Микроэлементы и жизнеобеспечение организма

 Металлы, которые всегда с тобой

 Е.Д. Терлецкий

Азотфиксаторы (азотфиксирующие микроорганизмы) усваивают молекулярный азот воздуха и восстанавливают его в аммиак. Они участвуют в круговороте азота в природе и снабжают растения доступными для усвоения формами азота.

Активный центр—- часть молекулы фермента, обусловливающая его каталитические свойства и непосредственно взаимодействующая с субстратом. В состав активного центра входят функциональные группы боковых цепей аминокислот, а также во многих случаях атомы металлов и коферменты.

Аминокислоты — органические соединения, содержащие карбоксильные (—СООН) и аминогруппы (—NH2), обладают свойствами кислот и оснований, участвуют в обмене азотистых веществ в организме. Около 20 важнейших аминокислот служат мономерными звеньями, из которых построены все белки (порядок включения в них аминокислот определяется генетическим кодом).

Большинство микроорганизмов и растения синтезируют необходимые им аминокислоты. Животные и человек не способны к образованию некоторых так называемых незаменимых аминокислот и получают их только с пищей.

Аминокислоты служат также исходными соединениями при биосинтезе ферментов, витаминов, гормонов, пигментов и других необходимых организму веществ.

Антибиотики — химические вещества, выделяемые бактериями, плесневыми и дрожжевыми грибками или актиномицетами (лучистыми грибками). Они способны подавлять рост болезнетворных микроорганизмов и даже убивать их, не повреждая при этом клетки человеческого организма. Поэтому некоторые из антибиотиков применяют в лечебных целях: пенициллин, стрептомицин, синтомицин, грамицидин и другие. Антибиотики используются также и при биохимических исследованиях.

Апофермент — белковая составная часть фермента, неактивная в отсутствие кофермента. Апофермент определяет избирательность действия фермента и возможность регуляции его активности.

Белки — органические вещества, построенные из остатков 20 аминокислот. Составляют основу жизнедеятельности всех организмов. Различают простые (протеины) и сложные (протеиды) белки. Протеиды содержат кроме аминокислот небелковый компонент, или простетическую группу.

Белки в живых организмах служат для построения тканей и клеточных компонентов, а также выполняют определенные функции в виде ферментов, гормонов, дыхательных пигментов и т. д.

В организме человека насчитывают свыше миллиона (!) различных белков. Необходимость их постоянного обновления лежит в основе обмена веществ.

Решающая роль в биосинтезе белков принадлежит нуклеиновым кислотам.

Б и о г е о х и м и я — раздел     геохимии;      изучает' химический    состав    живого    вещества    и    химические процессы,  протекающие в биосфере Земли  при участии живых организмов.

Бионеорганическая химия (неорганическая биохимия) изучает комплексы ионов металлов с белками, нуклеиновыми кислотами, липидами и другими веществами. При этом, как правило, рассматриваются ионы десяти важнейших биометаллов, о которых идет речь в книге.

Биоорганическая химия изучает связь между строением органических веществ и их биологическими функциями, используя при этом методы и приемы органической химии.

Биосфера — область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, океаны и поверхность суши. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя динамическую систему. Учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупность деятельности живых организмов (в том числе и человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения создано В. И  Вернадским.

Биофизика — наука, изучающая физические и физико-химические явления в живых организмах, структуру и свойства белков и других веществ, а также влияние различных физических факторов на живые системы.

Биохимия — наука, изучающая входящие в состав организмов химические вещества, их структуру, распределение, превращения и функции.

Биоэнергетика — раздел биологии, изучает механизмы и закономерности преобразования энергии в процессах жизнедеятельности организмов.

Гемолимфа — жидкость, циркулирующая в сосудах и межклеточных полостях таких беспозвоночных животных, как, например, членистоногие и моллюски. Выполняет те же функции, что кровь и лимфа у позвоночных животных.

Ген — единица наследственного материала, ответственная за формирование какого-либо элементарного признака. У высших организмов входит в состав хромосом — структурных элементов ядра клетки, содержащих ДНК, в которой заключена наследственная информация организма.

Геохимия — наука, изучающая химический состав Земли, распространенность в ней химических элементов, законы их поведения, сочетания и миграции (концентрации и рассеяния).

Геронтология — наука, изучающая процесс ста--рения живых организмов, включая и человека.

Гормоны — биологически активные вещества, вырабатываемые в организме специализированными клетками или органами — железами внутренней секреции. Оказывают целенаправленное влияние на деятельность других органов и тканей. Позвоночные животные и человек имеют развитую систему таких желез: щитовидная, гипофиз, надпочечники, половые и другие, которые посредством гормонов, выделяемых в кровь, участвуют в регуляции всех жизненно важных процессов — роста, развития, размножения, обмена веществ.

Химическая природа гормонов различна — белки, пептиды, липиды, производные аминокислот...

Градиент — вектор, показывающий направление наискорейшего изменения какой-либо величины, например концентрации раствора.

Диффузия — самопроизвольный процесс переноса вещества, обусловленный тепловым движением молекул приводящий к выравниванию концентраций.

Живое   вещество — совокупность живых орга низмов биосферы, численно выраженная в элементарном химическом составе, массе и энергии. Это понятие ввел В.  И.  Вернадский в учение о биосфере и  роли  живых организмов в круговороте веществ и энергии.

Ионофоры — антибиотики, способствующие ионной проницаемости биологических и искусственных мембран  (например, валиномицин, грамицидин).

Канцерогены — вещества, вызывающие раковые заболевания.

Квант энергии — определенное количество энергии, которое способна поглотить или отдать данная система (обычно молекула или атом) в одном акте изменения состояния.

Кинетика химическая — учение о скоростях и механизмах химических реакций.

Комплексен ы — аминополикарбоновые кислоты и их производные. В качестве лекарственных препаратов способствуют выведению токсичных соединений металлов из организма.

Кофактор — вещество небелковой природы, обусловливающее активность фермента и образующее комплекс с его белковой частью — апоферментом. В качестве кофактора могут выступать ионы металлов.

Липиды — жиры и жироподобные вещества, содержатся во всех живых клетках и являются одними из основных компонентов биологических мембран.

Метаболизм — то же, что и обмен веществ.

Митохондрии — органоиды животных и растительных клеток, в которых протекают реакции, обеспечивающие клетки энергией.

Молекулярная биология исследует основные проявления жизни на молекулярном уровне. Выясняет, каким образом и в какой мере рост и развитие организмов, хранение и передача наследственной информации, превращения энергии в живых клетках и другие явления обусловлены структурой и свойствами биологически важных молекул — таких, в основном, как белки и нуклеиновые кислоты. Молекулярная биология тесно связана с биохимией, химией, биофизикой, а исторически также с генетикой и микробиологией.

Молекулярная масса — масса     молекулы, выраженная в единицах атомной массы. Равна сумме масс всех атомов, из которых состоит молекула.

Мутации — возникающие естественно или вызываемые искусственно изменения наследственных свойств организма в результате перестроек и нарушений в его генетическом материале — хромосомах и генах. Мутации — основа наследственной изменчивости в живой природе.

Нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды) — органические соединения, образованные остатками нуклеотидов — нуклеозидфосфатов. В зависимости от того, какой углевод входит в состав нуклеиновых кислот — дезоксирибоза или рибоза, различают дезок-сирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК) кислоты. Нуклеиновые кислоты присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению и передаче генетической информации. В организме они находятся в свободном состоянии и в комплексе с белками (нуклеопротеиды).

Осмос — односторонняя диффузия растворителя через полупроницаемую перегородку — мембрану, отделяющую раствор от чистого растворителя или раствора меньшей концентрации. Характеризуется осмотическим давлением. Играет важную роль в физиологических процессах.

Патология — медики так называют любое отклонение от нормы.

Пептиды, полипептиды — органические вещества, состоящие из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью (— СО—NH —). Пептиды синтезируются из аминокислот и являются продуктами обмена белков. Многие природные пептиды обладают биологической активностью.

Переходные металлы — химические элементы с й- и /-электронными уровнями в атомах (внутренние электронные оболочки у них не завершены). Занимают переходное положение между металлами и неметаллами в больших периодах, отсюда и название. Переходные металлы имеют некоторые общие специфические свойства, например, способность к комплексообразованию.

Пигменты — окрашенные вещества тканей организмов, участвующие в их жизнедеятельности.

Рентгенеструктурный     анализ — метод исследования атомной структуры вещества с помощью дифракции (рассеяния) рентгеновских лучей. По дифракционной картине устанавливают распределение электронной плотности вещества, а по ней — род атомов и их расположение.

Симбиоз — взаимовыгодное тесное сожительство двух организмов разных видов.

Синдром — сочетание симптомов (признаков), характерных для какого-либо заболевания.

Стерины (стероиды)-— полициклические спирты, относящиеся к классу стероидов. Содержатся в биологических мембранах всех живых организмов. Основной стерин животных и человека — холестерин.

Субстрат — химическое вещество, подвергающееся превращениям под действием фермента. Концентрация субстрата в клетке оказывает регулирующее влияние на активность фермента.

Ферменты (энзимы) — биологические катализаторы белковой природы, присутствуют во всех живых клетках. Осуществляют превращения веществ в организме, направляя и регулируя тем самым обмен веществ. Ферменты обладают активностью при наличии необходимых коферментов и кофакторов. Каждый вид фермента катализирует превращения определенных веществ — субстратов. Поэтому многочисленные биохимические реакции в клетках осуществляет огромное число различных; ферментов.

X е л а т ы, внутрикомплексные соединения (клешневидные соединения) — комплексные соединения, в которых лиганд присоединен к центральному атому металла посредством ковалентных связей. Характерная особенность хелатов — наличие циклических группировок атомов, включающих атом металла. Важнейшие биологические хелаты — гемоглобин и хлорофилл.

Химическая связь — взаимодействие атомов, обусловливающее их соединение в молекулы или кристаллы. Силы, действующие при образовании химической связи, имеют в основном электрическую природу. Основные типы химической связи: ковалентная, ионная, водородная и металлическая.

Хроматография — метод разделения, анализа и физико-химического исследования веществ. Основан на различии   в   скоростях   концентрации   зон   исследуемых компонентов, которые перемещаются в потоке подвижной фазы вдоль слоя неподвижной. Разделение ведут обычно на специальных видах бумаги или в колонках, наполненных поглотителем: силикагелем, окисью алюминия или ионообменными смолами. Пользуясь хромотографическими методами, можно разделить смеси веществ, близких по свойствам.

Цитология — наука о строении, развитии, функциях и химическом составе клеток животных и растений.

Ядерные реакции — превращения атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами или друг с другом.