Fosfor v lidském těle: význam, vliv

Biochemie je obor biologie, která zkoumá chemické složení jak jednotlivých buněk, tak celého organismu jako celku. Je známo, že téměř 98% buněčného obsahu zahrnuje atomy kyslíku, uhlíku, dusíku a vodíku. Tyto chemické prvky se nazývají organogenní. 1,8% klesá na draslík, sodík, hořčík, chlor, fosfor. V lidském těle jsou součástí minerálních solí a mají vzhled jednoduchých nebo komplexních iontů, které zajišťují normální průběh metabolických reakcí. Například nejdůležitější buněčné sloučeniny, které jsou odpovědné za přenos dědičných znaků - nukleových kyselin - obsahují zbytky kyseliny anionové kyseliny ortofosforečné.

Molekuly ATP, na kterých se poskytování buněk s energií, také zahrnují ionty obsahující fosfor. V tomto článku uvádíme příklady, které potvrzují důležitou roli fosforu v lidském těle a jeho vliv na metabolismus.

Kovalentní polární vazby a jejich význam

Struktura organických látek, které tvoří živou látku, je založena na schopnosti molekul vytvářet určitý typ chemické vazby. Nazývá se kovalentní polární a vznikající mezi atomy nekovů způsobuje základní chemické vlastnosti sloučenin. Biochemie, zkoumající složení molekul látek vstupujících do rostlinných buněk, hub, zvířat, stanovila jejich chemické složení. Ukázalo se, že kromě dusíku, uhlíku, kyslíku obsahují fosfor. V lidském těle se nevyskytuje ve volném stavu, protože je vysoce toxická látka. Proto v živých systémech má tento prvek formu aniontů kyseliny meta-, orto- nebo pyrofosforečné, které mají schopnost vytvářet vazby s kovovými kationty. V jakých látkách buňky se mohou setkat?

Fosfor v komplexních organických molekulách

Proteiny kostní systém, Hormony, vitamíny a lipidy tvoří komplexní sloučeniny s komplexními ionty obsahujícími fosfor. V lidském těle jsou komplexní sloučeniny - fosfolipidy a fosfoproteiny, které jsou součástí molekul biologicky aktivních látek - enzymů a steroidů. Kovalentní polární vazby v nukleotidech DNA a RNA poskytují tvorbu fosfodiesterových vazeb v řetězcích nukleových kyselin. Proč potřebujeme fosfor v lidském těle a jaké jsou jeho funkce v metabolismu? Nejprve zvážit tento problém na celulární úrovni organizace.

Místo fosforu v elementárním složení buňky

Podle obsahu v cytoplazmě a organel (0,2-1%), non-kov je na čtvrtém místě po organogenní prvků. Většina nasycené sloučeniny fosforu pohybového buňky - osteocyty, zubní tkáň látek - dentinu. Jejich obsah v neuronech a neurogliích, jehož je složen nervový systém, je skvělý. atomy fosforu obsažených v membránových proteinů, nukleových kyselin a energetické látky - adenosintrifosfát ATP a redukovaná forma nikotinamiddinukleotidfosfata - NADP x H₂. Jak vidíme, v lidském těle je fosfor obsažen ve všech životně důležitých strukturách: buňkách, tkáních a fyziologických systémech.

Je známo, že hladina buněčné homeostázy, který je otevřený biologického systému, závisí na koncentraci různých iontů v mezibuněčné tekutiny a hyaloplasm. Jaká je funkce fosforu při udržování stálosti vnitřního prostředí lidského těla?

Systém vyrovnávací paměti

Vzhledem k vlastnost přes vnější semipermeabilní membránu do buňky neustále přijímá různé substance, vysoká koncentrace může nepříznivě ovlivnit její účinnost. Pro neutralizaci přebytku toxických iontů v cytoplazmě, společně s kationty sodíku, draslíku, vápníku, obsahuje kyselé zbytky uhličitan, sulfit, a fosforečná. Jsou schopni reagovat s přebytkem iontů uvíznutými v buňce a sledovat stálost intracelulárního obsahu. Pufrovací systém, kromě slabých kyselinových iontů, nutně zahrnuje i anionty NRO₄^2- a H₂RO₄^-, obsahující fosfor. V lidském těle poskytuje jako součást tlumivého systému fyziologicky normální průběh metabolických reakcí na buněčné úrovni.

Oxidační fosforylace

Štěpení organických sloučenin v buňce se nazývá aerobní dýchání. Místo jeho držení je mitochondrie. Na vnitřních záhybech - krystalech organel - jsou umístěny enzymové komplexy. Například systém ATP-as obsahuje molekuly transportu elektronů. Vzhledem k reakcím katalyzovaným enzymy z ADP a molekuly volně kyseliny fosforečné syntetizovaných ATP - univerzální energie buňky látka spotřebuje na jejich reprodukci, růst, pohyb. Jeho tvorba může být reprezentována ve formě zjednodušené reakční schémy: ADP + Φ = ATP. Potom se molekuly adenosintrifosforečné kyseliny akumulují v cytoplazmě. Slouží jako zdroj energie pro provádění mechanické práce, například ve svalovém systému a v reakcích plastického metabolismu. Proto fosfor v lidském těle hraje vedoucí úlohu v procesech výměny energie.

Fosfodiesterové vazby molekul dědičnosti

Vysoký obsah atomového fosforu je zaznamenán v buněčném jádru, protože prvek je součástí nukleových kyselin. Objeveny v 19. století švýcarským vědcem F. Michelerem, jsou biopolymery a skládají se z monomerů - nukleotidů. Fosfor je přítomen jak v samotných purinových a pyrimidinových bázích, tak v vazbách, které tvoří řetězce RNA DNA. Monomery nukleové kyseliny jsou schopné tvořit polymerní struktury v důsledku výskytu kovalentních vazeb mezi pentysou a zbytky kyseliny fosforečné množstvím ležících nukleotidů. Jsou nazývány fosfodiesterem. Zničení molekul DNA a RNA, které se vyskytují v lidských buňkách pod vlivem tvrdého gama záření nebo otravy toxickými látkami, je způsobeno prasknutím fosfodiesterových vazeb. To vede ke smrti buněk.

Biologické membrány

Struktury, které omezují vnitřní obsah buňky, mají také složení fosforu. V lidském těle se do sloučenin obsahujících fosfolipidy a fosfoproteiny nachází až 40% suché tělesné hmotnosti. Jsou to hlavní součásti membránové vrstvy, ve kterých jsou také látky, jako jsou bílkoviny a sacharidy. Vysoký obsah fosforu je charakteristický pro obaly neurocytů a jejich procesy - dendrity a axon. Fosfolipidy přenášejí membrány plasticitu a vzhledem k přítomnosti molekul cholesterolu je přítomna síla. Rovněž hrají roli sekundárních mediátorů - signalizačních molekul, které jsou aktivátory efektorových proteinů zapojených do vedení nervového impulsu.

Příštitné žlázy a jejich úloha v metabolismu fosforu

Podobně jako hrášek, ležící po obou stranách štítné žlázy a s hmotností 0,5-0,8 g, příštítné žlázy vylučuje příštitný hormon. Reguluje výměnu prvků, jako je vápník a fosfor v lidském těle. Jejich funkce spočívá v dopadu na osteocyty a osteoblasty - buňky kostního systému, které pod vlivem hormonu začnou vylučovat soli kyseliny fosforečné v extracelulární tekutině. Při hyperfunkci příštítných tělísek ztrácejí lidské kosti sílu, změkčují a rozkládají, obsah fosforu v nich prudce klesá. V současné době existuje vyšší riziko zlomenin v páteři, pánevní kosti a bedra, což ohrožuje život pacienta. Současně se zvyšuje množství vápníku. To vede k hyperkalcémii s příznaky poškození periferních nervů a snížení tónu kosterních svalů. Parathyroidní hormon působí na ledviny a snižuje reabsorpci solí fosforu z primárního moči. Zvýšení obsahu fosfátů v ledvinových tkáních způsobuje vznik hyperfosfatury a tvorby kamenů.

Minerální složení kostní tkáně

Tvrdost, pevnost a pružnost nosného systému závisí na chemickém složení buněk kostní tkáně. Osteocyty obsahují jak organické sloučeniny, tak proteinový ossein, a anorganické látky obsahující fosforečnanové soli vápníku a hořčíku. S věkem u lidí se zvyšuje množství minerálních složek, jako jsou hydroxylapatity, u osteocytů a osteoblastů. Abnormální mineralizace kostí, hromadění vápenatých solí a přebytek fosforu v těle vede ke ztrátě pružnosti a pevnosti kostry, tak starší lidé často hrozí zranění a zlomenin.

Konverze sloučenin fosforu v lidském těle

Největší trávicí žláza v lidském těle - játra - hraje vedoucí úlohu při výměnných reakcích látek obsahujících fosfor. Hormony příštítné žlázy a vitamin D také ovlivňují tyto procesy. Denní potřeba pro dospělé prvku je 1,0-2, 0g, pro děti a mládež - 2,5 fosforu ve formě lehce stravitelných solí, stejně jako v komplexy s proteiny a sacharidy v lidském těle, je z potravy.

Nasycené semena slunečnice, dýně, konopí. Ve výrobcích živočišného původu je fosfor bohatý na kuřecí játra, hovězí maso, odrůdy tvrdých sýrů, ryby. Nadbytečný fosfor v těle může nastat kvůli poruše funkce reabsorpce ledvin, nesprávnému použití vitamínů a nedostatku vápníku v potravinách. Negativní účinek fosforu na lidské tělo se projevuje především v porážce kardiovaskulárního systému, ledvin a kostních aparátů a může naznačovat vážné metabolické poruchy.