Химические элементы, входящие в состав организма человека

Биохимия

 

Рекомендовано экспертно-методическим советом РГУФКСиТ в качестве учебного пособия для слушателей института повышения квалификации и профессиональной переподготовки кадров, проходящих профессиональную переподготовку по специальностям 032101 «Физическая культура и спорт» и 032102 «Физическая культура для лиц с отклонениями в состоянии здоровья (Адаптивная физическая культура), студентов высших учебных заведений физической культуры и слушателей Высшей школы тренеров.

 

 

Москва, 2011

Биохимия: учебное пособие /Черемисинов В.Н./ М., 2011. – 389 с.

 

Автор: Черемисинов Виталий Николаевич, кандидат биологических наук, профессор кафедры биохимии РГУФКСиТ.

 

Рецензенты:

Попов Сергей Николаевич, кадидат медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой лечебной физической культуры, массажа и реабилитации.

Мелихова Маргарита Андреевна, доцент кафедры биохимии РГУФКСиТ.

 

В пособии на современном научном уровне изложены основы общей и динамической биохимии, а также биохимические основы занятий физическими упражнениями и спортом. Материал пособия соответствует требованиям государственных образовательных стандартов по специальностям 032101 «Физическая культура и спорт» и 032102 «Физическая культура для лиц с отклонениями в состоянии здоровья (Адаптивная физическая культура).

Пособие может быть использовано студентами высших учебных заведений физической культуры, слушателями Высшей школы тренеров, слушателями Института повышения квалифии и профессиональной переподготовки кадров

При отборе учебного материала, его изложении учитывались специфические особенности слушателей ИПК и ПК, Высшей школы тренеров: высокий общеобразовательный уровень, требовательность к практической направленности учебного материала.

Учитывая, что у слушателей ИПК и ПК отсутствует вводный в биохимию курс химии, в пособие включен ряд вопросов, рассматриваемых у студентов в курсе химии.

Введение в биохимию

Биохимия – наука о химическом составе и свойствах веществ, образующих организм человека, о химических превращениях этих веществ в организме, взаимосвязи этих превращений с различными сторонами жизнедеятельности организма человека. В курсе биохимии, предназначенном для специалистов в области физической культуры, спорта, адаптивной физической культуры, особое внимание уделяется изучению обменных процессов, обеспечивающих организм энергией, выполнение мышечной работы, ход восстановительных процессов, адаптацию к систематическим мышечным нагрузкам. В соответствии с этим курс биохимии включает два раздела: «Биохимия обмена веществ в организме человека» и «Биохимические основы мышечной деятельности».

Раздел I. Биохимия обмена веществ в организме человека

Глава 1. Химический состав организма человека

Говоря о химическом составе организма человека, можно подразумевать два аспекта:

1. Какие химические элементы встречаются в организме.

2. Какие вещества входят в его состав.

Химические элементы, входящие в состав организма человека

Из более, чем ста химических элементов, известных в настоящее время, в организме человека встречаются менее половины. При этом количество таких элементов связано с условиями, в которых данный человек проживает. Количество элементов в организме людей, находящихся в более благоприятных в экологическом плане зонах, меньше, тем у тех, кто проживает в зонах с неблагоприятной экологией. Следовательно, не все встречающиеся в организме человека элементы, относятся к жизненно необходимым. Количество жизненно важных для организма человека химических элементов, по мнению большинства специалистов, чуть больше 20. Остальные не являются жизненно важными, но оказываются в организме, поскольку встречаются в составе продуктов питания, воды, воздуха.

Следует отметить, что процентное содержание различных элементов в организме человека и в земной коре резко различается. В организме человека практически отсутствует кремний – один из важнейших элементов земной коры (21,22%), в тысячи раз ниже содержание алюминия, очень мало тяжелых металлов. Напрашивается вывод, что набор элементов организма определяется не их доступностью, а пригодностью. В организме преобладают более легкие элементы, тяжелые элементы содержатся в микроскопических количествах.

Атомы легких элементов обладают рядом достоинств. Так, атомы С, О, N, Н могут легко соединяться друг с другом за счет ковалентных связей. Особенно важными свойствами обладают атомы углерода. У них наиболее выражена способность к образованию ковалентных связей. Они могут соединяться друг с другом с образованием различных цепей: незамкнутых (неразветвленных, разветвленных), замкнутых, состоящих из одних атомов углерода или с включением других элементов.

Прочность ковалентной связи обратно пропорциональна атомным массам связанных с ее помощью атомов химических элементов. Поэтому именно легкие элементы способны образовывать наиболее прочные связи. Именно атомы С, О, N и Н создают каркас подавляющего большинства органических молекул, образующих организм человека. Небольшие размеры атомов легких элементов позволяют создавать плотные, компактные молекулы с небольшими межатомными расстояниями, относительно устойчивые к воздействию химических веществ окружающей среды.

Еще одним важным свойством атомов легких элементов является то, что многие образованные ими соединения обладают способностью растворяться в воде – важнейшем в количественном отношении веществе живых организмов.

По содержанию все элементы, входящие в состав организма человека, делят на три группы: макроэлементы (содержание свыше 0,001%), микроэлементы (содержание от 0,000001 до 0,001%) и ультрамикроэлементы (содержание менее 0,000001%). К числу макроэлементов, в первую очередь, необходимо отнести шесть (О, Н, С, N, Р, S), образующих важнейшие вещества организма: белки, липиды, углеводы, воду. К макроэлементам относятся также Mg, Na, Cl, Fe. Микроэлементы представлены Mn, Zn, Cu, B, Mo, Co, и др. К ультрамикроэлементам относятся Hg, Au, U, Ra и некоторые другие.