Skład chemiczny organizmów: makroelementy i mikroelementy

Zestaw fiszek ze słownictwem obejmujący klasyfikację związków chemicznych w organizmie oraz biologiczne znaczenie i objawy niedoboru makroelementów, pierwiastków biogennych i mikroelementów.

Związki organiczne

Związki chemiczne, których szkielet budują atomy węgla ($\text{C}$); zalicza się do nich białka, cukry (węglowodany), lipidy (tłuszcze) oraz kwasy nukleinowe (DNA, RNA).

Związki nieorganiczne

Substancje bez szkieletu węglowego oraz nieliczne wyjątki węglowe: dwutlenek węgla ($\text{CO}_2$), kwas węglowy ($\text{H}_2\text{CO}_3$) i jego sole (np. węglany $\text{CO}_3^{2-}$). Głównym związkiem nieorganicznym w organizmie jest woda.

Makroelementy

Pierwiastki chemiczne stanowiące powyżej $0{,}01\%$ suchej masy organizmu; obejmują pierwiastki biogenne ($\text{C}$, $\text{H}$, $\text{O}$, $\text{N}$, $\text{S}$, $\text{P}$) oraz pozostałe makroelementy ($\text{Ca}$, $\text{Mg}$, $\text{Na}$, $\text{K}$, $\text{Cl}$).

Pierwiastki biogenne

Główne komponenty związków organicznych stanowiące podgrupę makroelementów: węgiel ($\text{C}$), wodór ($\text{H}$), tlen ($\text{O}$), azot ($\text{N}$), siarka ($\text{S}$) oraz fosfor ($\text{P}$).

Mikroelementy

Pierwiastki chemiczne stanowiące poniżej $0{,}01\%$ suchej masy organizmu, do których należą m.in. żelazo ($\text{Fe}$), jod ($\text{I}$) oraz fluor ($\text{F}$).

Świeża masa

Całkowita masa organizmów lub ich części, wyrażona np. w gramach.

Sucha masa

Masa organizmów lub ich części po wysuszeniu (odparowaniu wody), wyrażona np. w gramach.

Wiązania wodorowe

Wiązania powstające między atomami wodoru a silnie elektroujemnymi atomami (tlenem, azotem); są kluczowe dla stabilizacji struktury przestrzennej (II-, III- i IV-rzędowej) białek oraz łączą komplementarne nici w podwójnej helisie DNA.

Azot ($\text{N}$)

Pierwiastek biogenny będący składnikiem aminokwasów (tworzących białka) oraz zasad azotowych (budujących nukleotydy, DNA, RNA, ATP); jego niedobór skutkuje zahamowaniem syntezy białek, zaburzeniami wzrostu oraz chlorozą liści u roślin.

Siarka ($\text{S}$)

Pierwiastek biogenny wchodzący w skład aminokwasów siarkowych (cysteiny i metioniny), który umożliwia tworzenie mostków disiarczkowych stabilizujących III- i IV-rzędową strukturę białek (np. keratyny).

Fosfor ($\text{P}$)

Makroelement będący składnikiem kwasów nukleinowych (DNA, RNA), fosfolipidów budujących błony biologiczne oraz ATP (wiązania wysokoenergetyczne); w postaci fosforanów wapnia mineralizuje kości i zęby.

Wapń ($\text{Ca}^{2+}$)

Makroelement stanowiący składnik mineralny kości i zębów, niezbędny do skurczu mięśni, przewodzenia impulsów nerwowych, krzepnięcia krwi oraz pełniący funkcję wtórnego przekaźnika informacji w komórkach.

Tężyczka

Objaw niedoboru wapnia objawiający się bolesnymi, niekontrolowanymi skurczami mięśni.

Magnez ($\text{Mg}^{2+}$)

Makroelement stanowiący centralny atom cząsteczki chlorofilu u roślin, będący u wszystkich organizmów aktywatorem licznych enzymów (zwłaszcza obsługujących ATP i syntezę kwasów nukleinowych) oraz stabilizatorem struktury rybosomów.

Sód ($\text{Na}^+$) i Potas ($\text{K}^+$)

Główne jony odpowiedzialne za utrzymanie równowagi wodno-elektrolitowej ($\text{Na}^+$ w płynie zewnątrzkomórkowym, $\text{K}^+$ wewnątrzkomórkowym), ciśnienia osmotycznego oraz funkcjonowanie pompy sodowo-potasowej niezbędnej do przewodzenia impulsów nerwowych i skurczu mięśni.

Chlor ($\text{Cl}^-$)

Główny anion płynów ustrojowych; wchodzi w skład kwasu solnego ($\text{HCl}$) w żołądku, odpowiadając za aktywację pepsynogenu, kwaśne środowisko oraz funkcję bakteriobójczą.

Żelazo ($\text{Fe}$)

Mikroelement będący składnikiem białek transportujących lub magazynujących tlen (hemoglobiny, mioglobiny) oraz cytochromów odpowiedzialnych za transport elektronów w mitochondriach i chloroplastach; jego niedobór wywołuje anemię.

Fluor ($\text{F}$)

Mikroelement wchodzący w skład tkanki kostnej oraz szkliwa zębów (tworzy fluoroapatyt odporny na kwasy); jego niedobór powoduje podatność na próchnicę, a nadmiar prowadzi do fluorozy.

Jod ($\text{I}$)

Mikroelement niezbędny do syntezy hormonów tarczycy: tyroksyny ($\text{T}_4$) oraz trójjodotyroniny ($\text{T}_3$), które regulują tempo metabolizmu, wzrost oraz rozwój układu nerwowego.