Fosfor u ljudskom telu: važnost, uticaj

Biokemija je grana biologije koja proučava hemijski sastav pojedinačnih ćelija i celog organizma u celini. Poznato je da skoro 98% sadržaja ćelija sadrži atome kiseonika, ugljenika, azota i vodonika. Ovi hemijski elementi se nazivaju organogeni. 1,8% pada na kalijum, natrijum, magnezijum, hlor, fosfor. U ljudskom telu, oni su deo mineralnih soli i imaju izgled jednostavnih ili kompleksnih jona, obezbeđujući normalan tok metaboličkih reakcija. Na primjer, najvažnija jedinjenja ćelije koja su odgovorna za prenošenje naslednih osobina - nukleinskih kiselina - sadrže ostatke anionske kiseline ortofosforne kiseline.

Molekuli ATP-a, na kojima zavisi snabdijevanje ćelija sa energijom, uključuju i ione koji sadrže fosfor. U ovom članku ćemo dati primere koji potvrđuju važnu ulogu fosfora u ljudskom tijelu i njegov uticaj na metabolizam.

Kovalentne polarne veze i njihovo značenje

Struktura organskih supstanci koja čine živu materiju zasnovana je na sposobnosti njihovih molekula da formiraju određenu vrstu hemijske veze. Zove se kovalentna polarna i, koja se javlja između ne-metalnih atoma, uzrokuje osnovne hemijske karakteristike jedinjenja. Biohemija, izučavajući sastav molekula supstanci koje ulaze u ćelije biljaka, gljivica, životinja, utvrdili su njihov hemijski sastav. Ispostavilo se da, pored azota, ugljenika, kiseonika, oni uključuju i fosfor. U ljudskom tijelu se ne javlja u slobodnom stanju, jer je to vrlo toksična supstanca. Stoga, u živim sistemima, element ima oblik aniona meta-, orto- ili pirofosforne kiseline, koji imaju sposobnost formiranja veza sa metalnim kationima. U kojim supstancama ćelije mogu ispuniti?

Fosfor u složenim organskim molekulima

Proteini kostnog sistema, hormona, vitamina i lipida čine kompleksna jedinjenja sa kompleksnim jonima koji sadrže fosfor. U ljudskom telu postoje složena jedinjenja - fosfolipidi i fosfoproteini, koji su deo molekula biološki aktivnih supstanci - enzima i steroida. Kovalentne polarne veze u nukleotidima DNK i RNK daju formiranje fosfodiestarskih veza u lancima nukleinske kiseline. Zašto nam je potreban fosfor u ljudskom tijelu i koje su njegove funkcije u metabolizmu? Prvo, razmotrite ovo pitanje na celularnom nivou organizacije.

Mesto fosfora u elementarnom sastavu ćelije

Prema sadržaju citoplazme i organela (0,2-1%), nemetalan je na četvrtom mestu nakon organogenih elemenata. Najsatljivija jedinjenja fosfornih ćelija mišićno-skeletnog sistema - osteociti, supstanca zubnog tkiva - dentin. Njihov sadržaj u neuronima i neurogliji, čiji je sastav nervnog sistema, je odličan. Atomi fosfora sadržani su u membranskim proteinima, nukleinskim kiselinama i energetski intenzivnim supstancama - ATP adenozin trifosforne kiseline i u redukovanom obliku nikotinamid dinukleotid fosfata - NADP × H ₂ . Kao što vidite, u ljudskom tijelu fosfor je sadržan u svim vitalno važnim strukturama: ćelijama, tkivima i fiziološkim sistemima.

Poznato je da nivo homeostaze ćelije koja je otvoreni biološki sistem zavisi od koncentracije različitih jona u hijaloplazmi i intercelularnoj tečnosti. Koja je funkcija fosfora u održavanju konstanti unutrašnjeg okruženja ljudskog tela?

Buffer sistem

Zbog svojstva poluprovodljivosti kroz spoljašnju membranu, različite supstance stalno ulaze u ćeliju, a njihova visoka koncentracija može negativno utjecati na njegovu vitalnu aktivnost. Da bi neutralisao višak toksičnih jona, citoplazma, zajedno sa kationima natrijuma, kalijuma, kalcijuma, sadrži kisele ostatke karbonata, sulfita i fosfornih kiselina. Oni su u stanju reagovati sa viškom iona koji su zarobljeni u ćeliji i nadgledaju konstantnost intracelularnog sadržaja. Puferski sistem, pored slabih kiselih kiselina, nužno uključuje anjone NRO ₄ ^2- i H ₂ PO ₄ ^- koji sadrže fosfor. U ljudskom tijelu, kao dio pufernog sistema, on pruža fiziološki normalni tok metaboličkih reakcija na nivou ćelije.

Oksidativna fosforilacija

Cepanje organskih jedinjenja u ćeliji se naziva aerobno disanje. Mesto njegovog izvođenja je mitohondrija. Na unutrašnjim preklopima - kristali organela - kompleksi enzima. Na primjer, ATP-as sistem sadrži molekule koji transportuju elektronu. Zahvaljujući reakcijama katalizovanim enzimima, ATP - univerzalna energetska supstanca ćelija, konzumirana za reprodukciju, rast, pokret - sintetizuje se od ADP-a i slobodnih molekula fosforne kiseline. Njegova formacija može biti predstavljena u obliku pojednostavljene reakcione šeme: ADP + Φ = ATP. Tada se molekuli trifosforne kiseline adenozina akumuliraju u citoplazmi. One služe kao izvor energije za obavljanje mehaničkog rada, na primer, u mišićnom sistemu i reakcijama plastičnog metabolizma. Shodno tome, fosfor u ljudskom tijelu ima vodeću ulogu u procesima razmjene energije.

Fosfodiesterske veze molekula nasljednosti

Visok sadržaj atomskog fosfora zabeležen je u ćelijskom jezgru, pošto je element deo nukleinskih kiselina. Otkriveni su u 19. veku švicarski naučnik F. Micheler, oni su biopolimeri i sastoje se od monomera - nukleotida. Fosfor je prisutan kako u samoj purinu, tako iu pirimidinskoj bazi, iu vezama koje formiraju RNK lance i supercilovanu DNK. Monomeri nukleinskih kiselina sposobni su da formiraju polimerne strukture zbog nastanka kovalentnih veza između ostataka pentoze i fosforne kiseline pomoću velikog broja lažnih nukleotida. Zove se fosfodiester. Razaranje DNK i RNK molekula koji se javljaju u ljudskim ćelijama pod uticajem tvrdog gama zračenja ili trovanja toksičnim supstancama javlja se zbog pukotine veza fosfodiestera. Ona vodi ćelije do smrti.

Biološke membrane

Strukture koje ograničavaju unutrašnji sadržaj ćelije takođe imaju fosfor u svom sastavu. U ljudskom telu, do 40% suve mase tijela je u jedinjenjima koja sadrže fosfolipide i fosfoproteine. Oni su glavne komponente sloja membrane, u kojima postoje i druge supstance kao što su proteini i ugljeni hidrati. Visok sadržaj fosfora je karakterističan za koverte neurocita i njihovih procesa - dendrita i aksona. Fosfolipidi prenose plastičnost na membrane, a zbog prisustva molekula holesterola, oni takođe imaju snagu. Oni takođe igraju ulogu sekundarnih posrednika - signalnih molekula koji su aktivatori efektorskih proteina uključeni u sprovođenje nervnog impulsa.

Paratiroidne žlezde i njihova uloga u metabolizmu fosfora

Slično kao grašak, leži na obe strane štitne žlezde i svaka težina od 0.5-0.8 g, paratiroidne žlezde luče paratiroidni hormon. Reguliše razmjenu elemenata kao što je kalcijum i fosfor u ljudskom tijelu. Njihove funkcije se sastoje od uticaja na osteocite i osteoblaste - ćelije sistema kostiju, koje pod uticajem hormona počinju da luče soli fosforne kiseline u ekstracelularnoj tečnosti. Sa hiperfunkcijom paratiroidnih žlezda, ljudske kosti gube snagu, omekšavaju i srušavaju, sadržaj fosfora u njima naglo pada. U ovom trenutku, povećava se rizik od preloma kičme, karlice i kičme, koji ugrožavaju život pacijenta. Istovremeno se povećava količina kalcijuma. Ovo dovodi do hiperkalcemije sa simptomom oštećenja perifernog nerva i smanjenjem tonova skeletnih mišića. Parthyroid hormon djeluje na bubrezima, smanjujući reabsorpciju soli fosfora iz primarnog urina. Povećanje sadržaja fosfata u bubrežnim tkivima uzrokuje hiperfosfaturiju i formiranje kamena.

Mineralni sastav koštanog tkiva

Čvrstoća, čvrstoća i elastičnost sistema podrške zavise od hemijskog sastava ćelija koštanog tkiva. Osteociti sadrže oba organska jedinjenja, na primjer proteinski ossein i neorganske supstance koje sadrže fosfatne soli kalcijuma i magnezijuma. Uz starost, količina mineralnih sastojaka, poput hidroksilapatita, kod čoveka povećava osteocite i osteoblaste. Abnormalna mineralizacija koštanog tkiva, akumulacija kalcijovih soli i višak fosfora u ljudskom tijelu dovede do gubitka elastičnosti i čvrstoće svih dijelova skeleta, tako da stariji ljudi češće ugrožavaju povrede i prelome.

Transformacija fosfornih jedinjenja u ljudsko telo

Najveća digestivna žlezda u ljudskom telu - jetra - igra vodeću ulogu u razmeni reakcija supstanci koje sadrže fosfor. Hormoni paratiroidne žlezde i vitamina D takođe utiču na ove procese. Dnevni zahtev elementa za odrasle je 1,0-2,0 grama, za djecu i adolescente - do 2,5 g. Fosfor u vidu lako svarljivih soli, kao iu kompleksima sa proteinima i ugljenim hidratima, ulazi u ljudsko tijelo hranom.

Zasićene seme suncokreta, bundeve, konoplje. U proizvodima životinjskog porekla, fosfor je bogat u piletini jetre, govedinom, tvrdim sirevima, ribama. Višak fosfora u telu može nastati usled kršenja funkcije reabsorpcije bubrega, nepravilne upotrebe vitamina, nedostatka kalcijuma u hrani. Negativan uticaj fosfora na ljudsko tijelo se prvenstveno manifestuje u porazu kardiovaskularnog sistema, bubrega i kostiju i može ukazivati na teške metaboličke poremećaje.