Биохимия – биологиянын айрым клеткалардын да, бүткүл организмдин да химиялык курамын изилдөөчү тармагы. Белгилүү болгондой, клетканын курамынын дээрлик 98% кычкылтек, көмүртек, азот жана суутек атомдорун камтыйт. Бул химиялык элементтер органогендик деп аталат. 1,8% калий, натрий, магний, хлор, фосфорга туура келет. Адамдын организминде алар минералдык туздардын курамына кирет жана зат алмашуу реакцияларынын нормалдуу жүрүшүн камсыз кылуучу жөнөкөй же татаал иондор түрүнө ээ. Мисалы, тукум куучулук белгилердин берилишине жооптуу клеткалардын эң маанилүү бирикмелери - нуклеиндик кислоталар ортофосфор кислотасынын кислота калдыктарынын аниондорун камтыйт.
Фосфор камтыган иондор да клеткалардын энергия менен камсыз болушу көз каранды болгон АТФ молекулаларына кирет. Бул макалада биз маанилүү тастыктаган мисалдарды келтиребизадамдын организминдеги фосфордун ролу жана анын зат алмашууга тийгизген таасири.
Коваленттик полярдык байланыштар жана алардын мааниси
Тирүү материяны түзгөн органикалык заттардын түзүлүшүнүн негизин алардын молекулаларынын химиялык байланыштын белгилүү бир түрүн түзүүгө жөндөмдүүлүгү түзөт. Ал коваленттик уюлдук деп аталат жана металл эместердин атомдорунун ортосунда пайда болуп, бирикмелердин негизги химиялык мүнөздөмөлөрүн аныктайт. Биохимия өсүмдүктөрдүн, козу карындардын, жаныбарлардын клеткаларына кирген заттардын молекулаларынын курамын изилдеп, алардын химиялык курамын аныктаган. Алардын курамында азот, көмүртек, кычкылтектен тышкары фосфор да бар экен. Адамдын организминде ал өтө уулуу зат болгондуктан, эркин абалда болбойт. Демек, тирүү системаларда элемент металл катиондору менен байланыш түзүүгө жөндөмдүү мета-, орто- же пирофосфор кислотасынын аниондор формасына ээ. Алар клетканын кайсы заттарында кездешет?
Татаал органикалык молекулалардагы фосфор
Скелет системасынын белоктору, гормондор, витаминдер жана липиддер курамында фосфор бар комплекстүү иондор менен комплекстүү бирикмелерди түзүшөт. Адамдын организминде биологиялык активдүү заттардын – ферменттердин жана стероиддердин молекулаларынын составына кирген татаал бирикмелер – фосфолипиддер жана фосфопротеиндер бар. ДНК жана РНК нуклеотиддериндеги коваленттик полярдык байланыштар нуклеин кислотасынын чынжырларында фосфодиэфир байланыштарынын пайда болушун камсыз кылат. Фосфор адамдын организмине эмне үчүн керек жана анын зат алмашууда кандай кызматтары бар? Келгиле, адегенде бул суроону уюштуруунун уюлдук деңгээлинде карап көрөлү.
Клетканын элементардык курамындагы фосфордун орду
Цитоплазмадагы жана органеллдердеги (0,2-1%) курамы боюнча металл эмес органогендик элементтерден кийин төртүнчү орунда турат. Фосфор кошулмаларына эң каныккандары таяныч-кыймыл аппаратынын клеткалары – остеоциттер, тиш тканынын заты – дентин. Алардын мазмуну нерв системасын түзгөн нейрондор менен нейроглияларда көп. Фосфор атомдору мембраналык белоктордо, нуклеин кислоталарында жана энергияны көп талап кылган заттарда - АТФ аденозин-трифосфор кислотасында жана никотинамиддинуклеотид фосфатынын кыскартылган түрүндө - NADP×H2 кездешет. Көрүнүп тургандай, адамдын организминде фосфор бардык маанилүү структураларда: клеткаларда, ткандарда, физиологиялык системаларда кездешет.
Ачык биологиялык система болгон клетканын гомеостазынын деңгээли гиалоплазмадагы жана клетка аралык суюктуктагы ар кандай иондордун концентрациясына көз каранды экендиги белгилүү. Адам организминин ички чөйрөсүнүн туруктуулугун сактоодо фосфордун кызматы кандай?
Буфер системасы
Сырткы мембрана аркылуу жарым өткөргүчтүк касиетинен улам ар кандай заттар клетканын ичине тынымсыз кирип турат, алардын жогорку концентрациясы анын жашоо активдүүлүгүнө терс таасирин тийгизет. Уулуу иондордун ашыкчасын нейтралдаштыруу үчүн цитоплазмада натрий, калий, кальций катиондору менен бирге карбонаттын, сульфиттин жана фосфор кислоталарынын кислота калдыктары болот. Алар клеткага кирген ашыкча иондор менен реакцияга жана клетка ичиндеги мазмундун туруктуулугун көзөмөлдөй алышат. Буфердик системага алсыз кислоталардын иондорунан тышкары, сөзсүз түрдө аниондор киретNRO42- жана N2RO4 - камтыган фосфор. Адамдын организминде буфердик системанын бир бөлүгү катары клеткалык деңгээлдеги зат алмашуу реакцияларынын физиологиялык нормалдуу жүрүшүн камсыздайт.
Кисденүүчү фосфорлануу
Клеткадагы органикалык кошулмалардын бөлүнүшү аэробдук дем алуу деп аталат. Анын жайгашкан жери митохондрия. Фермент комплекстери ички бүктөлөрдө – органеллдердин кристаллдарында жайгашкан. Мисалы, ATP-аз системасы электрон алып жүрүүчү молекулаларды камтыйт. Ферменттер менен катализделген реакциялардын аркасында АТФ АДФ жана фосфор кислотасынын эркин молекулаларынан синтезделет – клеткалардын универсалдуу энергетикалык заты, ал алардын көбөйүшүнө, өсүшүнө жана кыймылына жумшалат. Анын пайда болушун жөнөкөйлөштүрүлгөн реакция схемасы катары көрсөтүүгө болот: ADP + F=ATP. Андан кийин цитоплазмада аденозин-трифосфор кислотасынын молекулалары чогулат. Алар, мисалы, булчуң системасында жана пластикалык алмашуу реакцияларында механикалык иштерди аткаруу үчүн энергия булагы катары кызмат кылат. Демек, адам денесиндеги фосфор энергия алмашууда башкы ролду ойнойт.
Тукум куучулук молекулаларынын фосфодиэстер байланыштары
Атомдук фосфордун жогорку мазмуну клетканын ядросунда катталган, анткени элемент нуклеиндик кислоталардын курамына кирет. 19-кылымда швейцариялык окумуштуу Ф. Мишер тарабынан ачылган, алар биополимерлер жана мономерлерден - нуклеотиддерден турат. Фосфор барпурин жана пиримидин негиздеринин өзүндө да, РНК чынжырларын жана ДНКнын суперкоюлун түзгөн байланыштарда да. Нуклеин кислоталарынын мономерлери жанаша турган нуклеотиддердин пентозалык жана фосфор кислотасынын калдыктарынын ортосунда коваленттик байланыштын пайда болушунан улам полимердик структураларды түзүүгө жөндөмдүү. Алар фосфодиэстер деп аталат. Катуу гамма-нурлануунун таасири астында же уулуу заттар менен уулануунун натыйжасында адам клеткаларында пайда болгон ДНК жана РНК молекулаларынын бузулушу фосфодиэфирдик байланыштардын үзүлүшүнөн болот. Бул клеткалардын өлүшүнө алып келет.
Биологиялык мембраналар
Клетканын ички мазмунун чектеген структураларда фосфор да бар. Адамдын денесинде кургак дене салмагынын 40%ке чейинкиси фосфолипиддерди жана фосфопротеиндерди камтыган бирикмелерге туура келет. Алар белоктор жана углеводдор сыяктуу заттарды камтыган мембрана катмарынын негизги компоненттери болуп саналат. Фосфордун жогорку мазмуну нейроциттердин мембраналарына жана алардын процесстерине – дендриттерге жана аксондорго мүнөздүү. Фосфолипиддер кабыкчаларга пластикалык, ошондой эле холестериндин молекулаларынын болушунан улам күч берет. Алар ошондой эле экинчи кабарчылардын – нерв импульсун өткөрүүгө катышкан эффектордук белоктордун активаторлору болгон сигнал берүүчү молекулалардын ролун ойношот.
Паратироид бездери жана алардын фосфор алмашуудагы ролу
Буурчак сымал, калкан сымал бездин эки бөлүгүндө жаткан жана ар биринин салмагы 0,5-0,8 г болгон паратироид бездери паратироид гормонун бөлүп чыгарышат. сыяктуу элементтердин алмашуусун жөнгө салатадамдын организминдеги кальций жана фосфор. Алардын функциялары остеоциттерге жана остеобласттарга - скелет системасынын клеткаларына таасир этет, алар гормондун таасири астында фосфор кислотасынын туздарын клеткадан тышкаркы суюктукка бөлүп чыгара башташат. Паратироид бездеринин гиперфункциясы менен адамдын сөөктөрү күчүн жоготот, жумшартат жана кулайт, алардагы фосфордун көлөмү кескин төмөндөйт. Бул учурда оорулуунун өмүрүнө коркунуч келтирген омуртка, жамбаш сөөктөрү жана жамбаш сөөктөрүнүн сынуу коркунучу күчөйт. Ошол эле учурда кальцийдин көлөмү көбөйөт. Бул перифериялык нервдердин бузулушунун симптомдору менен гиперкальциемияга жана скелет булчуңдарынын тонусунун төмөндөшүнө алып келет. Паратироид гормону бөйрөккө да таасир этип, негизги заарадан фосфор туздарынын кайра сиңүүсүн азайтат. Бөйрөк ткандарында фосфаттын көбөйүшү гиперфосфатурияны жана таштардын пайда болушун шарттайт.
Сөөктүн минералдык курамы
Колдоо системасынын катуулугу, күчү жана ийкемдүүлүгү сөөк тканынын клеткаларынын химиялык курамынан көз каранды. Остеоциттердин курамында оссеин белок сыяктуу органикалык бирикмелер жана кальций жана магний фосфат туздары бар органикалык эмес заттар бар. Адам карыган сайын остеоциттерде жана остеобласттарда гидроксиапатит сыяктуу минералдык компоненттердин саны көбөйөт. Сөөк тканынын анормалдуу минералдашуусу, кальций туздарынын жана ашыкча фосфордун адам организминде топтолушу скелеттин бардык бөлүктөрүнүн ийкемдүүлүгүн жана бекемдигин жоготууга алып келет, ошондуктан улгайган адамдар жаракат алуу жана сыныктарга көбүрөөк дуушар болушат.
Организмдеги фосфор бирикмелеринин трансформациясыадам
Адам организминдеги эң чоң тамак сиңирүү бези – боор – курамында фосфор бар заттардын алмашуусунда башкы ролду ойнойт. Бул процесстерге паратироид гормондору жана D витамини да таасир этет. Чоңдор үчүн элементтин суткалык керектөөсү 1,0-2,0 грамм, балдар жана өспүрүмдөр үчүн - 2,5 г. Фосфор оңой сиңүүчү туздар түрүндө, ошондой эле белоктор жана углеводдор менен комплекстерде адамдын организмине тамак-аш менен кирет.
Күн карама, ашкабак, кара куурай уруктары ага каныккан. Фосфор тооктун боорунда, уй этинде, катуу сырда, балыкта жаныбарлардын азыктарында көп болот. Организмде фосфордун ашыкча болушу бөйрөктүн реабсорбциялык функциясынын бузулушунан, витаминдерди туура эмес колдонуудан, тамак-ашта кальцийдин жетишсиздигинен келип чыгышы мүмкүн. Фосфордун адам организмине терс таасири биринчи кезекте жүрөк-кан тамыр системасынын, бөйрөктүн жана сөөк аппаратынын бузулушунан көрүнүп турат жана зат алмашуунун олуттуу бузулушун көрсөтүшү мүмкүн.
