Химия в организме человека

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАТИВНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  «ВОРОНЕЖСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

КАФЕДРА ХИМИИ

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по  химии

Химия в организме человека

По специальности 050101.65 «ХИМИЯ»

 

 

 

Выполнила студентка 1 курса

Естественно-географического

Факультета отд. химия

Бородина Елена

 

 

Научный руководитель:

Кандидат химических наук,

Доцент кафедры химии

Санина Мария Юрьевна

 

 

 

 

 

Содержание

Введение………………………………………………………………………..3

Глава 1.Химия в организме…………………………………………………..

1. Химия роста………………………………………………………….
2. Химия мышечной работы…………………………………………..
3. Химия нервной системы……………………………………………

 Глава 2. Химические элементы в организме человека……………………

        2.1 Классификация  химических элементов…………………………

        2.2 Макроэлементы……………………………………………………

        2.3 Микроэлементы……………………………………………………

Глава 3. Обмен веществ в организме………………………………………

         3.1 Углеводы………………………………………………………….

         3.2 Липиды……………………………………………………………..

         3.3 Пептиды……………………………………………………………

         3.4 Аминокислоты…………………………………………………….

Заключение…………………………………………………………………..

Список литературы………………………………………………………….

 

                                                    Введение

 

        Химия сегодня прочно вошла в нашу жизнь вместе с новыми материалами, продуктами, лекарствами, синтетическими волокнами, пластиками. В мире появляется все больше информации о новых веществах и теориях химии, процессах свойствах веществ. Но по-прежнему химия – это часть нас.

        Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в тесном контакте с окружающей средой. Жизнь требует постоянного обмена веществ в организме. Поступлению в организм химических элементов способствуют питание и потребляемая вода.

        В данной работе мы рассмотрим какое место занимает химия в нашем организме, из каких химических элементов состоит человеческий организм, а также рассмотрим  обмен веществ ,происходящий в нем.

       В  связи с этим целью работы явилось: рассмотрение химического состава организма и основных химических процессов, обеспечивающих его жизнедеятельность.

 

       

 

 

 

 

 

                                                

 

 

 

 

 

 

                                        Глава 1.Химия в организме

1. Химия роста

 

           Рост – это одно из наиболее  сложных биологических явлений.  Нарушения роста могут вызываться  заболеваниями мозга, костей, суставов. Но чаще всего причина кроется  в нарушении деятельности желез  внутренней секреции[2]. Наиболее трудными являются ненормальности роста, зависящие от деятельности гипофиза.  
         Потребность организма в минеральных веществах зависит от ряда физиологических состояний. Например, растущий организм человека и животного нуждается в усиленной доставке с пищей солей кальция и фосфора. При этом чрезвычайно важно не только достаточное количество этих элементов, но и определенное соотношение между ними в пище. Фосфора в пище должно быть вдвое больше. Если это соотношение изменится, то нарушится обмен кальция и фосфора, а это вызовет в растущем организме явления рахита.

 

                                        1.2 Химия мышечной работы

 
        Сердце –  это сплошной мышечный мешок.  Кишечник тоже состоит почти  из одних мышц. И миллионы мышечных клеток находятся в стенках кровеносных сосудов[6]. 
         Мышца – это машина, а в любой машине действуют всегда два элемента. Один из них – источник энергии, как например расширение пара, сгорание топлива или электрический ток. Другой – это определенная структура, в которой благодаря энергии производится элементарная работа: двигателей, электоромоторов и т.п.  
         АТФ – одна из главных осей, вокруг которой вращается вся жизнь организмов. Состоит АТФ из трех фосфорных групп, связанных атомами кислорода. Для образования одной такой связи требуется 11000 калорий свободной энергии. Когда связи разрываются, эта энергия освобождается .Разрушение таких связей в АТФ и является источником энергии всей мышечной работы[5].

        

         Целый ряд сложных исследований показал, что мышцу заставляет сокращаться химический элемент калий и АТФ. Это интересно, потому что АФТ – фосфорное соединение, фосфат, а когда садовник хочет, чтобы клумба в саду зацвела, он удобряет ее как раз калием и фосфатами. Растения нуждаются в тех же веществах, что и животные мышцы. И это блестящее подтверждение того, что основные изменения, происходящие при сокращении мышц, - только одна из форм общей в мире химической реакции. В состав сократительных мышечных волокон входит белок миозин[5].   

           Этот белок обладает способностью связывать различные атомы, главным образом – кальция и магния, и как фермент способен катализировать, то есть ускорять расщепление АТФ.

 

1.3 Химия нервной системы

          Нервная система имеет передающее устройство, чувствительные приемники и линии, соединяющие отдаленные точки организма с центральной станцией – мозгом. 
           Вся работа нервной системы выполняется благодаря химическим превращениям. Нервные клетки, кроме ядра, оболочки, цитоплазмы и прочего, имеют еще ветвистые отростки – дендриты. Один из них – очень большой и длинный отросток сложного строения – называется аксоном. В этом отростке имеется средний канал, наполненный протоплазмой и сообщающийся с полостью самой клетки.                                                
          Аксоны отходят от клеток головного или спинного мозга и доходят до какой-нибудь отдаленной точки в мышце или в коже[5].

           У некоторых крупных животных эти отростки могут иметь больше метра в длину[5]. 
           Ключ к пониманию работы нервного волокна надо искать в его химическом составе и в окружающей его тканевой жидкости. Аксон представляет собой трубку, наполненную студнеобразным веществом. Нервное окончание (конец аксона), закрытое мембраной, имеет на конце небольшую «бляшку», которая находится в непосредственной близости от мембраны окончания соседней нервной клетки. Но между «бляшкой» аксона и соседней нервной клеткой контакт неполный – есть маленький промежуток. В этом-то промежутке и развиваются химические реакции , связанные с передачей нервного возбуждения. В щель между «бляшкой» и мембраной выделяется особое химическое вещество, которое увеличивает проницаемость мембраны, воспринимающей импульс клетки[5].

             Вследствие этого возникает перенос ионов натрия, необходимый для начала распространение нервного возбуждения[5].          

          

             Каждая клетка тела растения, животного и человека – это живая химическая лаборатория. Здесь строятся и распадаются белки, ферменты, гормоны. Ферменты ускоряют реакции синтеза и распада. Гормоны регулируют действие ферментов и все химические превращения в живом организме. И всё это реакции между химическими элементами, которые имеются и в неживой природе[5]. 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2.Химические элементы в организме человека

                                 2.1 Классификация химических элементов

 

       Многие учёные считают, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет определенную биологическую функцию. Достоверно установлена роль около 30 химических элементов, без которых организм человека не может нормально существовать. Эти элементы называют жизненно необходимыми. Организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические и 6%-на неорганические вещества. Основными компонентами органических веществ являются углерод, водород и кислород, в их состав также входят азот, фосфор и сера. В неорганических веществах человека обязательно присутствуют 22 химических элемента: Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn,Mo, Cr, Si, I, F, Se[7]. Учёные договорились, что если массовая доля элемента в организме превышает 10^-2 %, то его следует считать макроэлементом. Доля микроэлементов в организме человека 10^-3 – 10^-5%.Если содержание элемента ниже 10^-5 %, его считают ультрамикроэлементом [3].

 

 

2.2 Макроэлементы

 

       К  макроэлементам относятся K, Na, Ca, Cl. Например, при весе человека 70 кг, в     нём содержится (в граммах): кальция – 1700, калия – 250, натрия– 70[3].

 

КАЛЬЦИЙ

 

       Большое  содержание кальция в организме человека объясняется тем, что он в значительном количестве содержится в костях в виде гидроксофосфат кальция –Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ и его суточное потребление составляет для взрослого человека 800-1200мг. Концентрация ионов кальция в плазме крови поддерживается очень точно на уровне 9-11мг% и у здорового человека редко колеблется больше чем на 0,5мг%выше или нормального уровня, являясь одним из наиболее точно регулируемых факторов внутренней среды. Узкие границы, в пределах которых колеблется содержание кальция в крови, обусловлены взаимодействием двух гормонов – паратгормона и тирокальцитонина. Падение уровня кальция в крови приводит к усилению внутренней секреции околощитовидных желез, что сопровождается увеличением поступления кальция в кровь из его костных депо. Наоборот, повышение содержания этого электролита в крови угнетает выделение паратгормона и усиливает образование тирокальцитонина из парафолликулярных клеток щитовидной железы, в результате чего снижается количество кальция в крови.

 

        У человека при недостаточной внутрисекреторной функции околощитовидных желез развивается гипопаратериоз с падением уровня кальция в крови[7].

        Это вызывает резкое повышение возбудимости центральной нервной системы, что сопровождается приступами судорог и может привести к смерти.

        Гиперфункция околощитовидных желез  вызывает увеличение содержания  кальция в крови и уменьшение  неорганического фосфата, что  сопровождается разрушением костной ткани (остеопороз), слабостью в мышцах и болями в конечностях.

    

НАТРИЙ и  КАЛИЙ

 

        Жизненно необходимые элементы натрий и калий функционируют в паре. Надёжно установлено что скорость диффузии ионов Na, и K через мембрану в покое мала, разность их концентрации вне клетки и внутри должна была в конечном итоге выровняться, если бы в клетке не существовало специального механизма, который обеспечивает активное выведение («выкачивание») из протоплазмы проникающих в неё ионов натрия и введение («нагнетание») ионов калия. Этот механизм получил название натрий – калиевого насоса.

        Для того чтобы сохранялась ионная асимметрия, натрий - калиевый насос должен выкачивать против градиента концентрации из клетки ионы натрия и нагнетать в неё ионы калия и, следовательно, совершать определённую работу. Непосредственным источником энергии для работы насоса является расщепление богатых энергией фосфорных соединений – АТФ, которое происходит под влиянием фермента – аденозинтрифосфатазы, локализованной в мембране и активируемой ионами натрия и калия. Торможение активности этого фермента, вызываемое некоторыми веществами и приводит к нарушению работы насоса. Интересно, что по мере старения организма градиент концентрации ионов калия и натрия на границе клеток падает, а при наступление смерти выравнивается[7].

 

 

2.3 Микроэлементы

 

        К ним относится отмеченный  выше ряд 22 химических элементов,  обязательно присутствующих в  организме человека. Заметим, что  большинство из них металлы,  а из металлов основным является железо.

 

ЖЕЛЕЗО

 

       Несмотря  на то, что содержание железа в человеке  массой 70кг не превышает 5г и суточное потребление 10 – 15мг, оно играет особую роль в жизни деятельности организма[7].                            

        Железо занимает совершенно особое место, так как на него не распространяется действие секреторной системы. Концентрация железа регулируется исключительно его поглощением, а не выделением.

       В  организме взрослого человека  около 65% всего железа содержится  в гемоглобине и миоглобине, большая часть оставшегося запасается в специальных белках (ферритине и гемосидерине), и только очень небольшая часть находится в различных ферментах и системах транспорта[1].

Гемоглобин  и миоглобин.

     Гемоглобин выполняет в организме важную роль переносчика кислорода и принимает участие в транспорте углекислоты. Общее содержание гемоглобина равно

700г, а кровь взрослых  людей содержит в среднем около  14 – 15%.