие типы реакций — катаболические или анаболические — возникают, когда ваше тело переваривает пищу?

Ферменты

Рисунок 3.10.2. Энергия активации реакции снижается в присутствии фермента .

Большинство биохимических реакций, происходящих внутри живых организмов, требуют помощи.Почему это так? Во-первых, температура внутри живых существ обычно слишком низкая для того, чтобы биохимические реакции происходили достаточно быстро, чтобы поддерживать жизнь. Концентрации реагентов также могут быть слишком низкими, чтобы они могли объединиться и вступить в реакцию. Где биохимические реакции получают необходимую помощь? Из ферментов.

Фермент — это белок, ускоряющий биохимическую реакцию. Это биологический катализатор. Фермент обычно работает за счет уменьшения количества энергии активации, необходимой для начала реакции.График на рисунке 3.10.2 показывает энергию активации, необходимую для соединения глюкозы с кислородом. Когда присутствует правильный фермент, требуется меньше энергии активации, чем когда его нет.

Фермент ускоряет реакцию за счет снижения необходимой энергии активации. Сравните необходимую энергию активации с ферментом и без него.

Как хорошо работают ферменты

Ферменты участвуют в большинстве биохимических реакций и отлично выполняют свою работу. Типичная биохимическая реакция, которая без фермента могла бы произойти через несколько дней или даже несколько столетий, скорее всего, произойдет всего за доли секунды с правильным ферментом! Без ферментов, ускоряющих биохимические реакции, большинство организмов не могло бы выжить.

Ферменты субстрат-специфичны. Субстрат фермента — это конкретное вещество, на которое он влияет. Каждый фермент работает только с определенным субстратом, что объясняет, почему существует так много разных ферментов. Кроме того, для работы фермента требуются определенные условия, такие как правильная температура и pH. Некоторые ферменты лучше всего работают в кислых условиях, например, в то время как другие лучше всего работают в нейтральной среде.

Заболевания, связанные с недостаточностью ферментов

Есть сотни известных наследственных нарушений обмена веществ у людей.В большинстве из них единственный фермент либо вообще не вырабатывается организмом, либо вырабатывается иным образом в неработающей форме. Отсутствующий или дефектный фермент подобен отсутствующему работнику на конвейере клетки. Представьте себе автомобильную сборочную линию по изображению в начале этого раздела. Что делать, если отсутствовал рабочий, установивший руль? Как это повлияет на общее функционирование автомобиля? Когда фермент отсутствует, накапливаются токсичные химические вещества или не производится необходимый продукт.Как правило, нормальный фермент отсутствует, потому что человек с заболеванием унаследовал две копии генной мутации, которая могла возникнуть на многих поколениях ранее.

Любое наследственное нарушение обмена веществ, как правило, довольно редко встречается в общей популяции. Однако существует так много различных нарушений обмена веществ, что можно ожидать, что у одного из 1000 — 2500 новорожденных будет одно.

  • Биохимические реакции — это химические реакции, происходящие внутри живых существ.Сумма всех биохимических реакций в организме называется метаболизмом.
  • Метаболизм включает катаболические реакции, которые являются реакциями высвобождения энергии (экзотермическими), а также анаболические реакции, которые являются реакциями поглощения энергии (эндотермическими).
  • Для ускорения реакции большинству биохимических реакций требуется биологический катализатор, называемый ферментом. Ферменты уменьшают количество энергии активации, необходимой для начала реакции. Большинство ферментов — это белки, которые воздействуют только на одно конкретное вещество, называемое субстратом фермента.
  • У человека много наследственных нарушений обмена веществ. Большинство из них вызвано единственным дефектным или отсутствующим ферментом.
  1. Что такое биохимические реакции?
  2. Определите метаболизм.
  3. Сравните и сопоставьте катаболические и анаболические реакции.
  4. Объясните роль ферментов в биохимических реакциях.
  5. Что такое нарушения, связанные с недостаточностью ферментов?
  6. Объясните, почему относительно низкая температура живых существ, наряду с низкой концентрацией реагентов, может вызывать очень медленные биохимические реакции в организме без ферментов.
  7. Ответьте на следующие вопросы о том, что происходит после того, как вы съедите бутерброд.
    • Кусочки сэндвича попадают в желудок, где находятся пищеварительные ферменты, расщепляющие пищу. Какой это тип метаболической реакции? Поясните свой ответ.
    • В процессе пищеварения часть сэндвича расщепляется на глюкозу, которая затем расщепляется, чтобы высвободить энергию, которую могут использовать ваши клетки. Это экзотермическая эндотермическая реакция? Поясните свой ответ.
    • Белки в сыре, мясе и хлебе в бутерброде расщепляются на составляющие их аминокислоты. Затем ваше тело использует эти аминокислоты для создания новых белков. Какой вид метаболической реакции представляет собой построение этих новых белков? Поясните свой ответ.
  8. Объясните, почему ваше тело не просто использует один или два фермента для всех своих биохимических реакций.
  9. A ________ — это конкретное вещество, на которое фермент влияет в биохимической реакции.
  10. Фермент — это биологический _____________.
    • катаболизм
    • форма энергии активации
    • катализатор
    • реагент

Ферменты

(обновлено), Сестры Амеба, 2016 г.

Что вызывает химическую реакцию? — Карим Джарра, TED-Ed, 2015.

.

Рисунок 3.10.1

Автоматическая сборочная линия

Брайана Снельсона на Wikimedia Commons используется в соответствии с CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0) лицензии.

Рисунок 3.10.2

Список литературы

Сестры Амеба. (2016, 28 августа). Ферменты (обновлено). YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=qgVFkRn8f10&feature=youtu.be

TED-Ed. (2015, 15 января). Что вызывает химическую реакцию? — Карим Джаррах. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=8m6RtOpqvtU&feature=youtu.be

химических реакций в нашем организме — статья

Химия, хотя и является загадкой для многих, в значительной степени вовлечена во все аспекты нашей повседневной жизни.От этого зависит само наше существование. Есть множество примеров, больших и малых, которые могут помочь нам понять, насколько важна химия в повседневной жизни. Давайте взглянем!

Химия — это отрасль науки, которая занимается изучением состава, структуры, свойств, реакций и поведения веществ. Следовательно, химия считается центральной наукой. Это суть нашей повседневной жизни и проявляется в пище, которую мы едим, в воздухе, которым мы дышим, в воде, которую мы пьем, все является результатом химических процессов.
На самом деле, такими эмоциями, как любовь и ненависть, тоже движет химия. Для лучшего понимания химии, которая присутствует практически повсюду вокруг нас, мы представили повседневные примеры в двух разделах. Во-первых, примеры химии внутри нашего тела, а во-вторых, примеры химии, которые существуют вне нашего тела или происходят вокруг нас.

Химия играет жизненно важную роль в нашем выживании, и жизнь без химикатов невозможно даже представить. Они участвуют в основных функциях организма, контролируют наши эмоции, наблюдают за обменными процессами и предотвращают болезни.Кислород, которым мы дышим, необходимые нам питательные вещества, генетическая структура нашего тела — ДНК и РНК — все это состоит из различных элементов и соединений. Давайте рассмотрим несколько таких примеров, которые связаны с химией и являются неотъемлемой частью нашего существования.

Примерно 96% нашей массы тела состоит всего из 4 элементов: — Кислород, Углерод, Водород и Азот. Остальные 4% состоят из примерно 60 элементов, включая натрий, калий, кальций, цинк и этот список можно продолжить.Элементы, которые требуются в больших количествах, называются макронутриентами, а другие, которые необходимы в незначительных количествах, обычно в частях на миллион или меньше, называются микронутриентами. Химически человеческое тело состоит из воды и органических соединений — углеводов, белков, липидов и нуклеиновых кислот.

Органические процессы, происходящие в организме человека, называются метаболизмом, который включает огромное количество химических реакций. Ферменты, которые выделяются разными органами, действуют как биокатализаторы, ускоряющие скорость этих реакций, тогда как гормоны регулируют их возникновение, время и скорость.От этих метаболических процессов зависит наше благополучие, нормальное функционирование и нормальное здоровье. Координация и одновременное протекание этих жизненных процессов упорядоченным образом является причиной того, что мы живы, здоровы и здоровы.

Дыхание — это обмен газов между организмом и окружающей его средой. Дыхание — это химический процесс, представляющий собой реакцию глюкозы или сахаров с кислородом, высвобождающую энергию. Это процесс, при котором вдыхание кислорода из воздуха вызывает раздувание легких, а затем происходит дефляция путем выдоха углекислого газа в окружающую среду.

При дыхании происходит следующая реакция: —
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 ➜ 6CO 2 + 6H 2 O + Energy
Когда вы чувствуете голод гормон грелин секретируется желудком, который вызывает чувство голода.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.