Фосфар ў арганізме чалавека: значэнне, уплыў

Біяхімія - раздзел біялогіі, які вывучае хімічны склад як асобных клетак, так і ўсяго арганізма ў цэлым. Вядома, што амаль 98% клеткавага змесціва ўключаюць атамы кіслароду, вугляроду, азоту і вадароду. Гэтыя хімічныя элементы называюцца ДЗЕЙНАСЦІ. 1,8% прыпадае на калій, натрый, магній, хлор, фосфар. У арганізме чалавека яны ўваходзяць у склад мінеральных соляў і маюць выгляд простых або складаных іёнаў, забяспечваючы нармальнае праходжанне рэакцый абмену рэчываў. Напрыклад, найважнейшыя злучэння клеткі, якія адказваюць за перадачу спадчынных прыкмет - нуклеінавыя кіслаты, - ўтрымліваюць аніёны кіслотных рэшткаў ортофосфорной кіслаты.

У малекулы АТФ, ад якіх залежыць забеспячэнне клетак энергіяй, таксама ўваходзяць фосфарзмяшчальных іёны. У дадзеным артыкуле мы прывядзем прыклады, якія пацвярджаюць важную ролю фосфару ў арганізме чалавека і яго ўплыў на абмен рэчываў.

Кавалентным палярныя сувязі і іх значэнне

У аснове будовы арганічных рэчываў, якія складаюць жывую матэрыю, ляжыць здольнасць іх малекул ўтвараць пэўны тып хімічнай сувязі. Яна называецца кавалентнай палярнай і, узнікаючы паміж атамамі неметаллов, абумоўлівае асноўныя хімічныя характарыстыкі злучэнняў. Біяхімія, вывучаючы склад малекул рэчываў, якія ўваходзяць у клеткі раслін, грыбоў, жывёл, ўстанавіла іх хімічны склад. Аказалася, што, акрамя азоту, вугляроду, кіслароду, у іх уваходзіць і фосфар. У арганізме чалавека ён не сустракаецца ў вольным стане, бо з'яўляецца высокатаксічных рэчывам. Таму ў жывых сістэмах элемент мае форму аніёнаў мета-, орто- або пирофосфорной кіслаты, якія маюць здольнасць да адукацыі сувязяў з катыёнамі металаў. У якіх жа рэчывах клеткі яны могуць сустракацца?

Фосфар у складзе складаных арганічных малекул

Вавёркі касцяной сістэмы, гармоны, вітаміны і ліпіды утвараюцца з фосфарзмяшчальных складанымі іёнамі комплексныя злучэнні. У арганізме чалавека прысутнічаюць складаныя злучэнні - фасфаліпіды і фосфопротеиды, якія ўваходзяць у склад малекул біялагічна актыўных рэчываў - ферментаў і стэроідаў. Кавалентным палярныя сувязі ў нуклеатыдаў ДНК і РНК забяспечваюць адукацыю фосфодиэфирных сувязяў у ланцугах нуклеінавых кіслот. Для чаго патрэбен фосфар ў арганізме чалавека і якія яго функцыі ў абмене рэчываў? Спачатку разгледзім гэтае пытанне на клеткавым узроўні арганізацыі.

Месца фосфару ў элементнай складзе клеткі

Па змесце ў цытаплазме і арганэл (0,2-1%), неметалы знаходзіцца на чацвёртым месцы пасля ДЗЕЙНАСЦІ. Найбольш насычаны злучэннямі фосфару клеткі апорна-рухальнай сістэмы - остеоциты, рэчыва зубной тканіны - дэнцін. Вялікае іх ўтрыманне ў нейронных і нейроглии, з якіх складаецца нервовая сістэма. Атамы фосфару ўтрымліваюцца ў мембранных пратэін, нуклеінавых кіслотах і энергаёмістых рэчывах - аденозинтрифосфорной кіслаце АТФ і ў адноўленай форме никотинамиддинуклеотидфосфата - НАДФ × Н _2. Як бачым, у арганізме чалавека фосфар змяшчаецца ва ўсіх жыццёва значных структурах: клетках, тканінах, фізіялагічных сістэмах.

Вядома, што ўзровень гамеастазу клеткі, якая з'яўляецца адкрытай біялагічнай сістэмай, залежыць ад канцэнтрацыі розных іёнаў у гиалоплазме і міжклеткавай вадкасці. Якая ж функцыя фосфару ў падтрыманні сталасці ўнутранага асяроддзя арганізма чалавека?

буферная сістэма

Дзякуючы ўласцівасці полупроницаемости праз вонкавую мембрану ў клетку пастаянна паступаюць розныя рэчывы, высокая канцэнтрацыя якіх можа адмоўна адбіцца на яе жыццядзейнасці. Каб нейтралізаваць лішак таксічных іёнаў, цытаплазма, разам з катыёнамі натрыю, калія, кальцыя, змяшчае кіслотныя рэшткі карбонатной, сульфитной і фосфарнай кіслот. Яны здольныя ўступаць у рэакцыі з лішкам іёнаў, якія трапілі ў клетку, і кантраляваць сталасць ўнутрыклеткавага змесціва. Буферная сістэма, акрамя іёнаў слабых кіслот, абавязкова ўключае аніёны НРО ₄ ^2- і Н ₂ РА ₄ ^-, якія змяшчаюць фосфар. У арганізме чалавека ён у складзе буфернай сістэмы забяспечвае фізіялагічна нармальнае праходжанне рэакцый абмену рэчываў на клеткавым узроўні.

акісляльнае фасфараляванне

Расшчапленне арганічных злучэнняў у клетцы носіць назву аэробнага дыхання. Месца яго правядзення - мітахондрыі. На ўнутраных складках - Крысці арганэл - размешчаны комплексы ферментаў. Напрыклад, сістэма АТФ-аза ўтрымлівае молекулы- пераносчыкі электронаў. Дзякуючы рэакцыям, катализируемым з дапамогай ферментаў, з АДФ і вольных малекул фосфарнай кіслаты сінтэзуецца АТФ - ўніверсальнае энергетычнае рэчыва клетак, якія расходуюцца на іх размнажэнне, рост, рух. Яго адукацыю можна прадставіць у выглядзе спрошчанай схемы рэакцыі: АДФ + Ф = АТФ. Затым малекулы аденозинтрифосфорной кіслаты акумулююцца ў цытаплазме. Яны служаць крыніцай энергіі для здзяйснення механічнай працы, напрыклад, у мышачнай сістэме і ў рэакцыях пластычнага абмену. Такім чынам, фосфар ў арганізме чалавека гуляе вядучую ролю ў працэсах абмену энергіі.

Фосфодиэфирные сувязі малекул спадчыннасці

Высокае ўтрыманне атамарнага фосфару рэгіструецца ў клеткавым ядры, так як элемент ўваходзіць у склад нуклеінавых кіслот. Адкрытыя яшчэ ў 19 стагоддзі швейцарскім навукоўцам Ф. Мишером, яны ўяўляюць сабой біяпалімераў і складаюцца з мономеров - нуклеатыдаў. Фосфар прысутнічае як у саміх пурынавых і пиримидиновых падставах, так і ў сувязях, якія фарміруюць ланцуга РНК і суперспираль ДНК. Мономеры нуклеінавых кіслот здольныя ўтвараць палімерныя структуры дзякуючы ўзнікненню кавалентных сувязяў паміж пентозы і рэшткамі фосфарнай кіслаты побач ляжаць нуклеатыдаў. Яны называюцца фосфодиэфирными. Дэструкцыя малекул ДНК і РНК, якая ўзнікае ў клетках чалавека пад уздзеяннем жорсткага гама-выпраменьвання ці з прычыны атручвання таксічнымі рэчывамі, адбываецца па прычыне разрыву фосфодиэфирных сувязяў. Яна прыводзіць клеткі да згубы.

біялагічныя мембраны

Структуры, якія абмяжоўваюць унутранае змесціва клеткі, таксама маюць у сваім складзе фосфар. У арганізме чалавека да 40% сухой масы цела прыпадае на злучэнні, якія змяшчаюць фасфаліпіды і фосфопротеиды. Яны з'яўляюцца галоўнымі кампанентамі мембраннага пласта, у якім прысутнічаюць яшчэ і такія рэчывы, як вавёркі і вугляводы. Высокае ўтрыманне фосфару характэрна для абалонак нейроцитов і іх атожылкаў - дендрытаў і аксона. Фасфаліпіды надаюць мембранах пластычнасці, а дзякуючы наяўнасці малекул халестэрыну яшчэ і трываласці. Яны таксама гуляюць ролю другасных пасрэднікаў - сігнальных малекул, якія з'яўляюцца актыватара эффекторных бялкоў, якія ўдзельнічаюць у правядзенні нервовага імпульсу.

Парашчытападобных залозы і іх ролю ў абмене фосфару

Падобныя на гарошыны, якія ляжаць на абедзвюх долях шчытападобнай залозы i маюць вагу па 0,5-0,8 г кожная, околощитовидные залозы сакрэтуюць паратгормон. Ён рэгулюе абмен такіх элементаў, як кальцый і фосфар, у арганізме чалавека. Функцыі іх заключаюцца ва ўздзеянні на остеоциты і остеобласты - клеткі касцяной сістэмы, якія пад уплывам гармону пачынаюць вылучаць солі фосфарнай кіслаты ць пазаклеткавую вадкасць. Пры гіперфункціі парашчытападобных залоз косткі чалавека губляюць трываласць, размягчаются і руйнуюцца, змест фосфару ў іх рэзка падае. У гэты час павышаецца рызыка пераломаў пазваночніка, касцей таза і клубы, якія пагражаюць жыццю хворага. Адначасова ўзрастае колькасць кальцыя. Гэта прыводзіць да гиперкальциемии з сімптомамі паразы перыферычных нерваў і падзенні тонусу шкілетных цягліц. Паратгормон дзейнічае і на ныркі, памяншаючы реабсорбцію соляў фосфару з першаснай мачы. Павышэнне ўтрымання фасфатаў у тканінах нырак служыць прычынай гиперфосфатурии і адукацыі камянёў.

Мінеральны склад касцяной тканіны

Цвёрдасць, трываласць і эластычнасць апорнай сістэмы залежыць ад хімічнага складу клетак касцяной тканіны. Остеоциты ўтрымліваюць як арганічныя злучэнні, напрыклад бялок оссеин, так і неарганічныя рэчывы, якія змяшчаюць фосфарнакіслыя солі кальцыя і магнію. З узростам у чалавека колькасць мінеральных кампанентаў, такіх як гидроксилапатиты, у остеоцитах і остеобласты ўзрастае. Анамальная мінералізацыя касцяной тканіны, назапашванне соляў кальцыя і лішак фосфару ў арганізме чалавека прыводзяць да страты эластычнасці і трываласці ўсіх аддзелаў шкілета, таму пажылыя людзі часцей падвяргаюцца небяспекі траўмаў і пераломаў.

Ператварэнне злучэнняў фосфару ў арганізме чалавека

Самая буйная стрававальная жалеза ў арганізме чалавека - печань - адыгрывае вядучую ролю ў рэакцыях абмену фосфарзмяшчальных рэчываў. Гармоны околощитовидной залозы і вітамін Д таксама ўплываюць на гэтыя працэсы. Сутачная патрэба элемента для дарослых складае 1,0-2, 0 грама, для дзяцей і падлеткаў - да 2,5 г. Фосфар ў выглядзе лёгка засваяльных соляў, а таксама ў комплексах з вавёркамі і вугляводамі паступае ў чалавечы арганізм з ежай.

Насычаны ім насенне сланечніка, гарбузы, канопляў. У прадуктах жывёльнага паходжання фосфару шмат у курынай печані, ялавічыне, цвёрдых гатунках сыру, рыбе. Лішак фосфару ў арганізме можа паўстаць з прычыны парушэння реабсорбционной функцыі нырак, няправільнага прымянення вітамінаў, недахопу кальцыя ў прадуктах харчавання. Негатыўны ўплыў фосфару на арганізм чалавека выяўляецца перш за ўсё ў паразе сардэчна-сасудзістай сістэмы, нырак і касцявога апарата і можа сведчыць пра сур'ёзныя парушэнні абмену рэчываў.