Baiolojia ni tawi la biolojia ambalo huchunguza utungaji wa kemikali wa seli moja moja na kiumbe mzima. Inajulikana kuwa karibu 98% ya yaliyomo kwenye seli ni pamoja na oksijeni, kaboni, nitrojeni na atomi za hidrojeni. Vipengele hivi vya kemikali huitwa organogenic. 1.8% huanguka kwenye potasiamu, sodiamu, magnesiamu, klorini, fosforasi. Katika mwili wa mwanadamu, wao ni sehemu ya chumvi za madini na wana fomu ya ions rahisi au ngumu, kuhakikisha njia ya kawaida ya athari za kimetaboliki. Kwa mfano, misombo ya seli muhimu zaidi inayohusika na usambazaji wa sifa za urithi - asidi nucleic - ina anions ya mabaki ya asidi ya orthophosphoric acid.
Ioni zenye fosforasi pia hujumuishwa katika molekuli za ATP, ambazo utoaji wa seli zenye nishati hutegemea. Katika makala hii, tutatoa mifano ambayo inathibitisha muhimujukumu la fosforasi katika mwili wa binadamu na athari zake katika kimetaboliki.
Miunganisho ya polar ya Covalent na maana yake
Msingi wa muundo wa vitu vya kikaboni vinavyounda vitu hai ni uwezo wa molekuli zao kuunda aina fulani ya dhamana ya kemikali. Inaitwa polar covalent na, inayotokea kati ya atomi za zisizo za metali, huamua sifa kuu za kemikali za misombo. Biokemia, kusoma muundo wa molekuli ya vitu vinavyoingia kwenye seli za mimea, kuvu, wanyama, ilianzisha muundo wao wa kemikali. Ilibadilika kuwa, pamoja na nitrojeni, kaboni, oksijeni, pia ni pamoja na fosforasi. Katika mwili wa mwanadamu, haitokei katika hali ya bure, kwa kuwa ni dutu yenye sumu kali. Kwa hiyo, katika mifumo ya maisha, kipengele kina aina ya anions ya meta-, ortho- au asidi ya pyrophosphoric, ambayo ina uwezo wa kuunda vifungo na cations za chuma. Je, zinaweza kupatikana katika vitu gani vya seli?
Phosphorus katika molekuli za kikaboni changamano
Protini za mfumo wa mifupa, homoni, vitamini na lipids huunda misombo changamano yenye ayoni changamano iliyo na fosforasi. Katika mwili wa binadamu kuna misombo tata - phospholipids na phosphoproteins, ambayo ni sehemu ya molekuli ya vitu vilivyo hai - enzymes na steroids. Vifungo vya polar covalent katika DNA na nyukleotidi za RNA hutoa uundaji wa vifungo vya phosphodiester katika minyororo ya asidi ya nucleic. Kwa nini fosforasi inahitajika katika mwili wa binadamu na ni nini kazi zake katika kimetaboliki? Hebu kwanza tufikirie swali hili katika ngazi ya mtandao ya shirika.
Mahali pa fosforasi katika utunzi wa msingi wa seli
Kulingana na maudhui katika saitoplazimu na organelles (0.2-1%), mashirika yasiyo ya metali iko katika nafasi ya nne baada ya vipengele vya organogenic. Inayojaa zaidi misombo ya fosforasi ni seli za mfumo wa musculoskeletal - osteocytes, dutu ya tishu za meno - dentini. Maudhui yao ni ya juu katika neurons na neuroglia, ambayo hufanya mfumo wa neva. Atomi za fosforasi zinapatikana katika protini za utando, asidi nucleic na vitu vinavyohitaji nishati - ATP adenosine triphosphoric acid na katika hali iliyopunguzwa ya nicotinamide dinucleotide fosfati - NADP×H2. Kama unavyoona, katika mwili wa binadamu, fosforasi hupatikana katika miundo yote muhimu: seli, tishu, mifumo ya kisaikolojia.
Inajulikana kuwa kiwango cha homeostasis ya seli, ambayo ni mfumo wazi wa kibayolojia, inategemea mkusanyiko wa ayoni mbalimbali katika hyaloplasm na maji ya intercellular. Ni nini kazi ya fosforasi katika kudumisha uthabiti wa mazingira ya ndani ya mwili wa binadamu?
Mfumo wa akiba
Kutokana na sifa ya upenyezaji nusu kupitia utando wa nje, vitu mbalimbali huingia kwenye seli kila mara, mkusanyiko wa juu ambao unaweza kuathiri vibaya shughuli zake muhimu. Ili kupunguza ziada ya ioni za sumu, saitoplazimu, pamoja na sodiamu, potasiamu, cations za kalsiamu, ina mabaki ya asidi ya carbonate, sulfite na asidi ya fosforasi. Wana uwezo wa kuguswa na ziada ya ioni ambazo zimeingia kwenye seli na kudhibiti uthabiti wa yaliyomo ndani ya seli. Mfumo wa buffer, pamoja na ioni za asidi dhaifu, ni pamoja na anionsNRO42- na N2RO4 - iliyo na fosforasi. Katika mwili wa binadamu, kama sehemu ya mfumo wa bafa, inahakikisha mwendo wa kawaida wa kisaikolojia wa athari za kimetaboliki katika kiwango cha seli.
Phosphorylation ya oksidi
Mchanganuo wa misombo ya kikaboni katika seli huitwa kupumua kwa aerobic. Mahali pake ni mitochondria. Complex za enzyme ziko kwenye mikunjo ya ndani - cristae ya organelles. Kwa mfano, mfumo wa ATP-ase una molekuli za carrier wa elektroni. Shukrani kwa athari zinazochochewa na vimeng'enya, ATP inaundwa kutoka kwa ADP na molekuli za bure za asidi ya fosforasi - dutu ya nishati ya seli, ambayo hutumiwa kwa uzazi, ukuaji na harakati. Muundo wake unaweza kuwakilishwa kama mpango wa majibu uliorahisishwa: ADP + F=ATP. Kisha molekuli za adenosine triphosphoric acid hujilimbikiza kwenye saitoplazimu. Wao hutumika kama chanzo cha nishati kwa kufanya kazi ya mitambo, kwa mfano, katika mfumo wa misuli na katika athari za kubadilishana plastiki. Kwa hivyo, fosforasi katika mwili wa binadamu huchukua jukumu kuu katika kimetaboliki ya nishati.
Vifungo vya Phosphodiester vya molekuli za urithi
Maudhui ya juu ya fosforasi ya atomiki hunakiliwa kwenye kiini cha seli, kwa kuwa kipengele hicho ni sehemu ya asidi nukleiki. Iligunduliwa nyuma katika karne ya 19 na mwanasayansi wa Uswizi F. Miescher, ni biopolymers na inajumuisha monomers - nucleotides. Fosforasi iliyopowote katika msingi wa purine na pyrimidine wenyewe, na katika vifungo vinavyounda minyororo ya RNA na supercoil ya DNA. Monomeri za asidi ya nyuklia zina uwezo wa kutengeneza miundo ya polima kutokana na kuibuka kwa vifungo vya ushirikiano kati ya mabaki ya pentose na asidi ya fosforasi ya nyukleotidi zilizo karibu. Wanaitwa phosphodiesters. Uharibifu wa molekuli za DNA na RNA ambazo hutokea katika seli za binadamu chini ya ushawishi wa mionzi ya gamma ngumu au kutokana na sumu na vitu vya sumu hutokea kutokana na kuvunjika kwa vifungo vya phosphodiester. Husababisha seli kufa.
Tando za kibayolojia
Miundo inayozuia maudhui ya ndani ya seli pia ina fosforasi. Katika mwili wa binadamu, hadi 40% ya uzito wa mwili kavu huanguka kwenye misombo yenye phospholipids na phosphoproteins. Ni sehemu kuu za safu ya membrane, ambayo pia ina vitu kama vile protini na wanga. Maudhui ya juu ya fosforasi ni tabia ya utando wa neurocytes na taratibu zao - dendrites na axons. Phospholipids hutoa utando wa plastiki, na kutokana na kuwepo kwa molekuli za cholesterol, pia nguvu. Pia hutekeleza jukumu la wajumbe wa pili - molekuli zinazoashiria ambazo ni viamilisho vya proteni zenye athari zinazohusika katika upitishaji wa msukumo wa neva.
Tezi za Paradundumio na jukumu lake katika kimetaboliki ya fosforasi
Zinafanana na mbaazi, zikiwa kwenye ncha zote za tezi ya thioridi na uzito wa 0.5-0.8 g kila moja, tezi za paradundumio hutoa homoni ya paradundumio. Inasimamia ubadilishanaji wa vipengele kama vilekalsiamu na fosforasi katika mwili wa binadamu. Kazi zao ni kutenda kwa osteocytes na osteoblasts - seli za mfumo wa mifupa, ambayo, chini ya ushawishi wa homoni, huanza kutolewa chumvi za asidi ya fosforasi kwenye maji ya ziada. Kwa hyperfunction ya tezi za parathyroid, mifupa ya binadamu hupoteza nguvu, hupunguza na kuanguka, maudhui ya fosforasi ndani yao hupungua kwa kasi. Kwa wakati huu, hatari ya fractures ya mgongo, mifupa ya pelvic na viuno, ambayo inatishia maisha ya mgonjwa, huongezeka. Wakati huo huo, kiasi cha kalsiamu huongezeka. Hii inasababisha hypercalcemia na dalili za uharibifu wa ujasiri wa pembeni na kushuka kwa sauti ya misuli ya mifupa. Homoni ya parathyroid pia hufanya kazi kwenye figo, kupunguza urejeshaji wa chumvi za fosforasi kutoka kwa mkojo wa msingi. Kuongezeka kwa phosphate katika tishu za figo husababisha hyperphosphaturia na kuundwa kwa mawe.
Muundo wa madini ya mifupa
Ugumu, nguvu na unyumbufu wa mfumo wa usaidizi hutegemea muundo wa kemikali wa seli za tishu za mfupa. Osteocyte zina misombo ya kikaboni, kama vile ossein ya protini, na dutu zisizo za kawaida zenye kalsiamu na chumvi za fosforasi ya magnesiamu. Kadiri mtu anavyozeeka, kiasi cha vipengele vya madini, kama vile hydroxyapatites, katika osteocytes na osteoblasts huongezeka. Madini yasiyo ya kawaida ya tishu za mfupa, mrundikano wa chumvi ya kalsiamu na fosforasi iliyozidi katika mwili wa binadamu husababisha kupoteza unyumbufu na uimara wa sehemu zote za mifupa, hivyo watu wazee wana uwezekano mkubwa wa kuwa katika hatari ya majeraha na kuvunjika.
Mabadiliko ya misombo ya fosforasi katika mwilibinadamu
Tezi kubwa zaidi ya usagaji chakula katika mwili wa binadamu - ini - ina jukumu kuu katika ubadilishanaji wa vitu vilivyo na fosforasi. Homoni za parathyroid na vitamini D pia huathiri michakato hii. Mahitaji ya kila siku ya kipengele kwa watu wazima ni 1.0-2.0 gramu, kwa watoto na vijana - hadi 2.5 g Fosforasi kwa namna ya chumvi za urahisi, na pia katika complexes na protini na wanga, huingia mwili wa binadamu na chakula.
Alizeti, malenge, mbegu za katani zimejaa humo. Kuna fosforasi nyingi katika bidhaa za wanyama katika ini ya kuku, nyama ya ng'ombe, jibini ngumu na samaki. Kuzidi kwa fosforasi katika mwili kunaweza kutokea kama matokeo ya ukiukaji wa kazi ya kurejesha tena figo, matumizi yasiyofaa ya vitamini, na ukosefu wa kalsiamu katika chakula. Athari hasi ya fosforasi kwenye mwili wa binadamu huonyeshwa hasa katika uharibifu wa mfumo wa moyo na mishipa, figo na vifaa vya mifupa na inaweza kuonyesha matatizo makubwa ya kimetaboliki.
