Биохимия

У этого термина существуют и другие значения, см. Биохимия (значения).

Биохи́мия (биологи́ческая, или физиологи́ческая хи́мия) — наука о химическом составе живых клеток и организмов, а также о лежащих в основе их жизнедеятельности химических процессах. Термин «биохимия» эпизодически употреблялся с середины XIX века, в классическом смысле он был предложен и введён в научную среду в 1903 году немецким химиком Карлом Нейбергом.

Биохимия — сравнительно молодая наука, которая находится на стыке биологии и химии.

История развития

ван Гельмонт

Как самостоятельная наука биохимия сформировалась примерно 100 лет назад, однако биохимические процессы люди использовали ещё в глубокой древности, не подозревая, разумеется, об их истинной сущности. В самые отдалённые времена уже была известна технология таких основанных на биохимических процессах производств, как хлебопечение, сыроварение, виноделие, выделка кож. Необходимость борьбы с болезнями заставляла задумываться о превращениях веществ в организме, искать объяснения целебным свойствам лекарственных растений. Использование растений в пищу, для изготовления красок и тканей также приводило к попыткам понять свойства веществ растительного происхождения. Древние мыслители рассуждали о том, какую роль играют воздух и пища в жизнеобеспечении живых существ, о том что вызывает процесс брожения.

Персидский учёный и врач X века Авиценна в своей книге «Канон врачебной науки» подробно описал многие лекарственные вещества.

В XVII веке ван Гельмонт ввёл в обиход термин фермент для обозначения химического реагента участвующего в процессе пищеварения.

XVIII век ознаменовался трудами М. В. Ломоносова и А. Л. Лавуазье. На основе открытого ими закона сохранения массы веществ и накопленных к концу столетия экспериментальных данных, была объяснена сущность дыхания и исключительная роль в этом процессе кислорода.

Портрет Уильяма Праута работы Генри Виндхама Филипса

Изучение химии жизни уже в 1827 г. привело к принятому до сих пор разделению биологических молекул на белки, жиры и углеводы. Автором этой классификации был английский химик и врач Уильям Праут. В 1828 году немецкий химик Ф. Вёлер синтезировал мочевину: сначала — из циановой кислоты и аммиака (выпариванием раствора образующегося цианата аммония), а позже в этом же году — из углекислого газа и аммиака. Тем самым впервые было доказано, что химические вещества живого организма могут быть синтезированы искусственно, вне организма. Работы Вёлера нанесли первый удар по теориям представителей школы виталистов, предполагавших присутствие во всех органических соединениях некой «жизненной силы». Последующими мощными толчками в этом направлении химии явились лабораторные синтезы липидов (в 1854 году — П. Бертло, Франция) и углеводов из формальдегида (1861 — А. М. Бутлеров, Россия). Бутлеровым была также разработана теория строения органических соединений.

Новый толчок развитию биологической химии дали работы по изучению брожения, инициированные Луи Пастером. В 1897 г. Эдуард Бухнер доказал, что ферментация сахара может происходить в присутствии бесклеточного дрожжевого экстракта, и это процесс не столько биологический, сколько химический. На рубеже XIX и XX веков работал немецкий биохимик Э. Фишер. Он сформулировал основные положения пептидной теории строения белков, установил структуру и свойства почти всех входящих в их состав аминокислот. Но лишь в 1926 г. Джеймсу Самнеру удалось получить первый чистый фермент, уреазу, и доказать, что фермент — это белок.

Биохимия стала первой биологической дисциплиной с развитым математическим аппаратом благодаря работам Холдейна, Михаэлиса, Ментена и других биохимиков, создавших ферментативную кинетику, основным законом которой является уравнение Михаэлиса-Ментен.

В 1928 г. Фредерик Гриффит впервые показал, что экстракт убитых нагреванием болезнетворных бактерий может передавать признак патогенности неопасным бактериям. Исследование трансформации бактерий в дальнейшем привело к очистке болезнетворного агента, которым, вопреки ожиданиям, оказался не белок, а нуклеиновая кислота. Сама по себе нуклеиновая кислота не опасна, она лишь переносит гены, определяющие патогенность и другие свойства микроорганизма. В 1953 году американский биолог Дж. Уотсон и английский физик Ф. Крик опираясь на работы М. Уилкинса и Р. Франклин описали структуру ДНК — ключ к пониманию принципов передачи наследственной информации. Это открытие означало рождение нового направления науки — молекулярной биологии.

В 1958 Джордж Бидл и Эдуард Тейтем получили Нобелевскую премию за работу проведённую на грибах, выводом которой стала гипотеза «один ген — один фермент». В 1988 Колин Питчфорк стал первым человеком, осуждённым за убийство на основе доказательств, полученных в результате ДНК-дактилоскопии доказательств, и первым преступником, пойманным в результате массового применения процедуры дактилоскопии. Из последних вех в развитии биохимии следует отметить получение Эндрю Файером и Крейгом Мелло Нобелевской премии по физиологии и медицине за «открытие РНК-интерференции — эффекта гашения активности определённых генов».

Смежные дисциплины

Возникнув как наука о химии жизни в конце XIX века, чему предшествовало бурное развитие органической химии, биохимия отличается от органической химии тем, что исследует только те вещества и химические реакции, которые имеют место в живых организмах, прежде всего в живой клетке. Согласно этому определению, биохимия охватывает также многие области клеточной биологии и включает в себя молекулярную биологию. После выделения последней в особую дисциплину, размежевание между биохимией и молекулярной биологией в основном сформировалось как методологическое и по предмету исследования. Молекулярные биологи преимущественно работают с нуклеиновыми кислотами, изучая их структуру и функции, в то время как биохимики сосредоточились на белках, в особенности на ферментах, катализирующих биохимические реакции. В последние годы термины «биохимия» и «молекулярная биология» часто используются как синонимы.

Разделы биохимии

• Статическая биохимия (Биоорганическая химия) — наука о химическом составе организмов и структур составляющих их молекул (белков, аминокислот, нуклеиновых кислот, нуклеотидов, углеводов и их производных, липидов, витаминов, гормонов). Ее основные объекты — биополимеры, превращения которых составляют химическую сущность биологических процессов, и биорегуляторы, которые химически регулируют обмен веществ.
  • Биохимия аминокислот — наука о химическом составе аминокислот.
  • Биохимия белков — наука о химическом составе белков.
  • Биохимия ферментов — наука о химическом составе ферментов.
  • Биохимия углеводов — наука о химическом составе углеводов.
  • Биохимия нуклеиновых кислот — наука о химическом составе нуклеиновых кислот.
  • Биохимия нуклеотидов — наука о химическом составе нуклеотидов.
  • Биохимия липидов — наука о действии липидов, их биологических эффектах, биохимических нарушениях при недостатке или избытке в организме.
  • Биохимия витаминов — наука о действии витаминов, их биологических эффектах, биохимических нарушениях при недостатке или избытке в организме.
  • Биохимия гормонов — наука о действии гормонов, их биологических эффектах, биохимических нарушениях при недостатке или избытке в организме.
• Динамическая биохимия — изучает химические реакции, представляющие обмен веществ (метаболизм), а именно пути превращения молекул и механизмы происходящих между ними реакций.
  • Молекулярная биология — наука, ставящая своей задачей познание природы явлений жизнедеятельности путём изучения биологических объектов и систем на уровне, приближающемся к молекулярному, а в ряде случаев и достигающем этого предела.
  • Биоэнергетика — раздел динамической биохимии, который изучает закономерности образования, аккумуляции и потребления энергии в биологических системах.
• Функциональная биохимия — раздел биохимии, изучающий химические превращения, лежащие в основе функций органов, тканей и организма в целом.
  • Биохимия микроорганизмов (Биохимия бактерий) — наука о составе и превращениях веществ в микроорганизмах.
  • Биохимия растений — наука о молекулярных процессах, происходящие в растительном организме .
  • Биохимия животных — наука о молекулярных процессах, протекающих в клетках живых организмов.
  • Биохимия человека — это раздел биохимии, который изучает закономерности обмена веществ в человеческом организме.
    • Биохимия крови — наука о закономерностях обмена веществ в крови человека.
    • Биохимия тканей — наука о закономерностях обмена веществ в тканях человека.
    • Биохимия органов — наука о закономерностях обмена веществ в органах человека.
    • Медицинская биохимия — это раздел биохимии, который изучает закономерности обмена веществ в человеческом организме при заболеваниях.
    • Биохимия мышечной деятельности — это раздел биохимии, который изучает закономерности обмена веществ в человеческом организме при мышечной деятельности.
      • Биохимия спорта — наука, выявляющая закономерности обмена веществ в человеческом организме при предельной по объёму и/или интенсивности мышечной деятельности.

Методы изучения

В основе биохимической методологии лежит фракционирование, анализ, изучение структуры и свойств отдельных компонентов живого вещества. Методы биохимии преимущественно формировались в XX веке; наиболее распространенными являются хроматография, изобретённая М. С. Цветом в 1903 г., центрифугирование (Т. Сведберг, 1923 г., Нобелевская премия по химии 1926 г.) и электрофорез (А. Тизелиус, 1937 г., Нобелевская премия по химии 1948 г.).

С конца XX в. в биохимии всё шире применяются методы молекулярной и клеточной биологии, в особенности искусственная экспрессия и нокаут генов в модельных клетках и целых организмах (см. генная инженерия, биотехнология). Определение структуры всей геномной ДНК человека выявило приблизительно столько же ранее неизвестных генов и их неизученных продуктов, сколько уже было известно к началу XXI века благодаря полувековым усилиям научного сообщества. Оказалось, что традиционный химический анализ и очистка ферментов из биомассы позволяют получить лишь те белки, которые в живом веществе присутствуют в сравнительно большом количестве. Не случайно основная масса ферментов была открыта биохимиками в середине XX века и к концу столетия распространилось убеждение, что все ферменты уже открыты. Данные геномики опровергли эти представления, но дальнейшее развитие биохимии требовало изменения методологии. Искусственая экспрессия ранее неизвестных генов предоставила биохимикам новый материал для исследования, часто недоступный традиционными методами. В результате возник новый подход к планированию биохимического исследования, который получил название обратная генетика или функциональная геномика. В последние десятилетия большое развитие произошло в области компьютерного моделирования. Эта методика позволяет исследовать свойства биомолекул там, где невозможно (или очень затруднительно) провести прямой эксперимент. Методика основана на компьютерных программах, которые позволяют визуализировать структуру биомолекул, задать их предполагаемые свойства и наблюдать результирующие интеракции между молекулами, такие например как энзим — субстрат, энзим — коэнзим, энзим — ингибитор.

Необходимые химические элементы

Основная статья: Биологически значимые элементы

Из 90 химических элементов, встречающихся в естественном состоянии в природе, для поддержания жизни необходимо чуть больше четверти. Большинство редких элементов не являются необходимыми для поддержания жизни (исключениями являются селен и иод). Большинством живых организмов не используются также два распространённых элемента, алюминий и титан. Списки необходимых для живых организмов элементов различаются на уровне высших таксонов. Всем животным необходим натрий, а некоторые растения обходятся без него. Растениям необходим бор и кремний, а животным — нет (или же необходим в ультрамикроскопических количествах). Всего шесть элементов (так называемые макронутриенты, или органогенные элементы) составляют до 99% от массы человеческого организма. Это углерод, водород, азот, кислород, кальций и фосфор. Кроме этих шести основных элементов, человеку необходимы малые или микроскопические количества ещё 19 элементов: натрий, хлор, калий, магний, сера, железо, фтор, цинк, кремний, медь, иод, бор, селен, никель, хром, марганец, молибден, кобальт и, как показано в 2014 году, бром.

Биомолекулы

Четыре основных типа молекул, исследованием которых занимается биохимия, — это углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты, а также их гибриды, протеогликаны, гликопротеины, липопротеины и т. п. Многие биомолекулы являются полимерами (макромолекулами), строительными «блоками» которых являются более простые биомолекулы. Например, полисахариды состоят из простых сахаров, белки из аминокислот. Биологические полимеры часто составляют комплексы, строение которых диктуется их биологической функцией. В иерархии химической сложности живых систем макромолекулы стоят выше химических элементов, функциональных групп и простых биомолекул, а на следующих ступенях этой иерархии — метаболические пути, клетка, многоклеточные организмы и экосистемы.

Углеводы

Основная статья: УглеводыМолекула сахарозы (глюкоза + фруктоза), пример дисахарида

Углеводы состоят из мономеров, называемых моносахариды, как например глюкоза (C6H12O6), фруктоза (C6H12O6), и дезоксирибоза (C5H10O4). Во время синтеза молекулы дисахарида из двух молекул моносахаридов образуется молекула воды. Полисахариды служат для аккумуляции энергии (крахмал у растений, гликоген у животных) и как структурообразующие молекулы (например основным компонентом клеточных стенок растений является полисахарид целлюлоза, а хитин является структурным полисахаридом низших растений, грибов и беспозвоночных животных (в основном роговые оболочки членистоногих — насекомых и ракообразных).

Липиды

Основная статья: ЛипидыСхема строения триглицерида: молекула глицерина, к которой прикреплены три молекулы жирных кислот

Липиды (жиры), как правило составлены из молекулы глицерина, к которой сложно-эфирной связью крепятся от одной (моноглицериды) до трёх (триглицериды) жирных кислот. Жирные кислоты делятся на группы по длине углеводородной цепочки и по степени насыщенности (наличия и количества двойных связей в цепочке). Липиды служат у животных основными энергоёмкими молекулами. Кроме того у них есть различные функции, связанные с передачей клеточных сигналов и переноса липофильных молекул.

Белки

Основная статья: БелкиСхематическая структура α-аминокислоты. аминовая группа слева, а карбоксильная группа справа

Белки как правило являются крупными молекулами — макробиополимерами. Их мономерами являются аминокислоты. Большинство организмов синтезируют белки из 20 разных типов аминокислот. Аминокислоты отличаются друг от друга так называемой R-группой, строение которой имеет большое значение в свёртывании белка в трёхмерную структуру. Аминокислоты образуют между собой пептидные связи выстраивая при этом цепочку — полипептид. Сравнение последовательности аминокислот в белках позволяет биохимикам определить степень гомологичности двух (или более) белков.

Функции белков в клетках живых организмов более разнообразны, чем функции других биополимеров — полисахаридов и нуклеиновых кислот. Так, белки-ферменты катализируют протекание биохимических реакций и играют важную роль в обмене веществ. Некоторые белки выполняют структурную или механическую функцию, образуя цитоскелет, поддерживающий форму клеток. Также белки играют ключевую роль в сигнальных системах клеток, при иммунном ответе и в клеточном цикле. Многие белки, как ферменты так и структуральные белки создают комплексы с небелковыми биомолекулами. Комплексы с олигосахаридами называются (в зависимости от сравнительной доли белка и полисахарида в комплексе) гликопротеинами или протеогликанами. Комплексы с липидами называются липопротеинами.

Нуклеиновые кислоты

Структура Дезоксирибонуклеиновой кислоты (DNA), соединение мономеров

Нуклеиновая кислота — это комплекс макромолекул, состоящий из полинуклеотидных цепочек. Основная функция нуклеиновых кислот это хранение и кодирование генетической информации. Нуклеиновая кислота синтезируется из макроэргических мононуклеозидтрифосфатов (АТФ, ГТФ, ТТФ, ЦТФ, УТФ), один из которых аденозинтрифосфат (АТФ), является к тому же основной энергоёмкой молекулой всех живых организмов. Самыми распространёнными нуклеиновыми кислотами являются дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Нуклеиновые кислоты можно обнаружить во всех живых клетках от архей до эукариотов, а также в вирусах.

Название «нуклеиновые кислоты» было дано этой группе биополимеров из-за их основного местонахождения — в клеточном ядре. Мономеры этих молекул называются нуклеотиды. Нуклеотиды состоят из трёх компонентов: азотистого основания (пурина или пиримидина), моносахарида типа пентоза и фосфатной группы. ДНК и РНК различаются между собой типом пентозы (в ДНК это 2-дезоксирибоза, а в РНК это рибоза), а также возможным составом азотистых оснований (в то время как аденин, гуанин и цитозин присутствуют как в ДНК так и в РНК, тимин присутствует исключительно в ДНК, а урацил — исключительно в РНК).

> См. также

• Квантовая биохимия
• Журнал «Биохимия»

Примечания

1. Vasudevan, 2013, p. 3.
2. 1 2 Северин, 2003, с. 6.
3. Зубаиров Д. М. Вехи истории первой кафедры медицинской химии и физики в России (2007) Архивная копия от 23 декабря 2014 на Wayback Machine
4. Авиценна «Канон врачебной науки»
5. Harré, R. Great Scientific Experiments. — Oxford: Oxford University Press, 1983. — С. 33 – 35.
6. 1 2 Березов, 1998, p. 16.
7. William Prout
8. Бутлеров А. О химическом строении веществ // Учёные записки Казанского университета (отд. физ.-мат. и мед. наук). Вып.1, отд.1. — 1862. — С. 1—11.
9. 1 2 Березов, 1998, p. 17.
10. The Nobel Prize in Chemistry 1946
11. Chen, W.W.,Neipel, M., Sorger, P.K. Classic and contemporary approaches to modeling biochemical reactions (англ.) // Genes Dev : journal. — 2010. — Vol. 24, no. 17. — P. 1861—1875. — DOI:10.1101/gad.1945410. — PMID 20810646.
12. Crick F. H., Barnett L., Brenner S., Watts-Tobin R. J. General nature of the genetic code for proteins (англ.) // Nature. — 1961. — December (vol. 192). — P. 1227—1232. — DOI:10.1038/1921227a0. — PMID 13882203.
13. Beadle G. W., Tatum E. L. Genetic Control of Biochemical Reactions in Neurospora (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1941. — 15 November (vol. 27, no. 11). — P. 499—506. — DOI:10.1073/pnas.27.11.499. — PMID 16588492.
14. Butler, John M. Fundamentals of Forensic DNA Typing. — Academic Press, 2009. — P. 5. — ISBN 978-0-08-096176-7.
15. Andrew Fire, Siqun Xu, Mary K. Montgomery, Steven A. Kostas, Samuel E. Driver und Craig C. Mello: Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. In: Nature. Band 391, 1998, S. 806—811, PMID 9486653 PDF Архивировано 12 января 2006 года.
16. Sen, Chandan K.; Roy, Sashwati. miRNA: Licensed to kill the messenger (неопр.) // DNA Cell Biology. — 2007. — Т. 26, № 4. — С. 193—194. — DOI:10.1089/dna.2006.0567. — PMID 17465885.
17. Р. Марри и др. Биохимия человека. Т. 1. — М., 1993. — с. 10.
18. Майстер А. Биохимия аминокислот : / Под ред. и с предисл.: А. Е. Браунштейн; пер. с англ.: Г. Я. Виленкина — М.: Иностр. лит., 1961 . — 530 с.
19. Синютина С. Е. Биохимия белков и ферментов. — Тамбов: ТГУ им. Г. Р. Державина, 2010.
20. Химия и биохимия ферментов: . — К.: Наук. думка, 1981. — 90 с.: ил.; 26 см. — (Биохимия животных и человека : Респ. межвед. сб. / АН УССР, Ин-т биохимии им. А. В. Палладина; Вып. 5).
21. Химия и биохимия углеводов: Учеб. пособие. — Владивосток : Изд-во ДВГАЭУ, 1999. — 56 с.
22. Дэвидсон Дж. Биохимия нуклеиновых кислот / Пер. с англ. к. ф.-м. н. В. В. Борисова; Под ред. и с предисл. А. А. Баева. — М.: Мир, 1976. — 412 с.
23. Терентьева Н. А. Химия и биохимия нуклеиновых кислот: учебное пособие. — Владивосток: Дальнаука, 2011. — 268 с.
24. Степаненко Б.Н. Химия и биохимия углеводов (полисахариды): Учеб. пособие для вузов. — М.: Высш. Школа, 1978. — 256 с.
25. Соболев А. С. Радиационная биохимия циклических нуклеотидов. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 100 с.
26. Препаративная биохимия липидов / . — М.: Наука, 1981. — 259 с.
27. Иваненко Е. Ф. Биохимия витаминов: . — К.: Вища школа, 1970. — 210 с.
28. Биохимия витаминов : учебно-методическое пособие для студентов / А. И. Конопля, Н. А. Быстрова. Курск: КГМУ, 2012.
29. Биохимия гормонов и гормональной регуляции: монография / . — М.: Наука, 1976. — 379 с.
30. Шушкевич Н. И. Биохимия гормонов : учебное пособие по медицинской биохимии. — Владимир: Изд-во ВлГУ, 2009. — 67 с.
31. Гофман Э. Г. Динамическая биохимия / Пер. с нем. канд. мед. наук А. И. Арчакова и канд. мед. наук В. М. Девиченского; Под ред. и с предисл. д-ра мед. наук проф. Л. Ф. Панченко. — М.: Медицина, 1971. — 311 с.
32. Динамическая биохимия: учебное пособие / . — М.: Изд-во МАИ-Принт, 2011. — 71 с.
33. Гомазков О. А. Функциональная биохимия регуляторных пептидов: монография. — М.: Наука, 1992. — 159, с.
34. Неверова О. А. Биохимия микроорганизмов: учебное пособие: для студентов вузов / О. А. Неверова; Федер. агентство по образованию, Кемер. технол. ин-т пищевой пром-ти. — Кемерово: КемТИПП, 2005. — 83 с.
35. Клетович В. Л. Биохимия растений: Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1986. — 503 с.
36. Биохимия растений : В 2 тт. / Р. Марри, Д. Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл; Пер. с англ. к. ф.-м. н. В. В. Борисова и Е. В. Дайниченко Под ред. д. х. н. Л. М. Гинодмана. — М. : Мир, 2004.
37. Наточин Ю. В. Биохимия крови и диагностика / Клинич. б-ца РАМН. — СПб. : Б. и., 1993. — 149 с.
38. Барышева Е. С. Биохимия крови : лабораторный практикум/ Барышева Е. С., Бурова К. М. — Электрон. текстовые данные. — Оренбург: Оренбургский государственный университет, ЭБС АСВ, 2013. — 141 c.
39. Языкова М. Ю. Биохимия тканей: учебное пособие для студентов, обучающихся по биологическим специальностям / М. Ю. Языкова. — Самара: Самарский университет, 2004. — 75 с.
40. Солвей Дж. Г. Наглядная медицинская биохимия: / пер. с англ. А. П. Вабищевич, О. Г. Терещенко; под ред. Е. С. Северина. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. — 168 с. ISBN 978-5-9704-2037-9
41. Калинский М. И. Биохимия мышечной деятельности. — К.: Здоровья, 1989. — 143 с.
42. Биохимия мышечной деятельности: Учеб. для студентов вузов физ. воспитания и спорта / Н. И. Волков, Э. Н. Несен, А. А. Осипенко, С. Н. Корсун. — К.: Олимп. лит., 2000. — 502, с.
43. Мохан Р. Биохимия мышечной деятельности и физической тренировки / Рон Мохан, Майкл Глессон, Пауль Л. Гринхафф; . — К.: Олимп. лит., 2001. — 295 с.
44. Яковлев Н. Н. Биохимия спорта. — М.: Физкультура и спорт, 1974. — 288 с.
45. Михайлов С. С. Спортивная биохимия: учебник / С. С. Михайлов. — 6-е изд., стер. — М.: Советский спорт, 2010. — 347 с.
46. Михайлов С. С. Биохимия двигательной деятельности: учебник / С. С. Михайлов. — М.: Спорт, 2016. — 292 с.
47. Березов, 1998, p. 26.
48. Березов, 1998, p. 30-32.
49. 1 2 Monique Laberge. Biochemistry. — USA: Infobase Publishing, 2008. — С. 4. — 112 с. — ISBN 97807910196932.
50. Koonin E., Galperin M. Sequence — Evolution — Function.
51. Ultratrace minerals. Authors: Nielsen, Forrest H. USDA, ARS Source: Modern nutrition in health and disease / editors, Maurice E. Shils … et al.. Baltimore : Williams & Wilkins, c1999., p. 283-303. Issue Date: 1999 URI:
52. McCall A. S., Cummings C. F., Bhave G., Vanacore R., Page-McCaw A., Hudson B. G. Bromine Is an Essential Trace Element for Assembly of Collagen IV Scaffolds in Tissue Development and Architecture (англ.) // Cell : journal. — Cell Press (англ.)русск., 2014. — Vol. 157, no. 6. — P. 1380—1392. — DOI:10.1016/j.cell.2014.05.009. — PMID 24906154.
53. Monique Laberge. Biochemistry. — USA: Infobase Publishing, 2008. — С. 2. — 112 с. — ISBN 97807910196932.
54. Новая медицинская энциклопедия Биохимия
55. Whiting, G.C. Sugars // The Biochemistry of Fruits and their Products / A.C. Hulme. — Academic Press, 1970. — Vol. Volume 1. — P. 1–31.
56. Н. А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков. Биоорганическая химия. — 1-е изд. — М.: Медицина, 1985. — С. 349—400. — 480 с. — (Учебная литература для студентов медицинских институтов). — 75 000 экз.
57. Nelson D.L., Cox M.M. Lehninger Principles of Biochemistry. — 5th. — W. H. Freeman, 2008. — ISBN 978-0-7167-7108-1.
58. Общая биология. Учебник для 9 — 10 классов средней школы. Под ред. Ю. И. Полянского. Изд. 17-е, перераб. — М.: Просвещение, 1987. — 288 с.
59. А. Н. Несмеянов, Н. А. Несмеянов. Начала органической химии. Книга вторая 221. Дата обращения 26 декабря 2012. Архивировано 27 декабря 2012 года.
60. Collier, 1998, pp. 96—99.
61. Tropp, 2012, pp. 5–9.

Литература

• Марри Р. и др. Биохимия человека. — М., 1993.
• Введение в биохимическую экологию. — М.: Издательство Московского университета, 1986.
• Fromm, Herbert J.; Hargrove, Mark. Essentials of Biochemistry. — Springer, 2012. — ISBN 978-3-642-19623-2.
• Hunter, Graeme K. Vital Forces: The Discovery of the Molecular Basis of Life. — Academic Press, 2000. — ISBN 978-0-12-361811-5.
• Tropp, Burton E. Molecular Biology. — 4th. — Jones & Bartlett Learning, 2012. — ISBN 978-1-4496-0091-4.
• Vasudevan, D. M. et al. Textbook of Biochemistry for Medical Students. — 7th. — JP Medical Publishers, 2013. — ISBN 978-9-3509-0530-2.
• Collier, Leslie; Balows, Albert; Sussman, Max. Topley and Wilson’s Microbiology and Microbial Infections / Mahy, Brian and Collier, Leslie. Arnold. — ninth edition. — Virology, 1998. — Т. 1. — ISBN 0-340-66316-2.
• Северин, Е.С. Биохимия: Учеб. для вузов / Под ред. Е.С. Северина. — ГЭОТАР Медиа, 2003. — 779 с. — ISBN 5-9231-0254-4.
• Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия: Учебник. — Медицина, 1998. — 704 с. — ISBN 5-225-02709-1.
• Николаев А. Я. Биологическая химия. — Высшая школа, 1989. — 495 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-06-001400-2.

Ссылки

• Ян Кольман, Клаус-Генрих Рем, Юрген Вирт Наглядная биохимия
• Berg et al. Biochemistry
• Lodish et al. Molecular Cell Biology
• Видеолекции по Биохимии
• Видеоматериалы по Биохимии
• Gerhard Michal‏, Dietmar Schombur. Biochemical Pathways: An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology. — Hoboken, New Jersey: Wiley, 2012. — 401 с. — ISBN 9780470146842.

Словари и энциклопедии

Нормативный контроль

GND: 4006777-4 · LCCN: sh85014171 · NDL: 00570312

Эта статья входит в число добротных статей русскоязычного раздела Википедии.

p_i_f

Всё- химия»- выражение, которое чаще всего можно услышать от преподавателей химии в школе, тем не менее, оно правильно. Так как, в конечном счёте, абсолютно всё состоит из химических элементов. Наше тело тоже.
1. Кислород. Он не только существенная часть вдыхаемого нами воздуха и питьевой воды, он так же занимает значимое место в нашем теле. С 65 % общей массы нашего тела, кислород, самый важный химический элемент в составе человеческого организма.
2. Углерод может похвастаться не только самым большим количеством химических соединений в периодической системе, (самые известные из них- уголь и нефть). Он так же занимает почётное второе место в нашем списке.
3. Водород, как и кислород- составной элемент воздуха и питьевой воды. И он также относится к основным компонентам человеческого тела. 10% нашего веса состоят из водорода.
4. Несмотря на то, что азот также содержится в воздухе, он более известен как теплоноситель, в жидкой форме. Всё же, его таинственно испаряющейся газы не должны вводить в заблуждение- 3 % массы нашего тела состоят из азота.
5. Даже если он и составляет всего 1,5 %, кальций- важный металл в нашем организме. Именно он придаёт прочность нашим костям и зубам.
6. Фосфор, как светящееся вещество, известен каждому. Но далеко не каждый знает, что именно благодаря фосфору в организме, происходит образование ДНК, основы человеческой жизни.
7. Калий, со скромными 0,2 %, принимает небольшое участие в процессах организма. Он относится к электролитам, в которых наше тело нуждается, прежде всего, при спорте. Его недостаток может вызвать чувство истощения и судороги.
8. Может ли сера, с её неприятным видом и запахом, быть важной для нашего организма? Да, это именно так. Сера- существенная составная часть аминокислот и коферментов.
9. Сначала сера, теперь хлор. Можно подумать, наш организм состоит из одних ядов. Разумеется, элементарного хлора в нашем теле нет, зато есть хлорид. И он для нас жизненно важен, так как, содержится, например, в плазме крови.
10. Натрий мы потребляем, прежде всего, в форме хлорида натрия, так же известного как поваренная соль. Элемент важен для защиты клеток и движения нервных сигналов.
11. Магний жизненно необходим для всех организмов на земле, естественно, для нас людей, тоже. Вопреки его незначительной части- 0,05 % массы нашего тела, недостаток магния ведет к отчётливо ощутимым последствиям: Нервозность, головные боли, усталость и судороги мышц являются только некоторыми из них.
12. Мужской организм содержит больше железа, чем женский. Одна из причин этому- разница в питании. Другая- женщины теряют железо во время менструации. Поэтому средняя масса этого элемента в человеческом теле варьирует от 2 до 5 грамм.
13. Кобальт- составная часть витамина B12, который необходим для существования человека. Передозировка кобальта ведёт к многочисленным болезням, к раковым опухолям в том числе.
14. Для микроорганизмов медь смертельна даже в незначительных количествах, но человеку она нужна для образования жизненно-важных ферментов. Тяжелый металл составляет 0,05 % массы нашего тела. Мы получаем её через овощи, шоколад и орехи.
15. Цинк относится к элементам, которые нужны всем живым существам на земле. Он важен для обмена веществ и содержится во многих важных ферментах.
16. Йод- составляющая часть гормонов тироксин и трийодтиронин, которые производит щитовидная железа. Недостаток йода может вызвать тяжёлые нарушения в обмене веществ.
17. Селен относится к незаменимым микроэлементам. В тоже время, при передозировке, он сильно токсичен, поэтому его употребление как БАД, вызывает большие дискуссии в кругах учёных.
18. До сегодняшнего дня не выяснено до конца, насколько фтор необходим для нашего организма. Неоспоримый факт- большая часть фтора содержится в костях и зубах. Фтор, как и селен, сильно токсичен при передозировкеTags: Люди

Человек, как бы это ни было удивительно, содержит в себе практически все химические элементы таблицы Менделеева. Какие-то из них присутствуют в большом количестве, другие составляют ничтожную долю. Состав человека, количество элементов в нем можно описывать очень долго, но для слаженной работы организма главное не количество, а качество. Но все же, каждый из них незаменим для нашего организма, независимо от его массы или процентного содержания в нашем теле.

Наше тело на 96% состоит из атомов углерода и водорода, а также кислорода и азота. Но не так важны для организма атомы, как химические соединения, которые просто не могут происходить без них. Ведь они являются главными составляющими для осуществления жизненно необходимых соединений для нашего организма. Остальные 4% составляют прочие химические элементы. Но, несмотря на их низкое содержание, не стоит уменьшать их влияние на наш организм. Химические элементы, а точнее, их соединения, являются составляющими нашего организма.

Тело человека, весящего 70 кг, содержит:

• углерод -12,6 кг
• кислород — 45,5 кг
• водород — 7 кг
• азот — 2,1 кг
• кальций -1,4 кг
• натрий — 150 г
• калий -100 г
• магний — 200 г
• хлор — 200 г
• фосфор — 0,7 кг
• сера -175 г
• железо — 5 г
• фтор — 100 г
• кремний — 3 г
• йод — 0,1 г
• мышьяк — 0,0005 г.

Как известно, человек на треть своей массы состоит из воды. У детей процент содержания жидкости в организме достигает 80%. У пожилых людей он равен 50%. Поэтому восполнять запасы жидкости просто необходимо, для этого употребляйте воду в объеме 2 литра в сутки, в жаркое время это количества увеличивается. Вода является неотъемлемой составляющей нашего организма.

На 20% человек состоит из белков, углевода и жиров и соединений из них. Одной из важных составляющих этих элементов является углерод, без него соединения просто не будут происходить. Именно поэтому углерод можно отнести к одному из главных составляющих элементов нашего организма. Для получения жиров и углеводов требуется лишь три составляющих: углерод, водород и кислород. Присоединив молекулы азота, получается белок. Как видите, наш организм способен производить жизненно необходимые микроэлементы и соединения, использую при этом все лишь четыре химических элемента.

Для правильной работы нашего организма необходимо употреблять только полезную и правильную пищу. Пища, которую человек потребляет ежедневно, должна быть насыщенна белками, углеводами и жирами.

Наш организм самостоятельно производит все необходимые соединения. Нам следует лишь пополнять его полезными веществами, пополнять водный запас, больше находиться на свежем воздухе, и тогда наш организм будет работать как часы.

Организм человека еще не полностью изучен. Но ученые смогли ответить на вопрос из чего состоит человеческое тело.

• Углерод может похвастаться не только самым большим количеством химических соединений в периодической системе, (самые известные из них- уголь и нефть). Он так же занимает почётное второе место в нашем списке.
• Водород , как и кислород- составной элемент воздуха и питьевой воды. И он также относится к основным компонентам человеческого тела. 10% нашего веса состоят из водорода.
• Несмотря на то, что азот также содержится в воздухе, он более известен как теплоноситель, в жидкой форме. Всё же, его таинственно испаряющейся газы не должны вводить в заблуждение- 3 % массы нашего тела состоят из азота.
• Даже если он и составляет всего 1,5 %, кальций — важный металл в нашем организме. Именно он придаёт прочность нашим костям и зубам.
• Фосфор , как светящееся вещество, известен каждому. Но далеко не каждый знает, что именно благодаря фосфору в организме, происходит образование ДНК, основы человеческой жизни.
• Калий , со скромными 0,2 %, принимает небольшое участие в процессах организма. Он относится к электролитам, в которых наше тело нуждается, прежде всего, при спорте. Его недостаток может вызвать чувство истощения и судороги.
• Может ли сера , с её неприятным видом и запахом, быть важной для нашего организма? Да, это именно так. Сера- существенная составная часть аминокислот и коферментов.
• Сначала сера, теперь хлор . Можно подумать, наш организм состоит из одних ядов. Разумеется, элементарного хлора в нашем теле нет, зато есть хлорид. И он для нас жизненно важен, так как, содержится, например, в плазме крови.
• Натрий мы потребляем, прежде всего, в форме хлорида натрия, так же известного как поваренная соль. Элемент важен для защиты клеток и движения нервных сигналов.
• Магний жизненно необходим для всех организмов на земле, естественно, для нас людей, тоже.
  Вопреки его незначительной части- 0,05 % массы нашего тела, недостаток магния ведет к отчётливо ощутимым последствиям: Нервозность, головные боли, усталость и судороги мышц являются только некоторыми из них.
• Мужской организм содержит больше железа , чем женский. Одна из причин этому- разница в питании. Другая- женщины теряют железо во время менструации. Поэтому средняя масса этого элемента в человеческом теле варьирует от 2 до 5 грамм.
• Кобальт — составная часть витамина B12, который необходим для существования человека. Передозировка кобальта ведёт к многочисленным болезням, к раковым опухолям в том числе.
• Для микроорганизмов медь смертельна даже в незначительных количествах, но человеку она нужна для образования жизненно-важных ферментов. Тяжелый металл составляет 0,05 % массы нашего тела. Мы получаем её через овощи, шоколад и орехи.
• Цинк относится к элементам, которые нужны всем живым существам на земле. Он важен для обмена веществ и содержится во многих важных ферментах.
• Йод — составляющая часть гормонов тироксин и трийодтиронин, которые производит щитовидная железа. Недостаток йода может вызвать тяжёлые нарушения в обмене веществ.
• Селен относится к незаменимым микроэлементам. В тоже время, при передозировке, он сильно токсичен, поэтому его употребление как БАД, вызывает большие дискуссии в кругах учёных.
• До сегодняшнего дня не выяснено до конца, насколько фтор необходим для нашего организма. Неоспоримый факт- большая часть фтора содержится в костях и зубах. Фтор, как и селен, сильно токсичен при передозировке.

Всё- химия»- выражение, которое чаще всего можно услышать от преподавателей химии в школе, тем не менее, оно правильно. Так как, в конечном счёте, абсолютно всё состоит из химических элементов. Наше тело тоже.

1. Кислород. Он не только существенная часть вдыхаемого нами воздуха и питьевой воды, он так же занимает значимое место в нашем теле. С 65 % общей массы нашего тела, кислород, самый важный химический элемент в составе человеческого организма.

2. Углерод может похвастаться не только самым большим количеством химических соединений в периодической системе, (самые известные из них- уголь и нефть). Он так же занимает почётное второе место в нашем списке.

3. Водород, как и кислород- составной элемент воздуха и питьевой воды. И он также относится к основным компонентам человеческого тела. 10% нашего веса состоят из водорода.

4. Несмотря на то, что азот также содержится в воздухе, он более известен как теплоноситель, в жидкой форме. Всё же, его таинственно испаряющейся газы не должны вводить в заблуждение- 3 % массы нашего тела состоят из азота.

5. Даже если он и составляет всего 1,5 %, кальций- важный металл в нашем организме. Именно он придаёт прочность нашим костям и зубам.

6. Фосфор, как светящееся вещество, известен каждому. Но далеко не каждый знает, что именно благодаря фосфору в организме, происходит образование ДНК, основы человеческой жизни.

7. Калий, со скромными 0,2 %, принимает небольшое участие в процессах организма. Он относится к электролитам, в которых наше тело нуждается, прежде всего, при спорте. Его недостаток может вызвать чувство истощения и судороги.

8. Может ли сера, с её неприятным видом и запахом, быть важной для нашего организма? Да, это именно так. Сера- существенная составная часть аминокислот и коферментов.

9. Сначала сера, теперь хлор. Можно подумать, наш организм состоит из одних ядов. Разумеется, элементарного хлора в нашем теле нет, зато есть хлорид. И он для нас жизненно важен, так как, содержится, например, в плазме крови.

10. Натрий мы потребляем, прежде всего, в форме хлорида натрия, так же известного как поваренная соль. Элемент важен для защиты клеток и движения нервных сигналов.

11. Магний жизненно необходим для всех организмов на земле, естественно, для нас людей, тоже. Вопреки его незначительной части- 0,05 % массы нашего тела, недостаток магния ведет к отчётливо ощутимым последствиям: Нервозность, головные боли, усталость и судороги мышц являются только некоторыми из них.

12. Мужской организм содержит больше железа, чем женский. Одна из причин этому- разница в питании. Другая- женщины теряют железо во время менструации. Поэтому средняя масса этого элемента в человеческом теле варьирует от 2 до 5 грамм.

13. Кобальт- составная часть витамина B12, который необходим для существования человека. Передозировка кобальта ведёт к многочисленным болезням, к раковым опухолям в том числе.

14. Для микроорганизмов медь смертельна даже в незначительных количествах, но человеку она нужна для образования жизненно-важных ферментов. Тяжелый металл составляет 0,05 % массы нашего тела. Мы получаем её через овощи, шоколад и орехи.

17. Селен относится к незаменимым микроэлементам. В тоже время, при передозировке, он сильно токсичен, поэтому его употребление как БАД, вызывает большие дискуссии в кругах учёных.

18. До сегодняшнего дня не выяснено до конца, насколько фтор необходим для нашего организма. Неоспоримый факт- большая часть фтора содержится в костях и зубах. Фтор, как и селен, сильно токсичен при передозировке

Каждый образованный человек должен знать, из чего состоит тело человека . Хотя бы в общих чертах. Ведь все имеют свою притягательность, так как это информация о нас.

Ткани человека

Одинаковые по строению и функциям клетки образуют ткани. Всего в нашем организме имеется четыре типа тканей.

Эпителиальная ткань

Эпителиальная ткань (покровная) образует кожу и слизистые оболочки внутренних органов.

Ее основная функция – защищать тело и отдельные органы от внешних воздействий, активно участвовать в процессе обмена веществ.

Клетки эпителиальной ткани в кишечнике, например, всасывают питательные вещества.

Соединительная ткань

Из соединительной ткани состоят кровь, лимфа, кости и жир. Одни клетки этого вида ткани разносят питательные вещества по нашему организму, другие (остеоциты) служат опорой телу, третьи составляют основу защитной системы человека.

Мышечная ткань

Название мышечной ткани говорит само за себя. Слово «мышца» произошло от латинского «мускулис», а оно, в свою очередь, от слова «мус», что значит мышь.

И действительно, при сокращении, наши мышцы как будто бегают под кожей. Длинные клетки (до 12 см) содержат тончайшие нити, способные сокращаться – это миофибриллы и миофиламенты.

Нервная ткань

Нервная ткань состоит из совершенно особых клеток, которые называют нейронами.

В них выделяют тело, где находится ядро, и отростки (аксоны и дендриты). Длина аксона – длинного отростка, может достигать 1,5 метров.

По нему от клетки к клетке проходит слабый электрический разряд. Он называется нервным импульсом.

Знаете ли вы, что самая маленькая клетка в теле человека – это эритроцит? Ее диаметр – около 7 мкм (1 микрометр – это 0,0001 сантиметра).

А самая большая клетка – яйцеклетка. Ее диаметр равен около 0,1 мм. Ее можно увидеть даже невооруженным глазом.

Если вам нравятся интересные факты обо всем – обязательно подписывайтесь на в любой социальной сети. С нами всегда интересно.

Человек, как бы это ни было удивительно, содержит в себе практически все химические элементы таблицы Менделеева . Какие-то из них присутствуют в большом количестве, другие составляют ничтожную долю. Состав человека, количество элементов в нем можно описывать очень долго, но для слаженной работы организма главное не количество, а качество. Но все же, каждый из них незаменим для нашего организма, независимо от его массы или процентного содержания в нашем теле.

Наше тело на 96% состоит из атомов углерода и водорода, а также кислорода и азота. Но не так важны для организма атомы, как химические соединения, которые просто не могут происходить без них. Ведь они являются главными составляющими для осуществления жизненно необходимых соединений для нашего организма. Остальные 4% составляют прочие химические элементы . Но, несмотря на их низкое содержание, не стоит уменьшать их влияние на наш организм. Химические элементы, а точнее, их соединения, являются составляющими нашего организма.

Тело человека, весящего 70 кг, содержит:

• углерод -12,6 кг
• кислород — 45,5 кг
• водород — 7 кг
• магний — 200 г
• хлор — 200 г
• фосфор — 0,7 кг
• железо — 5 г
• фтор — 100 г
• кремний — 3 г
• йод — 0,1 г
• мышьяк — 0,0005 г.

Как известно, человек на треть своей массы состоит из воды. У детей процент содержания жидкости в организме достигает 80%. У пожилых людей он равен 50%. Поэтому восполнять запасы жидкости просто необходимо, для этого употребляйте воду в объеме 2 литра в сутки, в жаркое время это количества увеличивается. Вода является неотъемлемой составляющей нашего организма.

На 20% человек состоит из белков, углевода и жиров и соединений из них. Одной из важных составляющих этих элементов является углерод, без него соединения просто не будут происходить. Именно поэтому углерод можно отнести к одному из главных составляющих элементов нашего организма. Для получения жиров и углеводов требуется лишь три составляющих: углерод, водород и кислород. Присоединив молекулы азота, получается белок. Как видите, наш организм способен производить жизненно необходимые микроэлементы и соединения, использую при этом все лишь четыре химических элемента.

Для правильной работы нашего организма необходимо употреблять только полезную и правильную пищу. Пища, которую человек потребляет ежедневно, должна быть насыщенна белками, углеводами и жирами.

Наш организм самостоятельно производит все необходимые соединения. Нам следует лишь пополнять его полезными веществами, пополнять водный запас, больше находиться на свежем воздухе, и тогда наш организм будет работать как часы.

Цели урока

1. Расширение и углубление знаний учащихся о роли металлов в жизнедеятельности человеческого организма.
2. Развитие навыков самостоятельной работы; умения использовать знания, полученные ранее при изучении биологии и химии; работать с таблицами; сравнивать, анализировать, делать выводы.
3. Воспитание бережного отношения к природе и здоровью человека, чувства коллективизма, уважения друг к другу, ответственности за общее дело.

Оборудование и материалы

1. Демонстрационный материал: таблица «Химический состав организма человека»; карточки с рисунками для составления схемы «Проникновение ионов свинца в организм человека».
2. Раздаточный материал: таблицы «Химический состав организма человека», «Влияние металлов на жизнедеятельность человеческого организма», «Перекресток»; текстовое изложение домашнего задания.
3. К практической работе: растворы солей свинца и белка, пробирки, пипетки, штативы.
4. Видеофильм «Транспорт в городе».
5. Отрывки из литературных произведений о влиянии металлов на человеческий организм.
6. На доске – эпиграф: «Природа не признает шуток; она всегда правдива, всегда серьезна, всегда строга; она всегда права, ошибки же и заблуждения исходят от людей» (В.Гете) .

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

Учитель химии. На прошлом уроке мы закончили изучение темы «Металлы», в ходе которого рассматривали металлы как элементы неживой природы. Вы знаете, что роль металлов в неживой природе очень велика: к ним относятся 92 из 114 химических элементов, входящих в периодическую таблицу. Сегодня с помощью учителя биологии мы с вами поговорим о роли металлов в живой природе.

Учитель биологии. К живой природе относятся все живые организмы, в том числе и человек, поэтому с ролью металлов в живой природе мы познакомимся на примере организма человека. (Учитель просит учащихся сформулировать тему урока, записывает ее на доске, а учащиеся записывают ее в тетрадях .)
Сегодня мы вспомним то, что вы узнали о металлах на уроках химии и об организме человека на уроках биологии в 8-м классе, обобщим и расширим эти знания и применим их к выяснению роли металлов в организме человека. Работать вы будете в командах, поэтому каждый из вас имеет возможность получить по две оценки – за индивидуальную работу и работу в группе. За верные ответы на вопросы по химии и по биологии вы будете получать жетоны двух типов. Три жетона одного типа позволят вам получить оценку «отлично», два жетона – «хорошо». Кроме того, каждый верный ответ принесет вашей команде 1 балл (неверные ответы не засчитываются), все баллы заносятся в командную таблицу. Оценки за групповую работу будут выставлены после проверки домашнего задания и окончательного подведения итогов урока. Оценки за индивидуальную работу – сегодня в конце урока.

II. Актуализация знаний

Учитель химии. Природа создала множество живых организмов – простых и сложных, похожих и совершенно не похожих друг на друга. Вместе с неживой природой они образовали сложную, но гармоничную систему – природу Земли. В качестве эпиграфа к нашему уроку мы выбрали слова великого немецкого поэта Гете. (Учитель обращает внимание учащихся на эпиграф, написанный на доске, читает первую его часть .) Однако человек своей деятельностью нарушает гармонию природы, нанося тем самым вред не только окружающей среде, но и собственному здоровью. (Учитель читает вторую часть эпиграфа .) Спустя полтора столетия слова поэта получили, к сожалению, полное подтверждение.

III. Основная часть

Учитель биологии. В состав клеток живых организмов, в том числе и человека, входят органические и неорганические вещества. Они перечислены в таблицах «Химический состав организма человека», которые есть у каждого на столе. Химические элементы и их соединения, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма в сравнительно больших количествах, называются макроэлементами , а элементы, требующиеся организмам в крайне малых количествах, – микроэлементами . Среди макроэлементов есть как неметаллы – кислород, углерод, водород, азот, фосфор и хлор, так и металлы. Назовите их, используя данные табл. 1. Среди микроэлементов также есть и неметаллы, и металлы. Воспользовавшись таблицей, попробуйте назвать их. Из данных таблицы видно, насколько разнообразны металлы, входящие в состав организма человека.

Учитель химии. В каком виде металлы содержатся в клетках организма человека? Давайте вспомним, какова биологическая роль металлов, изученных на уроках химии. Для этого воспользуемся обобщающими таблицами в тетради по химии. (Учащиеся повторяют биологическую роль натрия, калия, кальция, магния, железа. За правильные ответы получают жетоны. )

Учитель биологии. А теперь посмотрите на табл. 2. Как бы вы озаглавили ее? (Учащиеся знакомятся с содержанием таблицы, предлагают ее название, вписывают его над таблицей и вклеивают таблицу в рабочие тетради. ) Какой вывод можно сделать из содержания этой таблицы? Очевидно, что металлы необходимы клеткам тела человека для нормальной жизнедеятельности. Как избыток, так и недостаток металлов оказывает отрицательное влияние на организм, а некоторые металлы могут оказывать даже токсичное влияние. (Вывод записывается в тетрадь. )

Учитель химии. Мы постарались в различных литературных источниках найти этому подтверждение. Постараетесь с помощью своих таблиц определить, о действии каких металлов идет речь.

Таблица 1. Химический состав организма человека

Рост – 170 см. Масса тела – 70 кг. Поверхность тела – 1,89 м2. Продолжительность жизни 70 лет.
Состав тела
Вещество	Масса, кг	% к массе тела
Вода Белок Жир Углеводы Зола	40–46 10 7 0,7 3,5	57–66 14 10 1 5
Химические элементы в клетках человека
	В % к сухой массе		В % к сухой массе
Кислород Углерод Водород Азот Кальций Фосфор Калий Сера Натрий Хлор Магний Железо	65 18 10 3 1,5 1 0,35 0,25 0,15 0,15 0,05 0,004	Марганец Медь Йод Кобальт Цинк Молибден Никель Алюминий Барий Стронций Титан Литий	0,0003 0,0002 0,0004 Следы Следы Следы Следы Следы Следы Следы Следы Следы

1. Цитата из статьи «Помощь пришла по системе «Интернет»» из журнала «Ридерс дайджест», октябрь 1996 г.:

«У молодой студентки, изучавшей в Пекинском университете химию, внезапно начались головокружения, сильные кишечные спазмы, жгучие боли в ладонях и ступнях. Затем у нее стали выпадать волосы. Родители срочно отправили ее в больницу, но девушка погрузилась в кому.
По мнению врачей, головокружения и режущие боли в ладонях и ступнях, а также в суставах указывали на серьезное невралгическое расстройство. Однако пункция позвоночника не выявила никаких отклонений. Анализы на отравление мышьяком и свинцом также оказались отрицательными».

2. Цитата из рассказа Валентина Распутина «Век живи – век люби»:

(Учащиеся работают с таблицами и приходят к выводу, что в первой цитате идет речь об отравлении таллием, а во втором случае говорится о цинке .)

Учитель биологии. Особо хотелось бы остановиться на вредном воздействии на организм человека тяжелых металлов. Одним из «поставщиков» тяжелых металлов, таких как свинец, медь, хром, является автомобильный транспорт, точнее его выхлопные газы. Давайте посмотрим небольшой видеофрагмент (демонстрируется фрагмент видеофильма «Транспорт в городе» ). Такая картина типична для всех крупных городов, в том числе и для Челябинска. Давайте подробно рассмотрим влияние ионов свинца на организм человека. В табл. 2 написано, что свинец даже в небольших количествах вызывает анемию, почечную недостаточность, заболевания мозга. Кроме того, свинец способен заменять кальций в костях. А как ионы свинца могут попасть в организм человека? Составим схему «Проникновение ионов свинца в организм человека». Один ученик будет выполнять эту работу у доски, используя магнитные карточки с рисунками, остальные составят схему в тетради и сопроводят ее соответствующими записями.

Таблица 2

Химический эелемент	Дефицит металла	Избыток металла
	Дефицит приводит к психическому расстройству.	Избыток вызывает общую заторможенность, нарушение дыхания и сердечного ритма, слабость, сонливость, потерю аппетита, жажду, а также дерматит лица и рук.
	Поддерживает у человека нормальную возбудимость мышечных клеток, поддерживает кислотно-щелочной баланс в организме, принимает участие в регуляции сердечной деятельности (успокаивает), удерживает воду в организме.	Избыток приводит к нарушению водного баланса, сгущению крови, нарушению функции почек, сердечно-сосудистой системы, а также к общему нарушению обмена веществ.
	Регулирует белковый и углеводный обмен, влияют на процессы фотосинтеза и рост растений. Необходим для нормального функционирования всех мышц, особенно сердечной, способствует выделению избыточного натрия, избавляя организм от лишней воды и устраняя отеки.	При избытке происходит усиление двигательной активности, нарушение сердечного ритма, нарушение углеводного, жирового и белкового обмена.
	Проявляет антисептическое и сосудорасширяющее действие, понижает артериальное давление и содержание холестерина в крови, играет большую роль в профилактике рака. Благотворно влияет на органы пищеварения.	Повышенное содержание приводит к нарушению минерального обмена. Нарушение баланса обмена магния вызывает повышенную смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и болезней желудочно-кишечного тракта.
	Необходим для процессов кроветворения, обмена веществ, для уменьшения проницаемости сосудов, нормального роста скелета, благотворно влияет на состояние нервной системы, оказывает противовоспалительное действие.	При избытке кальция возникает цистит. Если кальций попадает в организм в виде цементной пыли, то страдают органы дыхания, у детей снижается возбудимость нервной системы и обонятельного анализатора.
Стронций	Влияет на процесс образования костей.	При избытке стронция поражаются костная ткань, печень, кровь; наблюдается повышенная ломкость костей, выпадение волос.
Алюминий	Содержится в легких, печени, костях, головном мозге; действует на пищеварительную и нервную систему.	Избыток приводит к нарушению минерального обмена.
	Входит в состав крови и мышечной ткани, является катализатором многих реакций; входит в состав инсулина, участвует в белковом обмене.	При высоких концентрациях является мутагеном и онкогеном.
		Является биологическим конкурентом цинка, при избытке снижает активность пищеварительных ферментов, нарушает функцию поджелудочной железы, углеводный обмен, поражает почки и тормозит рост костей, увеличивает опасность переломов костей.
		При избытке поражает центральную нервную систему, сосредоточивается в почках, нарушает их деятельность; накапливается в клетках мозга и оболочке рта.
Барий		При избытке поражает костную ткань, костный мозг и печень, нервную систему, приводит к хрупкости костей за счет вытеснения кальция.
		При избытке поражает периферическую нервную систему, желудочно-кишечный тракт и почки. Таллий биологический конкурент калия из-за сходства между ионами, накапливается в волосах, костях, почках, мышцах. Характерный признак отравления таллием – выпадение волос.
		Избыток вызывает анемию, почечную недостаточность, заболевания мозга. Способен заменять кальций в костях.
		Избыток приводит к развитию болезни Вильсона, нарушению деятельности печени.

Учитель химии. Установлено, что содержание ионов свинца особенно высоко на прилегающих к дорогам участках. Это было проверено учащимися нашей школы. У вас на столах имеется табл. «Перекресток». В ней представлены результаты исследований проб почвы, отобранных у перекрестка улиц Доватора и Федорова. Как видно из данных таблицы наибольшее количество ионов свинца обнаруживается у самой дороги, наименьшее – на расстоянии около 100 м. Проверим на опыте, как влияют ионы свинца на живые организмы. Для этого мы с вами проделаем лабораторный опыт «Взаимодействие солей свинца с белком». Вывод запишем в тетрадь. (Учащиеся выполняют лабораторный опыт, самостоятельно делают вывод, записывают его в тетрадь .)

Таблица 3. «Перекресток»

Количество автомашин (за 15 мин)
Количество вредных (газообразных) выбросов
Наличие ионов свинца: – у самой дороги; – в 10 м от дороги; – в 50 м от дороги; – в 100 м от дороги.	черный осадок с раствором NaS; черный осадок; помутнение; не обнаруживается
Запыленность: – лето – зима	В парке – умеренная; на перекрестке – очень сильная; В парке – умеренная; на перекрестке – сильная

V. Домашнее задание

Учитель биологии. Сегодня мы рассмотрели влияние некоторых металлов на жизнедеятельность человеческого организма, но недостаточно уделили внимания проблеме проникновения в него ионов металлов. Вы рассмотрите эту проблему, выполняя домашнее задание. (Домашнее задание разной степени сложности получают группы учащихся; списки учащихся каждой группы раздаются вместе с текстом домашнего задания ).

1-я группа. Рассмотреть способы проникновения ионов натрия, калия, кальция и железа в организм человека, воспользовавшись текстом учебника химии. Результаты представить в виде таблицы в тетради по химии.

2-я группа. Ознакомиться с содержанием этикеток и инструкций на препаратах бытовой химии, свои предположения представить в виде таблицы.

3-я группа. Используя справочную и дополнительную литературу, составить схемы проникновения в организм человека ионов селена и тяжелых металлов – меди, кадмия, ртути.

V. Самостоятельная работа

Учитель химии. В заключение нашего урока мы предлагаем вам выполнить небольшую самостоятельную работу. Каждый из вас получит карточку с текстом. С помощью таблицы 1 попробуйте определить, о каком металле идет речь, впишите его название вместо точек в карточку. (По окончании работы учащиеся проводят взаимопроверку, результаты вписывают в командную таблицу .)

VI. Подведение итогов урока

Учитель химии. Наш урок почти закончен. Осталось еще раз вспомнить, о чем вы сегодня узнали, и ответить на несколько вопросов, сделать окончательный вывод и записать его в тетрадь. (Учащиеся читают вопросы, написанные на доске, отвечают на них, обсуждают вывод, записывают его в тетради.)
Учитель биологии подводит итоги урока, объявляет общую сумму баллов по командам, комментирует индивидуальную работу учащихся, выставляет оценки по количеству жетонов.