Il nutriente organico a più alta intensità energetica. Fondamenti di citologia

Il cibo umano contiene i principali nutrienti: proteine, grassi, carboidrati; vitamine, microelementi, macronutrienti. Poiché tutta la nostra vita è un metabolismo in natura, per un'esistenza normale, un adulto deve mangiare tre volte al giorno, reintegrando la sua "riserva" di nutrienti.

Nel corpo di una persona vivente, i processi di ossidazione (combinazione con l'ossigeno) di vari nutrienti sono in continuo movimento. Le reazioni di ossidazione sono accompagnate dalla formazione e dal rilascio di calore necessario per mantenere i processi vitali del corpo. L'energia termica fornisce l'attività del sistema muscolare. Pertanto, più duro è il lavoro fisico, più cibo richiede il corpo.

Il valore energetico del cibo è solitamente espresso in calorie. Una caloria è la quantità di calore necessaria per riscaldare di un grado 1 litro di acqua a 15°C. Il contenuto calorico del cibo è la quantità di energia che si forma nel corpo a seguito dell'assimilazione del cibo.

1 grammo di proteine, quando ossidate nel corpo, rilascia una quantità di calore pari a 4 kcal; 1 grammo di carboidrati = 4 kcal; 1 grammo di grasso = 9 kcal.

Scoiattoli

Le proteine ​​supportano le manifestazioni di base della vita: metabolismo, contrazione muscolare, irritabilità dei nervi, capacità di crescere, espandersi e pensare. Le proteine ​​si trovano in tutti i tessuti e fluidi corporei, essendo la loro parte principale. La composizione delle proteine ​​comprende una varietà di aminoacidi che determinano il significato biologico di una proteina.

Amminoacidi non essenziali si formano nel corpo umano. Amminoacidi essenziali entrare nel corpo umano solo con il cibo. Pertanto, per la vita fisiologicamente completa dell'organismo, è necessaria la presenza di tutti gli aminoacidi essenziali negli alimenti. Una carenza alimentare anche di un solo aminoacido essenziale porta ad una diminuzione del valore biologico delle proteine ​​e può causare carenza proteica, nonostante una quantità sufficiente di proteine ​​nella dieta. Il principale fornitore di aminoacidi essenziali: carne, latte, pesce, uova, ricotta.

Il corpo umano ha anche bisogno di proteine ​​vegetali, che si trovano nel pane, nei cereali, nelle verdure: includono aminoacidi non essenziali. I prodotti contenenti proteine ​​animali e vegetali forniscono all'organismo le sostanze necessarie per il suo sviluppo e l'attività vitale.

Il corpo di un adulto dovrebbe ricevere circa 1 grammo di proteine ​​per 1 kg di peso totale. Ne consegue che l'adulto "medio" di peso 70 kg dovrebbe ricevere almeno 70 g di proteine ​​al giorno (il 55% delle proteine ​​dovrebbe essere di origine animale). Con uno sforzo fisico intenso, aumenta il fabbisogno di proteine ​​del corpo.

Le proteine ​​nella dieta non possono essere sostituite da altre sostanze.

Grassi

I grassi superano l'energia di tutte le altre sostanze, partecipano ai processi di recupero, essendo una parte strutturale delle cellule e dei loro sistemi di membrana, fungono da solventi per le vitamine A, E, D e contribuiscono al loro assorbimento. Inoltre, i grassi contribuiscono allo sviluppo dell'immunità e aiutano il corpo a riscaldarsi.

La mancanza di grasso porta all'interruzione del sistema nervoso centrale, cambiamenti nella pelle, nei reni, negli organi visivi.

La composizione dei grassi contiene acidi grassi polinsaturi, lecitina, vitamine A, E. Il fabbisogno medio di un adulto in grasso è di 80-100 g al giorno, compreso il grasso vegetale - 25..30 g.

A causa del grasso negli alimenti, viene fornito un terzo del valore energetico giornaliero della dieta; Ci sono 37 g di grasso per 1000 kcal.

I grassi si trovano in quantità sufficienti nel cervello, nel cuore, nelle uova, nel fegato, nel burro, nel formaggio, nella carne, nel lardo, nel pollame, nel pesce, nel latte. Particolarmente preziosi sono i grassi vegetali che non contengono colesterolo.

Carboidrati

I carboidrati sono la principale fonte di energia. I carboidrati rappresentano il 50-70% dell'apporto calorico giornaliero. Il fabbisogno di carboidrati dipende dal consumo di energia del corpo.

Il fabbisogno giornaliero di carboidrati per un adulto impegnato in lavori mentali o fisici leggeri è di 300-500 g / giorno. Nelle persone impegnate in un intenso lavoro fisico, il fabbisogno di carboidrati è molto più elevato. Nelle persone obese, il contenuto energetico della dieta può essere ridotto della quantità di carboidrati senza compromettere la salute.

Pane, cereali, pasta, patate, zucchero (carboidrati netti) sono ricchi di carboidrati. Un eccesso di carboidrati nel corpo interrompe il corretto rapporto tra le parti principali del cibo, interrompendo così il metabolismo.

vitamine

Le vitamine non sono fornitori di energia. Tuttavia, sono necessari in piccole quantità per mantenere il normale funzionamento dell'organismo, regolando, dirigendo e accelerando i processi metabolici. La stragrande maggioranza delle vitamine non viene prodotta nel corpo, ma proviene dall'esterno con il cibo.

Con una mancanza di vitamine nel cibo, si sviluppa l'ipoavitaminosi (più spesso in inverno e in primavera) - si osserva affaticamento, debolezza, apatia, efficienza diminuisce, resistenza del corpo diminuisce.

Le azioni delle vitamine nel corpo sono interconnesse: la mancanza di una delle vitamine comporta un disordine metabolico di altre sostanze.

Tutte le vitamine sono divise in due gruppi: vitamine idrosolubili e vitamine liposolubili.

Vitamine liposolubili- vitamine A, D, E, K.

Vitamina A- influenza la crescita del corpo, la sua resistenza alle infezioni, è necessario mantenere la vista normale, le condizioni della pelle e delle mucose. La vitamina A è ricca di olio di pesce, panna, burro, tuorlo d'uovo, fegato, carote, lattuga, spinaci, pomodori, piselli, albicocche, arance.

Vitamina D- favorisce la formazione del tessuto osseo, stimola la crescita del corpo. Una mancanza di vitamina D nel corpo porta all'interruzione del normale assorbimento di calcio e fosforo, causando il rachitismo. La vitamina D è ricca di olio di pesce, tuorlo d'uovo, fegato, uova di pesce. C'è poca vitamina D nel latte e nel burro.

Vitamina K- partecipa alla respirazione dei tessuti, alla coagulazione del sangue. La vitamina K è sintetizzata nel corpo dai batteri intestinali. La ragione della mancanza di vitamina K sono le malattie dell'apparato digerente o l'uso di farmaci antibatterici. La vitamina K è ricca di pomodori, parti verdi delle piante, spinaci, cavoli, ortiche.

Vitamina E(tocoferolo) influenza l'attività delle ghiandole endocrine, il metabolismo delle proteine, dei carboidrati, fornisce il metabolismo intracellulare. La vitamina E influisce favorevolmente sul corso della gravidanza e sullo sviluppo fetale. La vitamina E è ricca di mais, carote, cavoli, piselli, uova, carne, pesce, olio d'oliva.

Vitamine solubili in acqua- vitamina C, vitamine del gruppo B.

Vitamina C(acido ascorbico) - partecipa attivamente ai processi redox, influenza il metabolismo dei carboidrati e delle proteine, aumenta la resistenza del corpo alle infezioni. La vitamina C è ricca di rosa canina, ribes nero, aronia, olivello spinoso, uva spina, agrumi, cavoli, patate, verdure a foglia.

Al gruppo vitamine B comprende 15 vitamine indipendenti, solubili in acqua, che prendono parte ai processi metabolici nel corpo, al processo di emopoiesi, svolgono un ruolo importante nel metabolismo dei carboidrati, dei grassi e dell'acqua. Le vitamine del gruppo B sono promotori della crescita. Lievito di birra, grano saraceno, farina d'avena, pane di segale, latte, carne, fegato, tuorlo d'uovo, parti verdi delle piante sono ricchi di vitamine del gruppo B.

Microelementi e macroelementi

I minerali fanno parte delle cellule e dei tessuti del corpo, sono coinvolti in una varietà di processi metabolici. I macronutrienti sono necessari all'organismo in quantità relativamente grandi: calcio, potassio, magnesio, fosforo, cloro, sali di sodio. Gli oligoelementi sono necessari in quantità molto piccole: ferro, zinco, manganese, cromo, iodio, fluoro.

Lo iodio si trova nei frutti di mare, i cereali, il lievito, i legumi e il fegato sono ricchi di zinco; rame e cobalto si trovano nel fegato di manzo, nei reni, nel tuorlo d'uovo, nel miele. Bacche e frutti contengono molto potassio, ferro, rame, fosforo.

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I nutrienti e la loro importanza

Il corpo umano è costituito da proteine ​​(19,6%), grassi (14,7%), carboidrati (1%), minerali (4,9%), acqua (58,8%). Spende costantemente queste sostanze per la formazione dell'energia necessaria per il funzionamento degli organi interni, il mantenimento del calore e l'esecuzione di tutti i processi vitali, compreso il lavoro fisico e mentale. Allo stesso tempo, avviene il ripristino e la creazione di cellule e tessuti da cui è costruito il corpo umano, il ripristino dell'energia spesa a causa delle sostanze del cibo. Queste sostanze includono proteine, grassi, carboidrati, minerali, vitamine, acqua, ecc., sono chiamate cibo. Di conseguenza, il cibo per il corpo è una fonte di energia e di materiali plastici (da costruzione).

Scoiattoli

Questi sono composti organici complessi di amminoacidi, che includono carbonio (50-55%), idrogeno (6-7%), ossigeno (19-24%), azoto (15-19%) e possono includere anche fosforo, zolfo , ferro e altri elementi.

Le proteine ​​sono le sostanze biologiche più importanti degli organismi viventi. Servono come il principale materiale plastico da cui sono costruite le cellule, i tessuti e gli organi del corpo umano. Le proteine ​​costituiscono la base di ormoni, enzimi, anticorpi e altre formazioni che svolgono funzioni complesse nella vita umana (digestione, crescita, riproduzione, immunità, ecc.), contribuiscono al normale metabolismo delle vitamine e dei sali minerali nel corpo. Le proteine ​​sono coinvolte nella formazione dell'energia, soprattutto durante i periodi di elevati costi energetici o quando la quantità di carboidrati e grassi nella dieta è insufficiente, coprendo il 12% del fabbisogno energetico totale dell'organismo. Il valore energetico di 1 g di proteine ​​è di 4 kcal. Con una mancanza di proteine ​​​​nel corpo, si verificano gravi disturbi: un rallentamento della crescita e dello sviluppo dei bambini, cambiamenti nel fegato degli adulti, l'attività delle ghiandole endocrine, la composizione del sangue, un indebolimento dell'attività mentale, una diminuzione del lavoro capacità e resistenza alle malattie infettive. Le proteine ​​nel corpo umano sono formate continuamente da amminoacidi che entrano nelle cellule come risultato della digestione delle proteine ​​alimentari. Per la sintesi delle proteine ​​​​umane, sono necessarie proteine ​​​​alimentari in una certa quantità e una certa composizione di amminoacidi. Attualmente sono noti più di 80 aminoacidi, di cui 22 sono i più comuni negli alimenti. Gli amminoacidi in base al loro valore biologico si dividono in insostituibili e non essenziali.

indispensabile otto aminoacidi: lisina, triptofano, metionina, leucina, isoleucina, valina, treonina, fenilalanina; anche i bambini hanno bisogno di istidina. Questi aminoacidi non sono sintetizzati nel corpo e devono essere forniti con il cibo in un certo rapporto, ad es. equilibrato. Intercambiabile gli amminoacidi (arginina, cistina, tirosina, alanina, serina, ecc.) possono essere sintetizzati nel corpo umano da altri amminoacidi.

Il valore biologico delle proteine ​​dipende dal contenuto e dall'equilibrio degli aminoacidi essenziali. Più aminoacidi essenziali contiene, più è prezioso. Viene chiamata una proteina che contiene tutti gli otto aminoacidi essenziali completare. La fonte delle proteine ​​complete sono tutti i prodotti animali: latticini, carne, pollame, pesce, uova.

L'assunzione giornaliera di proteine ​​per le persone in età lavorativa è di soli 58-117 g, a seconda del sesso, dell'età e della natura del lavoro della persona. Le proteine ​​di origine animale dovrebbero essere il 55% del fabbisogno giornaliero.

Lo stato del metabolismo delle proteine ​​nel corpo è giudicato dal bilancio dell'azoto, ad es. in base all'equilibrio tra la quantità di azoto introdotta con le proteine ​​alimentari ed escreta dall'organismo. Gli adulti sani con una dieta sana sono in equilibrio di azoto. I bambini in crescita, i giovani, le donne in gravidanza e in allattamento hanno un bilancio di azoto positivo, perché. le proteine ​​alimentari vanno alla formazione di nuove cellule e l'introduzione di azoto con il cibo proteico prevale sulla sua rimozione dal corpo. Durante la fame, le malattie, quando le proteine ​​alimentari non sono sufficienti, si osserva un equilibrio negativo, ad es. viene escreto più azoto di quello introdotto, la mancanza di proteine ​​alimentari porta alla rottura delle proteine ​​di organi e tessuti.

Grassi

Questi sono composti organici complessi costituiti da glicerolo e acidi grassi, che contengono carbonio, idrogeno, ossigeno. I grassi sono uno dei principali nutrienti, sono una componente essenziale in una dieta equilibrata.

Il significato fisiologico del grasso è diverso. Il grasso fa parte delle cellule e dei tessuti come materiale plastico, utilizzato dall'organismo come fonte di energia (30% del fabbisogno totale

organismo in energia). Il valore energetico di 1 g di grasso è di 9 kcal. I grassi forniscono al corpo vitamine A e D, sostanze biologicamente attive (fosfolipidi, tocoferoli, steroli), conferiscono al cibo succosità, gusto, aumentano il suo valore nutritivo, facendo sentire una persona piena.

Il resto del grasso in entrata dopo aver coperto i bisogni del corpo si deposita nel tessuto sottocutaneo sotto forma di strato di grasso sottocutaneo e nel tessuto connettivo che circonda gli organi interni. Sia il grasso sottocutaneo che quello interno sono la principale riserva di energia (grasso di riserva) e vengono utilizzati dall'organismo durante un intenso lavoro fisico. Lo strato di grasso sottocutaneo protegge il corpo dal raffreddamento e il grasso interno protegge gli organi interni da shock, shock e spostamenti. Con una mancanza di grasso nella dieta, si osservano una serie di disturbi del sistema nervoso centrale, le difese del corpo si indeboliscono, la sintesi proteica diminuisce, la permeabilità capillare aumenta, la crescita rallenta, ecc.

Il grasso umano è formato da glicerolo e acidi grassi che entrano nella linfa e nel sangue dall'intestino come risultato della digestione dei grassi alimentari. Per la sintesi di questo grasso sono necessari grassi alimentari che contengono una varietà di acidi grassi, di cui attualmente se ne conoscono 60. Gli acidi grassi si dividono in saturi o saturi (cioè saturi di idrogeno al limite) e insaturi o insaturi.

Saturato gli acidi grassi (stearico, palmitico, caproico, butirrico, ecc.) Hanno basse proprietà biologiche, sono facilmente sintetizzabili nel corpo, influenzano negativamente il metabolismo dei grassi, la funzionalità epatica e contribuiscono allo sviluppo dell'aterosclerosi, poiché aumentano il colesterolo nel sangue. Questi acidi grassi si trovano in grande quantità nei grassi animali (agnello, manzo) e in alcuni oli vegetali (cocco), causando il loro alto punto di fusione (40-50°C) e una digeribilità relativamente bassa (86-88%).

Insaturo gli acidi grassi (oleico, linoleico, linolenico, arachidonico, ecc.) sono composti biologicamente attivi capaci di ossidare e aggiungere idrogeno e altre sostanze. I più attivi sono: linoleico, linolenico e arachidonico, detti acidi grassi polinsaturi. In base alle loro proprietà biologiche, sono classificate come sostanze vitali e sono chiamate vitamina F. Partecipano attivamente al metabolismo dei grassi e del colesterolo, aumentano l'elasticità e riducono la permeabilità dei vasi sanguigni e prevengono la formazione di coaguli di sangue. Gli acidi grassi polinsaturi non sono sintetizzati nel corpo umano e devono essere introdotti con i grassi alimentari. Si trovano nel grasso di maiale, nell'olio di semi di girasole e di mais, nel grasso di pesce. Questi grassi hanno un basso punto di fusione e un'elevata digeribilità (98%).

Il valore biologico dei grassi dipende anche dal contenuto di varie vitamine liposolubili A e D (grasso di pesce, burro), vitamina E (oli vegetali) e sostanze simili ai grassi: fosfatidi e steroli.

fosfatidi sono le sostanze biologicamente più attive. Questi includono lecitina, cefalina, ecc. Influiscono sulla permeabilità delle membrane cellulari, sul metabolismo, sulla secrezione ormonale e sulla coagulazione del sangue. I fosfatidi si trovano nella carne, nel tuorlo d'uovo, nel fegato, nei grassi alimentari e nella panna acida.

steroli sono un costituente dei grassi. Nei grassi vegetali, sono presentati sotto forma di beta-sterolo, ergosterolo, che influenzano la prevenzione dell'aterosclerosi.

Nei grassi animali, gli steroli sono contenuti sotto forma di colesterolo, che assicura il normale stato delle cellule, è coinvolto nella formazione di cellule germinali, acidi biliari, vitamina D 3, ecc.

Il colesterolo si forma anche nel corpo umano. Nel normale metabolismo del colesterolo, la quantità di colesterolo ingerito e sintetizzato nell'organismo è uguale alla quantità di colesterolo che decade ed è escreto dall'organismo. Nella vecchiaia, così come con un sovraccarico del sistema nervoso, in sovrappeso, con uno stile di vita sedentario, il metabolismo del colesterolo è disturbato. In questo caso, il colesterolo alimentare aumenta il suo contenuto nel sangue e porta a cambiamenti nei vasi sanguigni e allo sviluppo dell'aterosclerosi.

Il tasso giornaliero di consumo di grassi per la popolazione normodotata è di soli 60-154 g, a seconda dell'età, del sesso, della natura del cumulo e delle condizioni climatiche della zona; di questi, i grassi animali dovrebbero essere il 70% e quelli vegetali il 30%.

Carboidrati

Questi sono composti organici costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno, sintetizzati nelle piante dall'anidride carbonica e dall'acqua sotto l'influenza dell'energia solare.

I carboidrati, avendo la capacità di essere ossidati, fungono da principale fonte di energia utilizzata nel processo dell'attività muscolare umana. Il valore energetico di 1 g di carboidrati è di 4 kcal. Coprono il 58% del fabbisogno energetico totale del corpo. Inoltre, i carboidrati fanno parte delle cellule e dei tessuti, si trovano nel sangue e sotto forma di glicogeno (amido animale) nel fegato. Ci sono pochi carboidrati nel corpo (fino all'1% del peso corporeo di una persona). Pertanto, per coprire i costi energetici, devono essere costantemente riforniti di cibo.

In caso di carenza di carboidrati nella dieta durante uno sforzo fisico intenso, l'energia viene generata dal grasso immagazzinato e quindi dalle proteine ​​del corpo. Con un eccesso di carboidrati nella dieta, la riserva di grasso viene reintegrata convertendo i carboidrati in grassi, il che porta ad un aumento del peso umano. La fonte di approvvigionamento del corpo con i carboidrati sono i prodotti vegetali, in cui sono presentati sotto forma di monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi.

I monosaccaridi sono i carboidrati più semplici, di sapore dolce, solubili in acqua. Questi includono glucosio, fruttosio e galattosio. Vengono rapidamente assorbiti dall'intestino nel sangue e vengono utilizzati dall'organismo come fonte di energia, per la formazione di glicogeno nel fegato, per nutrire il tessuto cerebrale, i muscoli e mantenere il livello di zucchero nel sangue richiesto.

I disaccaridi (saccarosio, lattosio e maltosio) sono carboidrati, di sapore dolce, solubili in acqua, scissi nel corpo umano in due molecole di monosaccaridi con formazione di saccarosio - glucosio e fruttosio, da lattosio - glucosio e galattosio, da maltosio - due molecole di glucosio.

I mono e i disaccaridi sono facilmente assorbiti dall'organismo e coprono rapidamente i costi energetici di una persona durante l'aumento dello sforzo fisico. Un consumo eccessivo di carboidrati semplici può portare ad un aumento della glicemia, e quindi ad un effetto negativo sulla funzione pancreatica, allo sviluppo di aterosclerosi e obesità.

I polisaccaridi sono carboidrati complessi costituiti da molte molecole di glucosio, insolubili in acqua, hanno un sapore non zuccherato. Questi includono amido, glicogeno, fibre.

Amido nel corpo umano, sotto l'azione degli enzimi del succo digestivo, viene scomposto in glucosio, soddisfacendo gradualmente il fabbisogno energetico dell'organismo per un lungo periodo. Grazie all'amido, molti cibi che lo contengono (pane, cereali, pasta, patate) fanno sentire una persona sazia.

Glicogeno entra nel corpo umano in piccole dosi, in quanto è contenuto in piccole quantità negli alimenti di origine animale (fegato, carne).

Cellulosa nel corpo umano non viene digerito per l'assenza dell'enzima cellulosa nei succhi digestivi, ma, passando attraverso gli organi digestivi, stimola la motilità intestinale, rimuove il colesterolo dal corpo, crea le condizioni per lo sviluppo di batteri benefici, in tal modo contribuendo a una migliore digestione e assimilazione del cibo. Contiene fibra in tutti i prodotti vegetali (da 0,5 a 3%).

pectina sostanze (simili ai carboidrati), che entrano nel corpo umano con verdure, frutta, stimolano il processo di digestione e contribuiscono alla rimozione delle sostanze nocive dal corpo. Questi includono la protopectina - situata nelle membrane cellulari di verdure fresche, frutta, che conferisce loro rigidità; la pectina è una sostanza gelatinosa del succo cellulare di frutta e verdura; acido pectico e pectico, che conferiscono un sapore aspro a frutta e verdura. Ci sono molte sostanze pectine in mele, prugne, uva spina, mirtilli rossi.

L'assunzione giornaliera di carboidrati per la popolazione in età lavorativa è di soli 257-586 g, a seconda dell'età, del sesso e della natura del lavoro.

vitamine

Si tratta di sostanze organiche a basso peso molecolare di varia natura chimica, che agiscono come regolatori biologici dei processi vitali nel corpo umano.

Le vitamine sono coinvolte nella normalizzazione del metabolismo, nella formazione di enzimi, ormoni, stimolano la crescita, lo sviluppo, il recupero del corpo.

Sono di grande importanza nella formazione del tessuto osseo (vit. D), della pelle (vit. A), del tessuto connettivo (vit. C), nello sviluppo del feto (vit. E), nel processo di emopoiesi ( vit.B | 2, B 9 ) ecc.

Le vitamine furono scoperte per la prima volta nei prodotti alimentari nel 1880 dallo scienziato russo N.I. Lunin. Attualmente sono stati scoperti più di 30 tipi di vitamine, ognuna delle quali ha un nome chimico e molte di esse sono una designazione di lettere dell'alfabeto latino (C - acido ascorbico, B - tiamina, ecc.). Alcune vitamine nell'organismo non sono sintetizzate e non sono immagazzinate nella riserva, quindi devono essere introdotte con il cibo (C, B, P). Alcune vitamine possono essere sintetizzate

corpo (B 2, 6, 9, PP, K).

La mancanza di vitamine nella dieta provoca una malattia sotto il nome generale beriberi. Con un'assunzione insufficiente di vitamine con il cibo, ci sono ipovitaminosi, che si manifestano sotto forma di irritabilità, insonnia, debolezza, ridotta capacità lavorativa e resistenza alle malattie infettive. Il consumo eccessivo di vitamine A e D porta ad un avvelenamento del corpo, chiamato ipervitaminosi.

A seconda della solubilità, tutte le vitamine si suddividono in: 1) idrosolubili C, P, B 1, B 2, B 6, B 9, PP, ecc.; 2) liposolubile - A, D, E, K; 3) sostanze simili alle vitamine - U, F, B 4 (colina), B 15 (acido pangamico), ecc.

La vitamina C (acido ascorbico) svolge un ruolo importante nei processi redox del corpo, influenza il metabolismo. La mancanza di questa vitamina riduce la resistenza del corpo a varie malattie. La sua assenza porta allo scorbuto. L'assunzione giornaliera di vitamina C è di 70-100 mg. Si trova in tutti i cibi vegetali, in particolare nella rosa canina, nel ribes nero, nel peperoncino, nel prezzemolo, nell'aneto.

La vitamina P (bioflavonoide) rafforza i capillari e riduce la permeabilità dei vasi sanguigni. Si trova negli stessi alimenti della vitamina C. L'assunzione giornaliera è di 35-50 mg.

La vitamina B, (tiamina) regola l'attività del sistema nervoso, è coinvolta nel metabolismo, in particolare dei carboidrati. In caso di mancanza di questa vitamina, si nota un disturbo del sistema nervoso. Il fabbisogno di vitamina B è di 1,1-2,1 mg al giorno. La vitamina si trova negli alimenti di origine animale e vegetale, in particolare nei prodotti a base di cereali, lievito, fegato e carne di maiale.

La vitamina B 2 (riboflavina) è coinvolta nel metabolismo, influisce sulla crescita, sulla vista. Con una mancanza di vitamina, la funzione della secrezione gastrica diminuisce, la vista peggiora, le condizioni della pelle peggiorano. L'assunzione giornaliera è di 1,3-2,4 mg. La vitamina si trova nel lievito, nel pane, nel grano saraceno, nel latte, nella carne, nel pesce, nelle verdure, nella frutta.

La vitamina PP (acido nicotinico) fa parte di alcuni enzimi, è coinvolta nel metabolismo. La mancanza di questa vitamina provoca affaticamento, debolezza, irritabilità. In sua assenza, si verifica la malattia della pellagra ("pelle ruvida"). Il tasso di consumo al giorno è di 14-28 mg. La vitamina PP è contenuta in molti prodotti di origine vegetale e animale; può essere sintetizzata nel corpo umano dall'amminoacido triptofano.

La vitamina B 6 (piridossina) è coinvolta nel metabolismo. Con la mancanza di questa vitamina nel cibo, si notano disturbi del sistema nervoso, cambiamenti nelle condizioni della pelle, vasi sanguigni. L'assunzione di vitamina B 6 è di 1,8-2 mg al giorno. Si trova in molti alimenti. Con una dieta equilibrata, il corpo riceve una quantità sufficiente di questa vitamina.

La vitamina B 9 (acido folico) partecipa all'emopoiesi e al metabolismo del corpo umano. Con la mancanza di questa vitamina, si sviluppa l'anemia. La norma del suo consumo è di 0,2 mg al giorno. Si trova in lattuga, spinaci, prezzemolo, cipolle verdi.

La vitamina B 12 (cobalamina) è di grande importanza nell'emopoiesi, nel metabolismo. Con la mancanza di questa vitamina, le persone sviluppano anemia maligna. La norma del suo consumo è di 0,003 mg al giorno. Si trova solo negli alimenti di origine animale: carne, fegato, latte, uova.

La vitamina B 15 (acido pangamico) ha un effetto sul funzionamento del sistema cardiovascolare e sui processi ossidativi nel corpo. Il fabbisogno giornaliero di vitamina 2 mg. Si trova nel lievito, nel fegato, nella crusca di riso.

La colina è coinvolta nel metabolismo delle proteine ​​e dei grassi nel corpo. La mancanza di colina contribuisce a danni ai reni e al fegato. Il suo tasso di consumo è di 500 - 1000 mg al giorno. Si trova nel fegato, carne, uova, latte, cereali.

La vitamina A (retinolo) favorisce la crescita, lo sviluppo dello scheletro, colpisce la vista, la pelle e le mucose, aumenta la resistenza del corpo alle malattie infettive. Con la sua mancanza, la crescita rallenta, la vista si indebolisce, i capelli cadono. Si trova nei prodotti animali: olio di pesce, fegato, uova, latte, carne. I prodotti vegetali di colore giallo-arancio (carote, pomodori, zucca) contengono provitamina A - carotene, che nel corpo umano si trasforma in vitamina A in presenza di grasso alimentare.

La vitamina D (calciferolo) è coinvolta nella formazione del tessuto osseo, stimola

crescita. Con la mancanza di questa vitamina, il rachitismo si sviluppa nei bambini e i cambiamenti del tessuto osseo negli adulti. La vitamina D è sintetizzata dalla provitamina presente nella pelle sotto l'influenza dei raggi ultravioletti. Si trova nel pesce, nel fegato di manzo, nel burro, nel latte, nelle uova. L'assunzione giornaliera della vitamina è di 0,0025 mg.

La vitamina E (tocoferolo) è coinvolta nel lavoro delle ghiandole endocrine, influenza i processi di riproduzione e il sistema nervoso. Il tasso di consumo è di 8-10 mg al giorno. Molto in oli vegetali e cereali. La vitamina E protegge i grassi vegetali dall'ossidazione.

La vitamina K (fillochinone) agisce sulla coagulazione del sangue. Il suo fabbisogno giornaliero è di 0,2-0,3 mg. Contenuto in lattuga verde, spinaci, ortica. Questa vitamina è sintetizzata nell'intestino umano.

La vitamina F (acidi grassi linoleico, linolenico, arichidonico) è coinvolta nel metabolismo dei grassi e del colesterolo. Il tasso di consumo è di 5-8 g al giorno. Contenuto in lardo, olio vegetale.

La vitamina U agisce sulla funzione delle ghiandole digestive, favorisce la guarigione delle ulcere gastriche. Contenute nel succo di cavolo cappuccio fresco.

Conservazione delle vitamine durante la cottura. Durante la conservazione e la cottura dei prodotti alimentari, alcune vitamine vengono distrutte, in particolare la vitamina C. I fattori negativi che riducono l'attività della vitamina C di frutta e verdura sono: luce solare, ossigeno nell'aria, alta temperatura, ambiente alcalino, elevata umidità dell'aria e acqua in quale vitamina si scioglie bene. Gli enzimi contenuti nei prodotti alimentari accelerano il processo di distruzione.

La vitamina C viene fortemente distrutta durante la preparazione di puree di verdure, polpette, casseruole, stufati e leggermente - quando si friggono verdure nel grasso. Il riscaldamento secondario dei piatti vegetali e il loro contatto con parti ossidate delle apparecchiature tecnologiche portano alla completa distruzione di questa vitamina. Le vitamine del gruppo B durante la lavorazione culinaria dei prodotti vengono principalmente conservate. Ma va ricordato che l'ambiente alcalino distrugge queste vitamine e quindi non è possibile aggiungere bicarbonato di sodio durante la cottura dei legumi.

Per migliorare la digeribilità del carotene, tutte le verdure rosso arancio (carote, pomodori) dovrebbero essere consumate con grasso (panna acida, olio vegetale, salsa di latte) e dovrebbero essere aggiunte a zuppe e altri piatti in una forma rosolata.

Vitaminizzazione degli alimenti.

Attualmente, il metodo di fortificazione artificiale dei cibi preparati è abbastanza ampiamente utilizzato negli esercizi di ristorazione.

Primi e terzi piatti pronti vengono arricchiti con acido ascorbico prima di essere serviti. L'acido ascorbico viene introdotto nei piatti sotto forma di polvere o compresse, precedentemente sciolto in una piccola quantità di cibo. L'arricchimento degli alimenti con vitamine C, B, PP è organizzato in mense per i lavoratori di alcune imprese chimiche al fine di prevenire le malattie legate ai rischi di produzione. Una soluzione acquosa di queste vitamine con un volume di 4 ml per porzione viene somministrata quotidianamente ai cibi preparati.

L'industria alimentare produce prodotti fortificati: latte e kefir arricchiti con vitamina C; margarina e farina per bambini arricchita con vitamine A e D, burro arricchito con carotene; pane, farina premium, arricchita con vitamine B p B 2, PP, ecc.

Minerali

Le sostanze minerali, o inorganiche, sono tra le indispensabili, sono coinvolte nei processi vitali che avvengono nel corpo umano: la costruzione delle ossa, il mantenimento dell'equilibrio acido-base, la composizione del sangue, la normalizzazione del metabolismo acqua-sale e l'attività del sistema nervoso.

A seconda del contenuto nel corpo, i minerali sono suddivisi in:

macronutrienti, che sono in quantità significativa (99% della quantità totale di minerali contenuti nell'organismo): calcio, fosforo, magnesio, ferro, potassio, sodio, cloro, zolfo.

oligoelementi, incluso nel corpo umano in piccole dosi: iodio, fluoro, rame, cobalto, manganese;

Ultramicroelementi, contenuto nel corpo in tracce: oro, mercurio, radio, ecc.

Il calcio è coinvolto nella costruzione di ossa, denti, è necessario per il normale funzionamento del sistema nervoso.

sistema, cuore, influenza la crescita. I sali di calcio sono ricchi di latticini, uova, cavoli, barbabietole. Il fabbisogno giornaliero del corpo di calcio è di 0,8 g.

Il fosforo è coinvolto nel metabolismo delle proteine ​​e dei grassi, nella formazione del tessuto osseo e colpisce il sistema nervoso centrale. Contenuto in latticini, uova, carne, pesce, pane, legumi. Il fabbisogno di fosforo è di 1,2 g al giorno.

Il magnesio agisce sull'attività nervosa, muscolare e cardiaca, ha proprietà vasodilatatrici. Contenuto nel pane, nei cereali, nei legumi, nelle noci, nel cacao in polvere. L'assunzione giornaliera di magnesio è di 0,4 g.

Il ferro normalizza la composizione del sangue (incluso nell'emoglobina) ed è un partecipante attivo ai processi ossidativi nel corpo. Contenuto nel fegato, reni, uova, farina d'avena e grano saraceno, pane di segale, mele. Il fabbisogno giornaliero di ferro è di 0,018 g.

Il potassio è coinvolto nel metabolismo dell'acqua del corpo umano, aumentando l'escrezione di liquidi e migliorando la funzione cardiaca. Contenuto nella frutta secca (albicocche secche, albicocche, prugne secche, uvetta), piselli, fagioli, patate, carne, pesce. Una persona ha bisogno di fino a 3 g di potassio al giorno.

Il sodio, insieme al potassio, regola il metabolismo dell'acqua, trattenendo l'umidità nel corpo e mantiene la normale pressione osmotica nei tessuti. C'è poco sodio negli alimenti, quindi viene somministrato con sale da cucina (NaCl). Il fabbisogno giornaliero è di 4-6 g di sodio o 10-15 g di sale da cucina.

Il cloro è coinvolto nella regolazione della pressione osmotica nei tessuti e nella formazione di acido cloridrico (HC1) nello stomaco. Il cloro entra con il sale. Fabbisogno giornaliero 5-7 g.

Lo zolfo fa parte di alcuni aminoacidi, la vitamina B, l'ormone insulina. Contenuto in piselli, farina d'avena, formaggio, uova, carne, pesce. Fabbisogno giornaliero 1 anno"

Lo iodio è coinvolto nella costruzione e nel funzionamento della ghiandola tiroidea. Soprattutto lo iodio è concentrato nell'acqua di mare, nel cavolo cappuccio e nel pesce di mare. Il fabbisogno giornaliero è di 0,15 mg.

Il fluoro è coinvolto nella formazione di denti e ossa e si trova nell'acqua potabile. Il fabbisogno giornaliero è di 0,7-1,2 mg.

Rame e cobalto sono coinvolti nell'emopoiesi. Contenuto in piccole quantità negli alimenti di origine animale e vegetale.

Il fabbisogno giornaliero totale di minerali di un corpo adulto è di 20-25 g, mentre l'equilibrio dei singoli elementi è importante. Pertanto, il rapporto tra calcio, fosforo e magnesio nella dieta dovrebbe essere 1:1,3:0,5, che determina il livello di assorbimento di questi minerali nel corpo.

Per mantenere l'equilibrio acido-base nell'organismo, è necessario combinare correttamente nella dieta prodotti contenenti minerali alcalini (Ca, Mg, K, Na), ricchi di latte, verdure, frutta, patate e sostanze acide ( P, S, Cl che si trovano nella carne, nel pesce, nelle uova, nel pane, nei cereali.

Acqua

L'acqua gioca un ruolo importante nella vita del corpo umano. È il componente più significativo di tutte le cellule (2/3 del peso corporeo umano). L'acqua è il mezzo in cui esistono le cellule e viene mantenuta la connessione tra loro, è la base di tutti i fluidi del corpo (sangue, linfa, succhi digestivi). Con la partecipazione dell'acqua, avvengono il metabolismo, la termoregolazione e altri processi biologici. Ogni giorno, una persona espelle l'acqua con il sudore (500 g), l'aria espirata (350 g), l'urina (1500 g) e le feci (150 g), rimuovendo i prodotti metabolici dannosi dal corpo. Per ripristinare l'acqua persa, deve essere introdotta nel corpo. A seconda dell'età, dell'attività fisica e delle condizioni climatiche, il fabbisogno giornaliero di acqua di una persona è di 2-2,5 litri, di cui 1 litro con il bere, 1,2 litri con il cibo e 0,3 litri formati durante il metabolismo. Nella stagione calda, quando si lavora in negozi caldi, durante un'attività fisica faticosa, ci sono grandi perdite di acqua nel corpo con il sudore, quindi il suo consumo viene aumentato a 5-6 litri al giorno. In questi casi, l'acqua potabile viene salata, poiché insieme al sudore si perdono molti sali di sodio. L'assunzione eccessiva di acqua costituisce un onere aggiuntivo per il sistema cardiovascolare e per i reni ed è dannoso per la salute. In caso di disfunzione intestinale (diarrea), l'acqua non viene assorbita nel sangue, ma viene escreta dal corpo umano, il che porta alla sua grave disidratazione e rappresenta una minaccia per la vita. Senza acqua, una persona può vivere non più di 6 giorni.

Gli organismi sono costituiti da cellule. Le cellule di organismi diversi hanno una composizione chimica simile. La tabella 1 presenta i principali elementi chimici presenti nelle cellule degli organismi viventi.

Tabella 1. Il contenuto di elementi chimici in una cella

In base al contenuto della cella si possono distinguere tre gruppi di elementi. Il primo gruppo comprende ossigeno, carbonio, idrogeno e azoto. Rappresentano quasi il 98% della composizione totale della cellula. Il secondo gruppo comprende potassio, sodio, calcio, zolfo, fosforo, magnesio, ferro, cloro. Il loro contenuto nella cella è di decimi e centesimi di percento. Gli elementi di questi due gruppi appartengono macronutrienti(dal greco. macro- larga).

I restanti elementi, rappresentati nella cella da centesimi e millesimi di percento, sono inclusi nel terzo gruppo. Questo è oligoelementi(dal greco. micro- piccolo).

Nella cellula non sono stati trovati elementi inerenti solo alla natura vivente. Tutti questi elementi chimici fanno anche parte della natura inanimata. Questo indica l'unità della natura animata e inanimata.

La mancanza di qualsiasi elemento può portare alla malattia e persino alla morte del corpo, poiché ogni elemento svolge un ruolo specifico. I macronutrienti del primo gruppo costituiscono la base dei biopolimeri: proteine, carboidrati, acidi nucleici e lipidi, senza i quali la vita è impossibile. Lo zolfo fa parte di alcune proteine, il fosforo fa parte degli acidi nucleici, il ferro fa parte dell'emoglobina e il magnesio fa parte della clorofilla. Il calcio svolge un ruolo importante nel metabolismo.

Parte degli elementi chimici contenuti nella cellula fa parte di sostanze inorganiche: sali minerali e acqua.

sali minerali sono nella cellula, di regola, sotto forma di cationi (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) e anioni (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO 3 ), il cui rapporto determina l'acidità del mezzo, che è importante per la vita delle cellule.

(In molte cellule, il mezzo è leggermente alcalino e il suo pH cambia poco, poiché in esso viene costantemente mantenuto un certo rapporto di cationi e anioni.)

Tra le sostanze inorganiche nella fauna selvatica, un ruolo enorme è svolto da acqua.

La vita è impossibile senza acqua. Costituisce una massa significativa della maggior parte delle cellule. Nelle cellule del cervello e negli embrioni umani è contenuta molta acqua: più dell'80% di acqua; nelle cellule del tessuto adiposo - solo il 40%.Con la vecchiaia, il contenuto di acqua nelle cellule diminuisce. Una persona che perde il 20% di acqua muore.

Le proprietà uniche dell'acqua determinano il suo ruolo nel corpo. È coinvolto nella termoregolazione, che è dovuta all'elevata capacità termica dell'acqua: il consumo di una grande quantità di energia quando riscaldata. Cosa determina l'elevata capacità termica dell'acqua?

In una molecola d'acqua, un atomo di ossigeno è legato in modo covalente a due atomi di idrogeno. La molecola d'acqua è polare perché l'atomo di ossigeno ha una carica parzialmente negativa e ciascuno dei due atomi di idrogeno lo ha

Carica parzialmente positiva. Si forma un legame idrogeno tra l'atomo di ossigeno di una molecola d'acqua e l'atomo di idrogeno di un'altra molecola. I legami idrogeno forniscono la connessione di un gran numero di molecole d'acqua. Quando l'acqua viene riscaldata, una parte significativa dell'energia viene spesa per rompere i legami idrogeno, il che determina la sua elevata capacità termica.

Acqua - buon solvente. A causa della polarità, le sue molecole interagiscono con ioni caricati positivamente e negativamente, contribuendo così alla dissoluzione della sostanza. In relazione all'acqua, tutte le sostanze della cellula sono divise in idrofile e idrofobiche.

idrofilo(dal greco. idro- acqua e fileo- amore) sono dette sostanze che si sciolgono nell'acqua. Questi includono composti ionici (es. sali) e alcuni composti non ionici (es. zuccheri).

idrofobo(dal greco. idro- acqua e fobo- paura) sono dette sostanze insolubili in acqua. Questi includono, ad esempio, i lipidi.

L'acqua gioca un ruolo importante nelle reazioni chimiche che avvengono nella cellula in soluzioni acquose. Dissolve i prodotti metabolici che non sono necessari al corpo e quindi contribuisce alla loro rimozione dal corpo. L'alto contenuto di acqua nella cellula lo dà elasticità. L'acqua facilita il movimento di varie sostanze all'interno della cellula o da cellula a cellula.

I corpi di natura animata e inanimata sono costituiti dagli stessi elementi chimici. La composizione degli organismi viventi comprende sostanze inorganiche: acqua e sali minerali. Le numerose funzioni vitali dell'acqua in una cellula sono dovute alle peculiarità delle sue molecole: la loro polarità, la capacità di formare legami a idrogeno.

COMPONENTI INORGANICI DELLA CELLULA

Circa 90 elementi si trovano nelle cellule degli organismi viventi e circa 25 di essi si trovano in quasi tutte le cellule. In base al contenuto nella cellula, gli elementi chimici sono divisi in tre grandi gruppi: macroelementi (99%), microelementi (1%), ultramicroelementi (meno dello 0,001%).

I macronutrienti includono ossigeno, carbonio, idrogeno, fosforo, potassio, zolfo, cloro, calcio, magnesio, sodio e ferro.
I microelementi includono manganese, rame, zinco, iodio, fluoro.
Gli ultramicroelementi includono argento, oro, bromo, selenio.

COMPONENTI ORGANICI DI UNA CELLULA

Enzimi.

La funzione più importante delle proteine ​​è catalitica. Vengono chiamate molecole proteiche che aumentano la velocità delle reazioni chimiche in una cellula di diversi ordini di grandezza enzimi. Non si verifica un singolo processo biochimico nel corpo senza la partecipazione di enzimi.

Finora sono stati scoperti oltre 2000 enzimi. La loro efficienza è molte volte superiore all'efficienza dei catalizzatori inorganici utilizzati nella produzione. Quindi, 1 mg di ferro nella composizione dell'enzima catalasi sostituisce 10 tonnellate di ferro inorganico. La catalasi aumenta la velocità di decomposizione del perossido di idrogeno (H 2 O 2) di 10 11 volte. L'enzima che catalizza la formazione di acido carbonico (CO 2 + H 2 O \u003d H 2 CO 3) accelera la reazione di 10 7 volte.

Una proprietà importante degli enzimi è la specificità della loro azione; ogni enzima catalizza solo una o un piccolo gruppo di reazioni simili.

Viene chiamata la sostanza su cui agisce un enzima substrato. Le strutture della molecola enzimatica e del substrato devono corrispondere esattamente l'una all'altra. Questo spiega la specificità dell'azione degli enzimi. Quando un substrato viene combinato con un enzima, la struttura spaziale dell'enzima cambia.

La sequenza di interazione tra l'enzima e il substrato può essere rappresentata schematicamente:

Substrato+Enzima - Complesso enzima-substrato - Enzima+Prodotto.

Dal diagramma si può vedere che il substrato si combina con l'enzima per formare un complesso enzima-substrato. In questo caso, il substrato si trasforma in una nuova sostanza: il prodotto. Nella fase finale, l'enzima viene rilasciato dal prodotto e interagisce nuovamente con la successiva molecola di substrato.

Gli enzimi funzionano solo a una certa temperatura, concentrazione di sostanze, acidità dell'ambiente. Un cambiamento delle condizioni porta a un cambiamento nella struttura terziaria e quaternaria della molecola proteica e, di conseguenza, alla soppressione dell'attività enzimatica. Come succede? Solo una certa parte della molecola dell'enzima ha attività catalitica, chiamata centro attivo. Il centro attivo contiene da 3 a 12 residui di amminoacidi e si forma a seguito della flessione della catena polipeptidica.

Sotto l'influenza di vari fattori, la struttura della molecola dell'enzima cambia. In questo caso, la configurazione spaziale del centro attivo è disturbata e l'enzima perde la sua attività.

Gli enzimi sono proteine ​​che agiscono come catalizzatori biologici. Grazie agli enzimi, la velocità delle reazioni chimiche nelle cellule aumenta di diversi ordini di grandezza. Una proprietà importante degli enzimi è la specificità dell'azione in determinate condizioni.

Acidi nucleici.

Gli acidi nucleici sono stati scoperti nella seconda metà del 19° secolo. Il biochimico svizzero F. Miescher, che isolò una sostanza ad alto contenuto di azoto e fosforo dai nuclei delle cellule e la chiamò "nucleina" (dal lat. nucleo- nucleo).

Gli acidi nucleici immagazzinano informazioni ereditarie sulla struttura e il funzionamento di ogni cellula e di tutti gli esseri viventi sulla Terra. Esistono due tipi di acidi nucleici: DNA (acido desossiribonucleico) e RNA (acido ribonucleico). Gli acidi nucleici, come le proteine, sono specie-specifici, ovvero gli organismi di ciascuna specie hanno il proprio tipo di DNA. Per scoprire le ragioni della specificità delle specie, considera la struttura degli acidi nucleici.

Le molecole di acido nucleico sono catene molto lunghe costituite da molte centinaia e persino milioni di nucleotidi. Qualsiasi acido nucleico contiene solo quattro tipi di nucleotidi. Le funzioni delle molecole di acido nucleico dipendono dalla loro struttura, dai loro nucleotidi costituenti, dal loro numero nella catena e dalla sequenza del composto nella molecola.

Ogni nucleotide è costituito da tre componenti: una base azotata, un carboidrato e acido fosforico. Ciascun nucleotide del DNA contiene uno dei quattro tipi di basi azotate (adenina - A, timina - T, guanina - G o citosina - C), oltre a un carboidrato desossiribosio e un residuo di acido fosforico.

Pertanto, i nucleotidi del DNA differiscono solo per il tipo di base azotata.

La molecola del DNA è costituita da un numero enorme di nucleotidi collegati in una catena in una determinata sequenza. Ogni tipo di molecola di DNA ha il proprio numero e sequenza di nucleotidi.

Le molecole di DNA sono molto lunghe. Ad esempio, per scrivere la sequenza dei nucleotidi nelle molecole di DNA di una cellula umana (46 cromosomi), sarebbe necessario un libro con un volume di circa 820.000 pagine. L'alternanza di quattro tipi di nucleotidi può formare un numero infinito di varianti di molecole di DNA. Queste caratteristiche della struttura delle molecole di DNA consentono loro di memorizzare un'enorme quantità di informazioni su tutti i segni degli organismi.

Nel 1953 il biologo americano J. Watson e il fisico inglese F. Crick crearono un modello per la struttura della molecola del DNA. Gli scienziati hanno scoperto che ogni molecola di DNA è costituita da due filamenti interconnessi e attorcigliati a spirale. Sembra una doppia elica. In ciascuna catena, quattro tipi di nucleotidi si alternano in una sequenza specifica.

La composizione nucleotidica del DNA differisce in diversi tipi di batteri, funghi, piante e animali. Ma non cambia con l'età, dipende poco dai cambiamenti dell'ambiente. I nucleotidi sono accoppiati, ovvero il numero di nucleotidi di adenina in qualsiasi molecola di DNA è uguale al numero di nucleotidi di timidina (AT) e il numero di nucleotidi di citosina è uguale al numero di nucleotidi di guanina (CG). Ciò è dovuto al fatto che la connessione di due catene tra loro in una molecola di DNA obbedisce a una certa regola, vale a dire: l'adenina di una catena è sempre collegata da due legami idrogeno solo con la timina dell'altra catena e la guanina da tre idrogeno legami con la citosina, cioè le catene nucleotidiche di una molecola di DNA sono complementari, si completano a vicenda.

Molecole di acido nucleico - DNA e RNA sono costituiti da nucleotidi. La composizione dei nucleotidi del DNA comprende una base azotata (A, T, G, C), un carboidrato desossiribosio e un residuo di una molecola di acido fosforico. La molecola del DNA è una doppia elica costituita da due filamenti collegati da legami idrogeno secondo il principio di complementarità. La funzione del DNA è quella di memorizzare informazioni ereditarie.

Nelle cellule di tutti gli organismi ci sono molecole di ATP - acido adenosina trifosforico. L'ATP è una sostanza cellulare universale, la cui molecola ha legami ricchi di energia. La molecola di ATP è un tipo di nucleotide che, come altri nucleotidi, è costituito da tre componenti: una base azotata - adenina, un carboidrato - ribosio, ma invece di uno contiene tre residui di molecole di acido fosforico (Fig. 12). I legami indicati dall'icona in figura sono ricchi di energia e sono chiamati macroergico. Ogni molecola di ATP contiene due legami macroergici.

Quando il legame ad alta energia viene rotto e una molecola di acido fosforico viene scissa con l'aiuto di enzimi, vengono rilasciati 40 kJ / mol di energia e l'ATP viene convertito in ADP - acido adenosina difosforico. Con l'eliminazione di un'altra molecola di acido fosforico, vengono rilasciati altri 40 kJ / mol; Si forma AMP - acido adenosina monofosforico. Queste reazioni sono reversibili, cioè l'AMP può trasformarsi in ADP, ADP - in ATP.

Le molecole di ATP non solo vengono scomposte, ma anche sintetizzate, quindi il loro contenuto nella cellula è relativamente costante. L'importanza dell'ATP nella vita della cellula è enorme. Queste molecole svolgono un ruolo di primo piano nel metabolismo energetico necessario per garantire l'attività vitale della cellula e dell'organismo nel suo insieme.

Una molecola di RNA, di regola, è una singola catena composta da quattro tipi di nucleotidi: A, U, G, C. Sono noti tre tipi principali di RNA: mRNA, rRNA, tRNA. Il contenuto di molecole di RNA nella cellula non è costante, sono coinvolte nella biosintesi delle proteine. L'ATP è la sostanza energetica universale della cellula, in cui ci sono legami ricchi di energia. L'ATP svolge un ruolo centrale nello scambio di energia nella cellula. RNA e ATP si trovano sia nel nucleo che nel citoplasma della cellula.

Compiti e test sull'argomento "Argomento 4. "Composizione chimica della cellula.""

• polimero, monomero;
• carboidrato, monosaccaride, disaccaride, polisaccaride;
• lipidi, acidi grassi, glicerolo;
• amminoacido, legame peptidico, proteina;
• catalizzatore, enzima, sito attivo;
• acido nucleico, nucleotide.

Algoritmo per la risoluzione dei problemi.

Tipo 1. Autocopiatura del DNA.

Una delle catene di DNA ha la seguente sequenza nucleotidica:
AGTACCGATACCGATTTCG...
Che sequenza di nucleotidi ha la seconda catena della stessa molecola?

Per scrivere la sequenza nucleotidica del secondo filamento di una molecola di DNA, quando si conosce la sequenza del primo filamento, è sufficiente sostituire la timina con l'adenina, l'adenina con la timina, la guanina con la citosina e la citosina con la guanina. Effettuando questa sostituzione, otteniamo la sequenza:
TACTGGCTATGAGCTAAATG...

Tipo 2. Codifica delle proteine.

La catena aminoacidica della proteina ribonucleasi ha il seguente inizio: lisina-glutammina-treonina-alanina-alanina-alanina-lisina ...
Quale sequenza di nucleotidi avvia il gene corrispondente a questa proteina?

Per fare ciò, utilizzare la tabella del codice genetico. Per ogni amminoacido, troviamo la sua designazione in codice nella forma del corrispondente trio di nucleotidi e lo scriviamo. Disponendo queste triplette una dopo l'altra nello stesso ordine in cui vanno gli amminoacidi corrispondenti, otteniamo la formula per la struttura della sezione dell'RNA messaggero. Di norma, ci sono diverse triple di questo tipo, la scelta viene effettuata in base alla tua decisione (ma viene presa solo una delle triple). Ci possono essere diverse soluzioni, rispettivamente.
AAACAAATSUGTSGGTSUGTSGAAG

Con quale sequenza di amminoacidi inizia una proteina se è codificata da una tale sequenza di nucleotidi:
ACGCCATGGCCGGT...

Secondo il principio di complementarità, troviamo la struttura della sezione di RNA informazionale formata su un dato segmento della molecola di DNA:
UGCGGGUACCCGCCCA...

Passiamo quindi alla tabella del codice genetico e per ogni trio di nucleotidi, partendo dal primo, troviamo e scriviamo l'amminoacido ad esso corrispondente:
Cisteina-glicina-tirosina-arginina-prolina-...

Ivanova TV, Kalinova GS, Myagkova A.N. "Biologia generale". Mosca, "Illuminismo", 2000

• Argomento 4. "Composizione chimica della cellula". §2-§7 pp. 7-21
• Argomento 5. "Fotosintesi". §16-17 pp. 44-48
• Argomento 6. "Respirazione cellulare". §12-13 pp. 34-38
• Argomento 7. "Informazioni genetiche". §14-15 pp. 39-44

Alla fine del XIX secolo si formò una branca della biologia chiamata biochimica. Studia la composizione chimica di una cellula vivente. Il compito principale della scienza è la conoscenza delle caratteristiche del metabolismo e dell'energia che regolano l'attività vitale delle cellule vegetali e animali.

Il concetto di composizione chimica della cellula

Come risultato di un'attenta ricerca, gli scienziati hanno studiato l'organizzazione chimica delle cellule e hanno scoperto che gli esseri viventi hanno più di 85 elementi chimici nella loro composizione. Inoltre, alcuni di essi sono obbligatori per quasi tutti gli organismi, mentre altri sono specifici e si trovano in specifiche specie biologiche. E il terzo gruppo di elementi chimici è presente nelle cellule di microrganismi, piante e animali in quantità abbastanza piccole. Gli elementi chimici nella composizione delle cellule sono più spesso sotto forma di cationi e anioni, da cui si formano sali minerali e acqua, e vengono sintetizzati anche composti organici contenenti carbonio: carboidrati, proteine, lipidi.

Elementi organogeni

In biochimica, questi includono carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto. La loro totalità nella cellula va dall'88 al 97% degli altri elementi chimici in essa contenuti. Il carbonio è particolarmente importante. Tutte le sostanze organiche nella composizione della cellula sono composte da molecole contenenti atomi di carbonio nella loro composizione. Sono in grado di connettersi tra loro, formando catene (ramificate e non ramificate), nonché cicli. Questa capacità degli atomi di carbonio è alla base della sorprendente varietà di sostanze organiche che compongono il citoplasma e gli organelli cellulari.

Ad esempio, il contenuto interno della cellula è costituito da oligosaccaridi solubili, proteine ​​​​idrofile, lipidi, vari tipi di acido ribonucleico: RNA di trasferimento, RNA ribosomiale e RNA messaggero, nonché monomeri liberi - nucleotidi. Ha anche una composizione chimica simile e contiene molecole di acido desossiribonucleico che fanno parte dei cromosomi. Tutti i suddetti composti contengono atomi di azoto, carbonio, ossigeno, idrogeno. Questa è la prova del loro significato particolarmente importante, poiché l'organizzazione chimica delle cellule dipende dal contenuto degli elementi organogeni che compongono le strutture cellulari: ialoplasma e organelli.

Macronutrienti e loro significati

Gli elementi chimici, che sono anche molto comuni nelle cellule di vari tipi di organismi, sono chiamati macronutrienti in biochimica. Il loro contenuto nella cella è 1,2% - 1,9%. I macroelementi della cellula comprendono: fosforo, potassio, cloro, zolfo, magnesio, calcio, ferro e sodio. Tutti svolgono funzioni importanti e fanno parte di vari organelli cellulari. Quindi, lo ione ferroso è presente nella proteina del sangue: l'emoglobina, che trasporta ossigeno (in questo caso si chiama ossiemoglobina), anidride carbonica (carboemoglobina) o monossido di carbonio (carbossiemoglobina).

Gli ioni sodio forniscono il tipo più importante di trasporto intercellulare: la cosiddetta pompa sodio-potassio. Fanno anche parte del liquido interstiziale e del plasma sanguigno. Gli ioni magnesio sono presenti nelle molecole di clorofilla (fotopigmento delle piante superiori) e partecipano al processo di fotosintesi, poiché formano centri di reazione che catturano i fotoni di energia luminosa.

Gli ioni di calcio forniscono la conduzione degli impulsi nervosi lungo le fibre e sono anche il componente principale degli osteociti: le cellule ossee. I composti del calcio sono ampiamente distribuiti nel mondo degli invertebrati, i cui gusci sono composti da carbonato di calcio.

Gli ioni cloro prendono parte alla ricarica delle membrane cellulari e forniscono il verificarsi di impulsi elettrici che sono alla base dell'eccitazione nervosa.

Gli atomi di zolfo fanno parte delle proteine ​​native e determinano la loro struttura terziaria "reticolando" la catena polipeptidica, con conseguente formazione di una molecola proteica globulare.

Gli ioni potassio sono coinvolti nel trasporto di sostanze attraverso le membrane cellulari. Gli atomi di fosforo fanno parte di una sostanza così importante ad alta intensità energetica come l'acido adenosina trifosforico e sono anche un componente importante delle molecole di acido desossiribonucleico e ribonucleico, che sono le principali sostanze dell'eredità cellulare.

Funzioni degli oligoelementi nel metabolismo cellulare

Circa 50 elementi chimici che costituiscono meno dello 0,1% nelle cellule sono chiamati oligoelementi. Questi includono zinco, molibdeno, iodio, rame, cobalto, fluoro. Con un contenuto ridotto, svolgono funzioni molto importanti, in quanto fanno parte di molte sostanze biologicamente attive.

Ad esempio, gli atomi di zinco si trovano nelle molecole di insulina (un ormone pancreatico che regola i livelli di glucosio nel sangue), lo iodio è parte integrante degli ormoni tiroidei tiroxina e triiodotironina, che controllano il livello del metabolismo nel corpo. Il rame, insieme agli ioni ferro, è coinvolto nell'emopoiesi (la formazione di eritrociti, piastrine e leucociti nel midollo osseo rosso dei vertebrati). Gli ioni rame fanno parte del pigmento emocianina presente nel sangue degli invertebrati, come i molluschi. Pertanto, il colore della loro emolinfa è blu.

Ancora meno contenuto nella cellula di elementi chimici come piombo, oro, bromo, argento. Sono chiamati ultramicroelementi e fanno parte delle cellule vegetali e animali. Ad esempio, gli ioni d'oro sono stati rilevati nei chicchi di mais mediante analisi chimiche. Gli atomi di bromo in grandi quantità fanno parte delle cellule del tallo delle alghe brune e rosse, come sargassum, alghe, fucus.

Tutti gli esempi e i fatti precedentemente forniti spiegano come la composizione chimica, le funzioni e la struttura della cellula sono interconnesse. La tabella seguente mostra il contenuto di vari elementi chimici nelle cellule degli organismi viventi.

Caratteristiche generali delle sostanze organiche

Le proprietà chimiche delle cellule di vari gruppi di organismi in un certo modo dipendono dagli atomi di carbonio, la cui proporzione è superiore al 50% della massa cellulare. Quasi tutta la sostanza secca della cellula è rappresentata da carboidrati, proteine, acidi nucleici e lipidi, che hanno una struttura complessa e un grande peso molecolare. Tali molecole sono chiamate macromolecole (polimeri) e sono costituite da elementi più semplici: i monomeri. Le sostanze proteiche svolgono un ruolo estremamente importante e svolgono molte funzioni, che verranno discusse di seguito.

Il ruolo delle proteine ​​nella cellula

I composti inclusi in una cellula vivente sono confermati dall'alto contenuto in essa contenuto di sostanze organiche come le proteine. C'è una spiegazione logica per questo fatto: le proteine ​​svolgono varie funzioni e partecipano a tutte le manifestazioni della vita cellulare.

Ad esempio, consiste nella formazione di anticorpi - immunoglobuline prodotte dai linfociti. Le proteine ​​protettive come la trombina, la fibrina e la tromboblastina forniscono la coagulazione del sangue e ne prevengono la perdita durante lesioni e ferite. La composizione della cellula comprende proteine ​​complesse delle membrane cellulari che hanno la capacità di riconoscere composti estranei - antigeni. Cambiano la loro configurazione e informano la cellula del potenziale pericolo (funzione di segnalazione).

Alcune proteine ​​svolgono una funzione regolatrice e sono ormoni, ad esempio l'ossitocina, prodotta dall'ipotalamo, è riservata dall'ipofisi. Venendo da esso nel sangue, l'ossitocina agisce sulle pareti muscolari dell'utero, provocandone la contrazione. La proteina vasopressina ha anche una funzione regolatrice, controllando la pressione sanguigna.

Le cellule muscolari contengono actina e miosina, che sono in grado di contrarsi, che determina la funzione motoria del tessuto muscolare. Per le proteine ​​è caratteristico e, ad esempio, l'albumina viene utilizzata dall'embrione come nutriente per il suo sviluppo. Le proteine ​​del sangue di vari organismi, come l'emoglobina e l'emocianina, trasportano molecole di ossigeno: svolgono una funzione di trasporto. Se vengono utilizzate completamente sostanze ad alta intensità energetica come carboidrati e lipidi, la cellula procede a scomporre le proteine. Un grammo di questa sostanza fornisce 17,2 kJ di energia. Una delle funzioni più importanti delle proteine ​​è quella catalitica (le proteine ​​enzimatiche accelerano le reazioni chimiche che avvengono nei compartimenti del citoplasma). Sulla base di quanto sopra, eravamo convinti che le proteine ​​svolgano molte funzioni molto importanti e facciano necessariamente parte della cellula animale.

Biosintesi proteica

Considera il processo di sintesi proteica in una cellula, che si verifica nel citoplasma con l'aiuto di organelli come i ribosomi. Grazie all'attività di enzimi speciali, con la partecipazione di ioni calcio, i ribosomi vengono combinati in polisomi. Le funzioni principali dei ribosomi in una cellula sono la sintesi di molecole proteiche, che inizia con il processo di trascrizione. Di conseguenza, vengono sintetizzate molecole di mRNA, a cui sono attaccati i polisomi. Quindi inizia il secondo processo: la traduzione. Gli RNA di trasferimento si combinano con venti diversi tipi di amminoacidi e li portano ai polisomi, e poiché le funzioni dei ribosomi in una cellula sono la sintesi di polipeptidi, questi organelli formano complessi con il tRNA e le molecole di amminoacidi sono legate da legami peptidici, formando un macromolecola proteica.

Il ruolo dell'acqua nei processi metabolici

Studi citologici hanno confermato il fatto che la cellula, la cui struttura e composizione stiamo studiando, è costituita in media dal 70% di acqua e in molti animali che conducono uno stile di vita acquatico (ad esempio i celenterati), il suo contenuto raggiunge il 97 -98%. Con questo in mente, l'organizzazione chimica delle cellule include l'idrofilia (capace di dissolversi) ed essendo un solvente polare universale, l'acqua svolge un ruolo eccezionale e influisce direttamente non solo sulle funzioni, ma anche sulla struttura stessa della cellula. La tabella seguente mostra il contenuto di acqua nelle cellule di vari tipi di organismi viventi.

La funzione dei carboidrati nella cellula

Come abbiamo scoperto in precedenza, anche i carboidrati appartengono a importanti sostanze organiche: i polimeri. Questi includono polisaccaridi, oligosaccaridi e monosaccaridi. I carboidrati fanno parte di complessi più complessi: glicolipidi e glicoproteine, da cui vengono costruite le membrane cellulari e le strutture sopra-membrana, come il glicocalice.

Oltre al carbonio, i carboidrati includono ossigeno e atomi di idrogeno e alcuni polisaccaridi contengono anche azoto, zolfo e fosforo. Ci sono molti carboidrati nelle cellule vegetali: i tuberi di patata contengono fino al 90% di amido, semi e frutti contengono fino al 70% di carboidrati e nelle cellule animali si trovano sotto forma di composti come glicogeno, chitina e trealosio.

Gli zuccheri semplici (monosaccaridi) hanno la formula generale CnH2nOn e si dividono in tetrosi, triosi, pentosi ed esosi. Gli ultimi due sono i più comuni nelle cellule degli organismi viventi, ad esempio il ribosio e il desossiribosio fanno parte degli acidi nucleici e il glucosio e il fruttosio prendono parte alle reazioni di assimilazione e dissimilazione. Gli oligosaccaridi si trovano spesso nelle cellule vegetali: il saccarosio è immagazzinato nelle cellule della barbabietola da zucchero e della canna da zucchero, il maltosio si trova nei chicchi germinati di segale e orzo.

I disaccaridi hanno un sapore dolciastro e si sciolgono bene in acqua. I polisaccaridi, essendo biopolimeri, sono principalmente rappresentati da amido, cellulosa, glicogeno e laminarina. La chitina appartiene alle forme strutturali dei polisaccaridi. La funzione principale dei carboidrati nella cellula è l'energia. Come risultato dell'idrolisi e delle reazioni del metabolismo energetico, i polisaccaridi vengono scomposti in glucosio e quindi ossidati in anidride carbonica e acqua. Di conseguenza, un grammo di glucosio rilascia 17,6 kJ di energia, e le riserve di amido e glicogeno, infatti, sono una riserva di energia cellulare.

Il glicogeno si deposita principalmente nel tessuto muscolare e nelle cellule del fegato, nell'amido vegetale - in tuberi, bulbi, radici, semi e negli artropodi, come ragni, insetti e crostacei, l'oligosaccaride trealosio svolge il ruolo principale nell'approvvigionamento energetico.

C'è un'altra funzione dei carboidrati nella cellula: la costruzione (strutturale). Sta nel fatto che queste sostanze sono le strutture portanti delle cellule. Ad esempio, la cellulosa fa parte delle pareti cellulari delle piante, la chitina forma lo scheletro esterno di molti invertebrati e si trova nelle cellule fungine, gli olisaccaridi, insieme a molecole lipidiche e proteiche, formano un glicocalice, un complesso sopra-membrana. Fornisce adesione - adesione delle cellule animali l'una all'altra, portando alla formazione di tessuti.

I lipidi: struttura e funzioni

Queste sostanze organiche, che sono idrofobiche (insolubili in acqua), possono essere estratte, cioè estratte dalle cellule, utilizzando solventi non polari come acetone o cloroformio. Le funzioni dei lipidi in una cellula dipendono da quale dei tre gruppi a cui appartengono: grassi, cere o steroidi. I grassi sono più ampiamente distribuiti in tutti i tipi di cellule.

Gli animali li accumulano nel tessuto adiposo sottocutaneo, il tessuto nervoso contiene grasso sotto forma di nervi. Si accumula anche nei reni, nel fegato, negli insetti - nel corpo grasso. I grassi liquidi - oli - si trovano nei semi di molte piante: cedro, arachidi, girasole, oliva. Il contenuto di lipidi nelle cellule varia dal 5 al 90% (nel tessuto adiposo).

Steroidi e cere differiscono dai grassi in quanto non contengono residui di acidi grassi nelle loro molecole. Quindi, gli steroidi sono ormoni della corteccia surrenale che influenzano la pubertà del corpo e sono componenti del testosterone. Fanno anche parte delle vitamine (ad esempio la vitamina D).

Le principali funzioni dei lipidi nella cellula sono energetiche, costruttive e protettive. Il primo è dovuto al fatto che 1 grammo di grasso durante la scissione fornisce 38,9 kJ di energia - molto più di altre sostanze organiche - proteine ​​e carboidrati. Inoltre, durante l'ossidazione di 1 g di grasso, viene rilasciato quasi 1,1 g. acqua. Ecco perché alcuni animali, avendo una scorta di grasso nel loro corpo, possono rimanere senza acqua per molto tempo. Ad esempio, i roditori possono andare in letargo per più di due mesi senza bisogno di acqua e un cammello non beve acqua quando attraversa il deserto per 10-12 giorni.

La funzione costruttiva dei lipidi è che sono parte integrante delle membrane cellulari e fanno anche parte dei nervi. La funzione protettiva dei lipidi è che uno strato di grasso sotto la pelle attorno ai reni e ad altri organi interni li protegge da lesioni meccaniche. Una specifica funzione di isolamento termico è inerente agli animali che restano in acqua da molto tempo: balene, foche, otarie. Uno spesso strato di grasso sottocutaneo, ad esempio, in una balenottera azzurra è di 0,5 m, protegge l'animale dall'ipotermia.

Importanza dell'ossigeno nel metabolismo cellulare

Gli organismi aerobici, che comprendono la stragrande maggioranza di animali, piante e esseri umani, utilizzano l'ossigeno atmosferico per reazioni del metabolismo energetico che portano alla scomposizione delle sostanze organiche e al rilascio di una certa quantità di energia accumulata sotto forma di molecole di acido adenosina trifosforico.

Quindi, con l'ossidazione completa di una mole di glucosio, che si verifica sulle creste dei mitocondri, vengono rilasciati 2800 kJ di energia, di cui 1596 kJ (55%) vengono immagazzinati sotto forma di molecole di ATP contenenti legami macroergici. Pertanto, la funzione principale dell'ossigeno nella cellula - la cui implementazione si basa su un gruppo di reazioni enzimatiche dei cosiddetti che si verificano negli organelli cellulari - i mitocondri. Negli organismi procarioti - batteri fototrofici e cianobatteri - l'ossidazione dei nutrienti avviene sotto l'azione dell'ossigeno che si diffonde nelle cellule sulle escrescenze interne delle membrane plasmatiche.

Abbiamo studiato l'organizzazione chimica delle cellule, i processi di biosintesi delle proteine ​​e la funzione dell'ossigeno nel metabolismo energetico cellulare.