Обмен неорганических веществ

                                                                       Обмен неорганических веществ

Вода — жизненно важный элемент, который также является основной составляющей человеческого тела и всех живых существ, основное вещество органической материи и среда, где происходят все биохимические реакции организма.

Без потребления воды человек может прожить всего несколько дней. Не употребляя воду ни в виде жидкости, ни в составе какой-либо пищи, можно прожить всего неделю, максимум 10 дней. Случаи, превосходящие эти показатели, являются исключениями.

Вода — прозрачная жидкость, не имеющая цвета (в малом объёме) и запаха. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном — водяным паром. 71 % поверхности Земли покрыт водой (океаны, моря, озёра, реки).

Вода имеет огромное значение для нормального функционирования организма человека. Все физиологические жидкости: кровь, лимфа, межклеточная и внутриклеточная жидкость, слюна, желчь, желудочный сок и др. представляют собой водные растворы. Все обменные процессы в человеческом организме происходят в водной среде.

С точки зрения пропорционального соотношения к массе тела вода является основным его компонентом. Вода составляет больше половины массы тела человека, хотя пропорциональное соотношение воды (очень высокое в начале жизни, около 80% у новорожденного) уменьшается по мере взросления и старения организма.

Вода содержится в значительных количествах почти во всех продуктах, которые мы употребляем в пищу. В большинстве овощей, фруктов и ягод содержится 75 — 90% воды; в мясе, яйцах, картофеле — до 75%; в молоке, сливках, кефире, питьевых йогуртах — 80 — 88%; в свежем хлебе различных сортов — 35 — 45%.

Человеческий организм постоянно теряет жидкость различными способами, поэтому ему нужно восполнять её количество для поддержания жизнедеятельности, для которой необходим постоянный водный баланс организма. Потери жидкости происходят разными путями: с продуктами распада — испражнениями, мочой; через кожу с потоотделением и через легкие с дыханием. Химические процессы, проходящие в организме, и метаболизм углеводов, белков и жиров также требуют определенного количества так называемой эндогенной воды — около 300 мл. Для поддержания водного баланса организма человек должен потреблять ежедневно такое же количество жидкости, которое использует его организм, — это так называемая эндогенная вода, запасы которой восполняются, когда в человеческий организм поступает жидкость, в основном состоящая из воды, а также в большем или меньшем количестве входящая в состав продуктов.

Сколько же воды надо пить? Для нашего организма вредна как нехватка воды, так и её излишек.

При недостаточном потреблении воды может наступить обезвоживание организма — состояние, приводящее к тяжёлым нарушениям функций различных органов.

Избыточное потребление жидкости негативно сказывается на работе сердца и органов выделения, перегружая их, а также способствует вымыванию витаминов и минеральных солей из органов и тканей.

Человеческому организму свойственно испытывать жажду, что сигнализирует о  нехватке воды. Если в организме содержится мало воды, соответственно, ее количество уменьшается и в крови — как результат кровь становится более концентрированной.

В мозге находится центр, соединенный с особыми рецепторами, которые анализируют концентрацию веществ в крови: если этот центр получает информацию о том, что концентрация крови выше нормы, он генерирует особые стимулы, которые воспринимаются мозгом как чувство жажды, что побуждает нас употреблять жидкость.

Жажду рекомендуется утолять простой водой, а не сладкими напитками, содержащими большое количество сахаров и искусственных красителей.

В случае сильного обезвоживания жажду утоляют подсоленной или минеральной водой.

А вот газированную воду нужно употреблять с осторожностью: содержащийся в ней углекислый газ может усиливать жажду, к тому же он не самым благоприятным образом сказывается на работе пищеварительной системы.

Минеральные соли нужны нашему организму так же, как белки, углеводы, жиры и вода. Минеральные соли входят в состав всех клеток человеческого организма и являются важными участниками процесса обмена веществ.

Минеральные соли содержатся в организме человека в растворённом или нерастворимом виде.

Важную роль в жизнедеятельности клетки играют растворимые минеральные соли, представленные в основном катионами калия (К+), натрия (Na+), кальция (Ca2+), магния (Mg2+) и анионами фосфорной (НРО42- и Н2РО4-), угольной (НСO3-), серной (SO42-) и соляной (Сl-) кислот.

Функции растворимых минеральных солей:

• поддерживают осмотическое давление в клетках и нормализуют водный баланс (все ионы);
• регулируют кислотно-щелочной баланс в организме (Ca2+, Mg2+, НРО42-, Н2РО4-, НСO3-);
• создают условия для предачи нервных импульсов и участвуют в мышечных сокращениях(Ca2+, К+, Na+, Cl-);
• участвуют в формировании многих важнейших веществ человеческого организма (например, ионы хлора Cl- входят в состав желудочного сока; анионы фосфорной кислоты Н2РО4- необходимы для синтеза главной энергетической молекулы — АТФ и нуклеиновых кислот — ДНК и РНК; ионы железа Fe2+ входят в состав молекул гемоглобина и т. д.).

Функции нерастворимых минеральных солей:

• кости нашего скелета в основном состоят из нерастворимых фосфатов кальция Ca3(PO4)2 и магния Mg3(PO4)2;
• в формировании зубов участвуют такие нерастворимые соли, как Ca3(PO4)2, Mg3(PO4)2, CaCO3 и CaF2.

Минеральные вещества в пище человека. Минеральные соли относятся к обязательным компонентам пищи, и отсутствие их приводит к гибели. В нашем организме нет больших запасов солей, поэтому необходимо обеспечить их регулярное поступление. В этом нам помогают пищевые продукты, содержащие большой набор минеральных веществ. 

Некоторые продукты питания обладают способностью избирательно концентрировать в своём составе значительное количество редких минеральных веществ. Например, большое количество кремния в злаках, йода — в морских растениях, меди и цинка — в устрицах, кадмия — в моллюске-гребешке и т. д.

Макроэлементы (греч. makrós — большой и лат. elemėntum — первоначальное вещество) — химические элементы, являющиеся основными компонентами клеток человеческого организма.

К макроэлементам относят:

• кислород O,
• водород H,
• углерод C,
• азот N,
• железо Fe,
• фосфор P,
• калий K,
• кальций Ca,
• серу S,
• магний Mg,
• натрий Na,
• хлор Cl.

Макроэлементы составляют в сумме более 98% всех элементов клетки и входят в состав всех жизненно важных веществ организма (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот и пр.).

Остальные химические элементы человеческого организма например, йод I, фтор F, медь Cu, серебро Ag и другие, относят к микроэлементам (греч. mikrós — малый) и ультрамикроэлементам (лат. ultra — сверх, за пределами). Содержание в клетке отдельных микроэлементов не превышает 0,001%, а ультрамикроэлементов — 0,0001%.

Содержание некоторых минеральных веществ в пищевых продуктах

Кальций Са. Лучшими источниками кальция являются молоко и молочные продукты. Например, 0,5 л молока удовлетворяют суточную потребность организма человека в кальции. Соли кальция формируют костную ткань.

Фосфор Р. Фосфором особенно богата рыба, а также яичный желток, сыр, хлебные отруби, редиска, огурцы, салат, орехи, миндаль, чечевица и горох.

Магний Мg. Магний содержится в шпинате, помидорах, сельдерее, орехах, инжире и отрубях. Соли магния, так же как и соли кальция, формируют костную ткань.

Натрий Na и хлор Cl. Ионы натрия и хлора человек получает с поваренной солью. Эти ионы нужны для всех тканей и органов человеческого организма, а также для образования соляной кислоты, которая входит в состав желудочного сока. Следует помнить, однако, что переизбыток соли вредно отражается на деятельности сердечно-сосудистой и выделительной систем. 

Калий К. Больше всего калия содержится в сырых овощах, кислых фруктах, особенно в лимонах, клюкве и барбарисе, а также много в отрубях, орехах, миндале и каштанах. Ионы калия находятся во всех клетках человеческого организма и отвечают за множество функций. 

Сера S. Много серы имеется в редиске, репе, капусте, яичном белке, отрубях, грецких орехах, ржи и пшенице. Сера входит в состав волос, ногтей и желчи. 

Железо Fe. Больше всего железа находится в мясе, шпинате, салате, землянике, спарже, луке, тыкве и арбузах. Ион железа входит в состав молекулы гемоглобина.

Йод I. Больше всего йода содержится в морской капусте (водорослях). Также он имеется в репе, брюкве, свёкле, салате, помидорах, морской рыбе, креветках, устрицах, крабах и других морепродуктах. Йод необходим для правильной работы щитовидной железы.

Фтор F. Фтор присутствует в зёрнах злаков, в орехах, бобах, горохе, яичном белке, во фруктах и зелёных овощах. Фтор необходим для формирования зубов и поддержания зубной эмали в здоровом состоянии.

Кремний Si. Больше всего кремния находится в кожице свежих фруктов и в отрубях хлебных злаков. Кроме того, некоторое количество его содержится в огурцах, спарже, кочанном салате, петрушке, свёкле и землянике. Кремний входит в состав мышечных клеток, а также волос, ногтей и клеток кожи.

Кобальт Co. Кобальт содержат говядина, виноград, редис, салат, шпинат, свежий огурец, чёрная смородина, клюква, репчатый лук, говяжья печень. Кобальт входит в состав молекулы витамина B12.

Все необходимые организму минералы можно получать, употребляя в пищу разнообразные продукты. В дополнение к минералам, содержащимся в пище, можно употреблять лекарственные препараты, если в определенные периоды развития организма возрастает потребность в том или ином минерале или наблюдается его дефицит.

Но как бы там ни было, речь идет о случаях, когда препарат прописывает врач, поскольку принимать их нужно только в количестве, указанном в рецепте.

Не нужно самостоятельно, без назначения врача принимать поливитаминные комплексы, поскольку иногда чрезмерное употребление минералов может сказаться на здоровье сильнее, чем их нехватка.

Обмен веществ. Энергетический обмен

Все живые организмы на Земле представляют собой открытые системы, способные активно организовывать поступление энергии и вещества извне.

Энергия необходима для осуществления жизненно важных процессов, но прежде всего для химического синтеза веществ, используемых для построения и восстановления структур клетки и организма.

Живые существа способны использовать только два вида энергии: световую (энергию солнечного излучения) и химическую (энергию связей химических соединений). По этому признаку организмы делятся на две группы ― фототрофы и хемотрофы.

Главным источником структурных молекул является углерод. В зависимости от источников углерода живые организмы делят на две группы: автотрофы, использующие неорганический источник углерода (диоксид углерода), и гетеротрофы, использующие органические источники углерода.

Процесс потребления энергии и вещества называется питанием. Известны два способа питания:

• голозойный ― посредством захвата частиц пищи внутрь тела;
• голофитный ― без захвата, посредством всасывания растворенных пищевых веществ через поверхностные структуры организма.

• Разберемся с процессами, связанными с проникновением веществ в клетку.
• Транспорт веществ в клетку
• Существует два типа проникновения веществ в клетку через мембраны: пассивный и активный транспорт.
• Пассивный транспорт
• Пассивный транспорт — перенос веществ по градиенту концентрации из области высокой концентрации в область низкой без затрат энергии (например, диффузия, осмос).

• Диффузия — пассивное перемещение вещества из участка большей концентрации к участку меньшей концентрации.

По пути простой диффузии частицы вещества перемещаются сквозь билипидный слой мембраны. Направление простой диффузии определяется только разностью концентраций вещества по обеим сторонам мембраны.

Путём простой диффузии в клетку проникают гидрофобные вещества (O2, N2, бензол) и полярные маленькие молекулы (CO2, H2O, мочевина).

Не проникают полярные относительно крупные молекулы (аминокислоты, моносахариды), заряженные частицы (ионы) и макромолекулы (ДНК, белки).

Простая диффузия представляет собой процесс, при котором газ или растворенные вещества распространяются и заполняют весь объём вещества.

Молекулы или ионы, растворённые в жидкости, находясь в хаотичном состоянии, сталкиваются со стенками клеточной мембраны, что может вызвать двоякий исход: молекула либо отскочит, либо пройдёт через мембрану.

Если вероятность последнего велика, то говорят, что мембрана проницаема для данного вещества.

Если концентрация данного вещества по обе стороны мембраны различна, то возникает процесс, который способствует выравниванию концентрации. Через клеточную мембрану проходят как хорошо растворимые (гидрофильные), так и нерастворимые (гидрофобные) вещества.

В случае, когда мембрана плохо проницаема, либо непроницаема для данного вещества, она подвергается действию осмотических сил. При более низкой концентрации вещества в клетке она сжимается, при более высокой концентрации — впускает внутрь воду.

Через биологические мембраны путём простой диффузии проникают многие вещества. Однако вещества, которые имеют высокую полярность и органическую природу, не могут проникать через мембрану путем простой диффузии, эти вещества попадают в клетку путем облегчённой диффузии.

Облегчённой диффузией называется диффузия вещества по градиенту его концентрации, которая осуществляется с помощью специальных погружённых в мембрану транспортных белков-переносчиков. Участие белков-переносчиков обеспечивает более высокую скорость облегчённой диффузии по сравнению с простой пассивной диффузией.

Облегчённая диффузия не требует специальных энергетических затрат за счёт гидролиза АТФ. Эта особенность отличает облегчённую диффузию от активного трансмембранного транспорта.

• Осмос — процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворённого вещества из объёма с меньшей концентрацией растворенного вещества.

Перенос растворителя через мембрану обусловлен осмотическим давлением. Это осмотическое давление возникает из-за того, что система пытается выровнять концентрацию раствора в обеих средах, разделенных мембраной, и описывается вторым законом термодинамики.

Оно равно избыточному внешнему давлению, которое следует приложить со стороны раствора, чтобы прекратить процесс, то есть создать условия осмотического равновесия.

Превышение избыточного давления над осмотическим может привести к обращению осмоса — обратной диффузии растворителя.

Активный транспорт — перенос вещества через клеточную или внутриклеточную мембрану, или через слой клеток, протекающий против градиента концентрации из области низкой концентрации в область высокой, т. е. с затратой свободной энергии организма. В большинстве случаев источником энергии служит энергия макроэргических связей АТФ.

К веществам, активно транспортируемым, по крайней мере, через некоторые клеточные мембраны, относят ионы натрия, калия, кальция, железа, водорода, хлора, йода, мочевой кислоты, некоторые сахара и большинство аминокислот.

Механизм активного транспорта лучше всего изучен для натрий-калиевого насоса (Na+/K+-нaсоса) — транспортного процесса, который выкачивает ионы натрия через мембрану клетки наружу и в то же время закачивает в клетку ионы калия. Этот насос отвечает за поддержание различной концентрации ионов натрия и калия по обе стороны мембраны, а также за наличие отрицательного электрического потенциала внутри клеток.

Рассмотрим работу насоса. Когда 2 иона калия связываются с белком-переносчиком снаружи и 3 иона натрия связываются с ним внутри, активируется АТФ-азная функция белка.

Это ведет к расщеплению 1 молекулы АТФ до АДФ с выделением энергии высокоэнергетической фосфатной связи.

Полагают, что эта освобожденная энергия вызывает химическое и конформационное изменение молекулы белка-переносчика, в результате 3 иона натрия перемещаются наружу, а 2 иона калия — внутрь клетки.

Рисунок 1. Калий-наттриевый насос

Фагоцитоз и пиноцитоз также относятся к активному транспорту.

• Фагоцитоз (греч. фаго – пожирать) – поглощение клеткой твердых органических веществ. Оказавшись около клетки, твердая частица окружается выростами мембраны, или под ней образуется углубления мембраны. В результате частица оказывается заключенной в мембранный пузырек – фагосому – внутри клетки. Фагоцитоз свойственен простейшим, кишечнополостным, лейкоцитам, а также клеткам капилляров костного мозга, селезенки, печени, надпочечников.

• Пиноцитоз (греч. пино – пью) – это процесс поглощения клеткой мелких капель жидкости с растворенными в ней высокомолекулярными веществами. Осуществляется путем захвата этих капель выростами цитоплазмы. Захваченные капли погружаются в цитоплазму и там усваиваются. Явление пиноцитоза свойственно животным клеткам и одноклеточным простейшим.

Рисунок 2. Фагоцитоз

Рисунок 3. Пиноцитоз

Превращение веществ в клетке

Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы метаболизма. Метаболизм представляет собой совокупность взаимосвязанных и сбалансированных процессов, включающих разнообразные химические превращения в организме.

1. Реакции синтеза, осуществляющиеся с потреблением энергии, составляют основу анаболизма (пластического обмена, или ассимиляции).
2. Процесс синтеза веществ = пластический обмен = ассимиляция = анаболизм
3. Чтобы что-то построить, надо затратить энергию — этот процесс идет с поглощением энергии.
4. Противоположный анаболизму процесс – катаболизм – процесс расщепления веществ с высвобождением энергии (энергетический обмен, или диссимиляция).
5. Процесс расщепления = энергетический обмен = диссимиляция = катаболизм

Это процесс, при котором сложные вещества разлагаются на простые. “Ломать — не строить”, так что энергия при этом выделяется.

В основном, это реакции окисления, происходят они в митохондриях, самый простой пример — дыхание. При дыхании сложные органические вещества расщепляются до простых, выделяется углекислый газ и энергия.

Вообще, эти два процесса взаимосвязаны и переходят один в другой. Суммарно уравнение метаболизма — обмена веществ в клетке — можно записать так:

катаболизм + анаболизм = обмен веществ в клетке = метаболизм

• Рассмотрим эти процессы подробнее.
• Энергетический обмен = Диссимиляция = Катаболизм
• Этот процесс идет в несколько этапов, и нам нужно рассмотреть, как он проходит в различных организмах.
• Организмов будет всего 2 — многоклеточный (человек, например) и одноклеточный (растительный и животный).

И запомните, сочетание букв АТФ (аденозинтрифосфат) — означает “энергию”. Просто эта энергия заключена в молекуле.

1. Значение АТФ в обмене веществ

Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме аденозинтрифосфата (АТФ). По своей химической природе АТФ относится к мононуклеотидам и состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты.

Энергия, высвобождающаяся при гидролизе АТФ, используется клеткой для совершения всех видов работы. Значительные количества энергии расходуются на биологические синтезы. АТФ является универсальным источником энергообеспечения клетки.

Запас АТФ в клетке ограничен и пополняется благодаря процессу фосфорилирования, происходящему с разной интенсивностью при дыхании, брожении и фотосинтезе.

АТФ обновляется чрезвычайно быстро (у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 минуты).

2. Энергетический обмен в клетке. Синтез АТФ

Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования, т.е. присоединения неорганического фосфата к АДФ. Энергия для фосфорилирования АДФ образуется в ходе энергетического обмена.

Энергетический обмен, или диссимиляция, представляет собой совокупность реакции расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии.

В зависимости от среды обитания диссимиляция может протекать в два или три этапа.

У большинства живых организмов ― аэробов, живущих в кислородной среде, ― в ходе диссимиляции осуществляется три этапа: подготовительный, бескислородный, кислородный. У анаэробов, обитающих в среде лишенной кислорода, или у аэробов при его недостатке, диссимиляция протекает лишь в два первых этапа с образованием промежуточных органических соединений, еще богатых энергией.

• Первый этап – подготовительный. В желудочно-кишечном тракте многоклеточных организмов он осуществляется пищеварительными ферментами. У одноклеточных – ферментами лизосом. На первом этапе происходит расщепление белков до аминокислот, жиров до глицерина и жирных кислот, полисахаридов до моносахаридов, нуклеиновых кислот до нуклеотидов. Этот процесс называется пищеварением.
• Второй этап – бескислородный (гликолиз). Его биологический смысл заключается в начале постепенного расщепления и окисления глюкозы с накоплением энергии в виде 2 молекул АТФ. Гликолиз происходит в цитоплазме клеток. Он состоит из нескольких последовательных реакций превращения молекулы глюкозы в две молекулы пировиноградной кислоты (пирувата) и две молекулы АТФ, в виде которой запасается часть энергии, выделившейся при гликолизе:

С6Н12O6 + 2АДФ + 2Ф → 2С3Н4O3 + 2АТФ.

Остальная энергия рассеивается в виде тепла.

В клетках дрожжей и растений (при недостатке кислорода) пируват распадается на этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется спиртовым брожением.

Энергии, накопленной при гликолизе, слишком мало для организмов, использующих кислород для своего дыхания. Вот почему в мышцах животных, в том числе и у человека, при больших нагрузках и нехватке кислорода образуется молочная кислота (С3Н6O3), которая накапливается в виде лактата. Появляется боль в мышцах. У нетренированных людей это происходит быстрее, чем у людей тренированных.

• Третий этап – кислородный, состоящий из двух последовательных процессов – цикла Кребса, названного по имени Нобелевского лауреата Ганса Кребса, и окислительного фосфорилирования. Его смысл заключается в том, что при кислородном дыхании пируват окисляется до окончательных продуктов – углекислого газа и воды, а энергия, выделяющаяся при окислении, запасается в виде 36 молекул АТФ. (34 молекулы в цикле Кребса и 2 молекулы в ходе окислительного фосфорилирования). Эта энергия распада органических соединений обеспечивает реакции их синтеза в пластическом обмене. Кислородный этап возник после накопления в атмосфере достаточного количества молекулярного кислорода и появления аэробных организмов.

Окислительное фосфорилирование, или клеточное дыхание происходит на внутренних мембранах митохондрий, в которые встроены молекулы-переносчики электронов. В ходе этой стадии освобождается большая часть метаболической энергии. Молекулы-переносчики транспортируют электроны к молекулярному кислороду. Часть энергии рассеивается в виде тепла, а часть расходуется на образование АТФ.

1. Суммарная реакция энергетического обмена:
2. С6Н12O6 + 6O2 → 6СO2 + 6Н2O + 38АТФ.
3. Пластический обмен = ассимиляция = анаболизм

Пластический обмен, или ассимиляция, представляют собой совокупность реакций, обеспечивающих синтез сложных органических соединений в клетке. Гетеротрофные организмы строят собственные органические вещества из органических компонентов пищи. Гетеротрофная ассимиляция сводится, по существу, к перестройке молекул:

• Органические вещества пищи (белки, жиры, углеводы) → пищеварение → Простые органические молекулы (аминокислоты, жирные кислоты, моносахара) → биологические синтезы → Макромолекулы тела (белки, жиры, углеводы).
• Автотрофные организмы способны полностью самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических молекул, потребляемых из внешней среды. В процессе автотрофной ассимиляции реакции фото- и хемосинтеза, обеспечивающие образование простых органических соединений, предшествует биологическим синтезам молекул макромолекул:
• Неорганические вещества (углекислый газ, вода) → фотосинтез, хемосинтез → Простые органические молекулы (аминокислоты, жирные кислоты, моносахара)→ биологические синтезы → Макромолекулы тела (белки, жиры, углеводы).
• 1. Фотосинтез

Фотосинтез ― синтез органических соединении из неорганических, идущий за счет энергии клетки. Ведущую роль в процессах фотосинтеза играют фотосинтезирующие пигменты, обладающие уникальным свойством ― улавливать свет и превращать его энергию в химическую энергию.

Фотосинтезирующие пигменты представляют собой довольно многочисленную группу белково-подобных веществ. Главным и наиболее важным в энергетическом плане является пигмент хлорофилл, встречающийся у всех фототрофов, кроме бактерий-фотосинтетиков.

Фотосинтезирующие пигменты встроены во внутреннюю мембрану пластид у эукариот или во впячивания цитоплазматической мембраны у прокариот.

В процессе фотосинтеза кроме моносахаридов (глюкоза и др.), которые превращаются в крахмал и запасаются растением, синтезируются мономеры других органических соединении ― аминокислоты, глицерин и жирные кислоты. Таким образом, благодаря фотосинтезу растительные, а точнее ― хлорофиллосодержащие, клетки обеспечивают себя и все живое на Земле необходимыми органическими веществами и кислородом.

2. Хемосинтез

Хемосинтез также представляет собой процесс синтеза органических соединений из неорганических, но осуществляется он не за счет энергии света, а за счет химической энергии, получаемой при окислении неорганических веществ (серы, сероводорода, железа, аммиака, нитрита и др.). Наибольшее значение имеют нитрифицирующие, железо- и серобактерии.

Высвобождающаяся в ходе реакций окисления энергия запасается бактериями в виде АТФ и используется для синтеза органических соединений. Хемосинтезирующие бактерии играют очень важную роль в биосфере. Они участвуют в очистке сточных вод, способствуют накоплению в почве минеральных веществ, повышают плодородие почвы.

Урок 24. энергетика живой клетки – Естествознание – 10 класс – Российская электронная школа

• Конспект на интерактивный видео-урок
• по предмету «Естествознание» для «10» класса
• Урок № 24.Энергетика живой клетки
• Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

• Как энергия запасается в клетке;
• Что такое метаболизм;
• В чем суть процессов гликолиза, брожения и клеточного дыхания;
• Какие процессы проходят на световой и темновой фазах фотосинтеза;
• Как связаны процессы энергетического и пластического обмена;
• Что представляет собой хемосинтез.

Глоссарий по теме:

Метаболизм (обмен веществ) – сложная цепь превращений веществ в организме начиная с момента их поступления из внешней среды и кончая удалением продуктов распада. Представляет собой совокупность процессов энергетического обмена (катаболизма диссимиляции) и пластического обмена (анаболизма, ассимиляции).

Энергетический обмен – это совокупность химических реакций постепенного распада органических соединений, сопровождающихся высвобождением энергии, часть которой расходуется на синтез АТФ. Синтезированная АТФ становится универсальным источником энергии для жизнедеятельности организмов. Значение энергетического обмена – снабжение клетки энергией, которая необходима для жизнедеятельности.

Пластический обмен – это совокупность химических реакций образования (синтеза) из простых веществ с затратой энергии более сложные. Непосредственным поставщиком энергии в клетках выступает АТФ.

Фотосинтез – процесс образования органических веществ из неорганических (углекислого газа и воды) с использованием солнечной энергии. Проходит в два этапа: световая фаза (происходит улавливание и фиксация энергии света в АТФ) и темновая (связывание углекислого газа в молекулы глюкозы с затратой энергии АТФ).

Хемосинтез – процесс образования органических веществ из неорганических (углекислого газа и воды) с использованием энергии окисления неорганических веществ. Например, такой тип питания используют азотфиксирующие бактерии.

Клеточное или тканевое дыхание — совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов, в ходе которых происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды.

Основная и дополнительная литература по теме урока :

Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017.: с 115 – 118.

Электронные ресурсы:

Обмен веществ. Портал открытая биология // Электронный доступ: https://biology.ru/textbook/content.html

АТФ и её роль в клетке .Проект «вся биология» // Электронный доступ: http://www.sbio.info/materials/obbiology/obbkletka/stroenorg/12

Энергетика живой клетки. Научно-познавательный журнал «Познавайка» // Электронный доступ: http://www.poznavayka.org/biologiya/energiya-zhivoy-kletki/

Энергетика живой клетки. Журнал «В МИРЕ НАУКИ» №3, 2006 . БИОЛОГИЯ // электронный доступ: https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/430308/430310?SSL=1

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Обязательным условием существования биологических систем являются потоки энергии. В этом заключается ключевое различие между живой и неживой природой. Энергия не хранится в клетке, а поступает извне.

Ключевую роль в трансформации энергии обеспечивает клетка, как элементарная структура живого.

Специальные биохимические механизмы трансформируют одни виды энергии в другие, для обеспечения необходимых функций клетки.

Основным источником энергии для всех живых существ планеты Земля, является энергия Солнца. Однако эта энергия может быть использована живым только после того, как она будет усвоена фотоавтотрофами (от греч. «фото» – свет, «авто» – сам, «трофос» – питание).

В процессе эволюции появились и другие организмы, которые научились потреблять готовые органические соединения для получения запасённой в них энергии – гетеротрофы (от греч. «гетерос» – другой, «трофос» – питание).

1. Некоторые виды микроорганизмов (хемоавтотрофы) приобрели способность к использованию энергии, выделяемой при окислении неорганических веществ.
2. Таким образом, из всего многообразия существующих форм энергии живые существа на нашей планете используют только две – световую и энергию химических связей.
3. Главный переносчик энергии в клетке

Световая энергия Солнца и энергия, заключённая в потребляемой пище, запасаются в особых бимолекулярных аккумуляторах – молекулах АТФ (аденозинтрифосфат). В молекулах АТФ энергия запасается в виде высокоэнергетических химических связях между остатками фосфорной кислоты, которая освобождается при отщеплении фосфата: АТФ → АДФ + Ф + E.

Выделяемая энергия используется клетками для процессов выработки тепла, мышечных сокращений (мышечная клетка), для проведения нервного импульса (нервные клетки) и т.п.

Обратный процесс образования АТФ с затратой энергии, получил название энергетический обмен.

Синтез макромолекул важнейших органических соединений, необходимых для построения структур клетки, обеспечения всех процессов жизнедеятельности клеток – пластический обмен – обеспечивается также энергией АТФ.

Независимо от типа питания, универсальным аккумулятором энергии живых организмов выступают молекулы АТФ, где добытая энергия извне запасается в виде химических связей. Такая схожесть иллюстрирует единство происхождения всего живого.

Метаболизм

Поступившие вместе с пищей (или в результате фотосинтеза) органические вещества расщепляются на более простые (катаболизм или диссимиляция), которые служат для постройки макромолекул органических соединений (анаболизм или ассимиляция).

Эти процессы происходят в организме одновременно. Совокупность этих процессов получила название – метаболизм. В результате его организм осуществляет обмен веществом и энергией с окружающей средой.

Наибольшее значение для энергетического обмена являются многостадийные реакции расщепления глюкозы.

На стадии гликолиза в цитоплазме клетки происходит ферментативное расщепление молекулы глюкозы с образованием более простой пировиноградной кислоты и молекул АТФ: С6Н12О6 + 2 АДФ + 2 Ф → 2С3Н4О3 + 4Н+ + 2АТФ

Молекулы пировиноградной кислоты обладают значительной энергией, высвобождение которой происходит в митохондриях. В ходе так называемого клеточного дыхания (аэробного расщепления), вещество распадается на углекислый газ, который впоследствии выделяется из клетки и воду. По последним исследованиям, при этом образуется 30 молекул АТФ.

Суммарную реакцию окисления глюкозы можно представить следующим образом:

С6Н12О6 + 6О2 + 6Н2О + 32 АДФ + 32 Ф → 6 СО2 + 12 Н2О + 32АТФ

Некоторые микроорганизмы при недостатке кислорода расщепляют глюкозу в процессе анаэробного дыхания или брожения.

В зависимости от конечных продуктов такого расцепления различают спиртовое брожение (с образование этанола), молочнокислое (молочная кислота).

Последнее происходит и в мышцах, при недостатке кислорода, например во время длительной тренировки. Энергетический выход такого типа расщепления менее энергоэффективен.

Основным источником энергии для организмов является окисление глюкозы в митохондриях. При этом также может происходить окисление других органических соединений (белков, жиров), потребляемых, например, вместе с пищей.

Фотосинтез

Фотоавтотрофы имеют уникальные ферментативные системы, способные трансформировать энергию солнечного света в энергию химической связи. Процесс образования органических веществ из неорганических (углекислого газа и воды) с использованием солнечной энергии получил название фотосинтез.

В растениях фотосинтезирующие комплексы сосредоточены в специальных органеллах – хлоропластах. Основной пигмент – хлорофилл – выполняет функцию световых «антенн», улавливая световые волны практически всех диапазонов, кроме зелёного. Стоит отметить, что это обуславливает окраску листьев растений.

В так называемой, световой фазе, кванты света выбивают электроны из молекулы хлорофилла, и он начинает передаваться по специальным белковым переносчикам, расположенных на мембране хлоропластов.

Под действием света одновременно происходит разложение воды (фотолиз).

В реакции высвобождается, в том числе катион водорода (Н+), необходимый для последующего биосинтеза, который захватывает молекула НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат): НАДФ+ + Н+→НАДФ∙Н

• Энергия возбуждённого электрона заряжает известный нам биологический катализатор АТФ и молекулу НАДФ – в этом заключается биологический смысл световой фазы фотосинтеза.
• Заметим, что побочными продуктами фотолиза воды становятся свободный кислород и свободные электроны, восстанавливающие хлорофилл: 2Н2О→ Н+ + 4е- + О2
• Дальнейший процесс может уже проходить без света. Сущность реакций темновой фазы можно выразить следующим уравнением: СО2 + НАДФ∙Н + АТФ = С6Н12О6 +АДФ + НАДФ+

Не сложно заметить, что выделяются вещества необходимые на начальном этапе фотосинтеза, что замыкает цикл. Энергия молекулярных аккумуляторов была использована для фиксации углекислого газа в энергию химических связей углевода.

Фотосинтез, таким образом, является процессом превращения одной (световой) формы энергии в другую(химическую). Вся энергия биосферы запускается благодаря этому процессу.

Другими словами, фотосинтез является отражением космических потоков энергии.

Помимо этого, фотосинтезирующие организмы не только обеспечивают первичный синтез органических соединений, но и создают условия необходимые для существования других живых организмов.

https://www.youtube.com/watch?v=1mLqDP5IzXs

Взаимосвязь энергетического и пластического обмена

Не сложно заметить, что процессы аккумулирования энергии в молекулах АТФ (энергетический обмен) и использование запасённой энергии для синтеза необходимых веществ (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот) неразрывно связаны.

Так синтез АТФ не возможен без разложения органических веществ, а синтез веществ клетки не возможен без энергии АТФ.

Причём, заметим, что и фотосинтез представляет собой единство этих процессов: темновая фаза – пластический обмен, световая фаза – энергетический.

Оба процесса протекают одновременно и неотделимы друг от друга, обеспечивая жизнедеятельность организма. Таким образом, в клетках происходит трансформация вещества и энергии, которые лежат в основе существования жизни и непрерывного самообновления. Сходство процессов энергетического обмена в клетках всех живых организмов является доказательством единства их происхождения.

Вывод

В клетках происходят одновременно процессы энергетического и пластического обмена, это лежит в основе сохранения жизни. Взаимообмен энергией и веществом между живой и неживой природой является иллюстрацией принципа единства и взаимосвязи материального мира.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1. Выберите один ответ:

• Универсальным аккумулятором энергии в клетке является:
• Жиры;
• Белки;
• АТФ;
• НАДФ∙Н.

Ответ: АТФ

Пояснение: универсальной «разменной валютой» в энергетике живой клетки выступает АТФ. При его распаде выделяется энергия, которая расходуется на все жизненно важные процессы.

Задание 2. Исправьте ошибки, анализируя текст с позиции энергетического обмена:

В рационе питания человека помимо белков растительных и животных не обязательно должны присутствовать углеводы и жиры. Отсутствие жиров в пище не приводит к истощению. Человек толстеет, если употребляет в пищу избыточное количество углеводов. На сое и рисе можно прожить.

Ответ: В рационе питания человека помимо белков растительных и животных не обязательно должны присутствовать углеводы и жиры. Отсутствие жиров в пище не приводит к истощению. Человек толстеет, если употребляет в пищу много жиров. Исключительно на сое и рисе можно благополучно прожить.

Пояснение: с точки зрения энергетического обмена, наиболее энергоэффективными являются жиры. При этом, жиры, поступающие с пищей, используются в том числе, для построения многих важных соединений, например гормонов.

«Быстрая» энергия углеводов в избыточном количестве может приводить к полноте.

Употребление только растительного белка в пищу, по сравнению с животным, является менее энергоэффективным и при отсутствии других источников энергии может приводить к истощению организма.

Минеральный обмен и его роль в жизнедеятельности организма

Минеральный обмен — потребление неорганических веществ, их всасывание (обычно в желудочно-кишечном тракте), распределение в организме, участие в физико-химических процессах и биохимических реакциях и выделение.

Основное значение минерального обмена заключается в поддержании определённых физико-химических условий во внутренней среде организма, в формировании и сохранении структур плотных тканей (скелета), а также в специфической регуляции ферментативных реакций.

Минеральные вещества играют главную роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия, осмотического давления клеточных и внеклеточных жидкостей, водно-солевом обмене, системе свертывания крови, регуляции многочисленных ферментных систем и др.

, то есть имеют решающее значение в создании и поддержании постоянства внутренней среды организма.

Суточная потребность человека в отдельных химических элементах различна и зависит от возраста, пола, климата, рода деятельности, состава рациона.

В среднем с пищей и водой человек ежесуточно должен получать (в мг): 800—1500 кальция (Ca), 1200—2000 фосфора (Р), 2000—3000 калия (К), по 4000—6000 натрия (Na) и хлора (CI), 500—600 магния (Mg), около 15 железа (Fe). Некоторые элементы (К, Na) всасываются полностью, другие (Ca, Fe) — частично.

Всосавшиеся в желудочно-кишечном тракте ионы поступают в кровь и лимфу; некоторые ионы связываются со специфическими белками плазмы (см. Металлопротеиды) и таким образом переносятся с током крови.

Ряд элементов депонируется в печени и в других тканях (например, в костях много Ca, Mg, Sr, F).

Избыток солей выводится из организма кишечником (в основном Ca, Fe, Cu, Sr) и почками (в основном Na, К, CI, В, I).

Концентрация отдельных ионов внутри организма поддерживается с высокой точностью специальными системами регуляции: Na и К — гормонами коры надпочечников, Ca — гормонами щитовидной и околощитовидной желёз.

В организме мужчины, весящего 70 кг, содержится около 100 г Na (в т.ч. в костной ткани – 40—45%, во внеклеточной жидкости – 50% и меньше 10% в клетках) и около 120 г К (в т.ч. 2% во внеклеточной жидкости).

При повышении концентрации калия в плазме крови нарушается сердечная деятельность, при понижении — возникают мышечная слабость, периодические параличи, нарушения функции почек и желудочно-кишечного тракта. Свыше 90% кальция (Ca) (около 900 г) сосредоточено в костях.

Карбонат и фосфат кальция используются организмом не только для построения скелета, но и для поддержания определённого уровня этого элемента в плазме, независимо от его поступления с пищей. Некоторые организмы способны накапливать большие количества того или иного элемента.

Исследуемые жидкости	Концентрация ионов, мэкв/л
Na+	K+	Ca2+	Mg2+	Сl-	SO42-	PO43-	НСО3-
Плазма крови	142	5	5	1,1	103	1	2	27
Спинномозговая жидкость	142	3	2,5	2	124	—	—	21
Женское молоко	14	16	17	3	11	—	6	—
Внутриклеточная жидкость (мышца поперечнополосатая)	10	160	—	35	2	—	140	8
Межклеточная жидкость	144	5	2,5	1,5	144	1	2	30
Пот	75	5	5	—	75	—	—
Сок поджелудочной железы	148	7	6	0,3	80	8,4	—	80

Литература: Ньюман У., Ньюман М., “Минеральный обмен кости”, пер. с англ., М., 1961; Проссер Л., Браун Ф., “Сравнительная физиология животных”, пер. с англ., М., 1967; Семенов Н. В., “Биохимические компоненты и константы жидких сред и тканей человека”, М., 1971; Mineral metabolism, v. 1—3, N. Y. — L., 1960—69.

Ю.В.Наточин

источник: БСЭ – Минеральный обмен

Обмен веществ

Обмен веществ и энергии – основное свойство живого. В цитоплазме клеток органов и тканей постоянно идет процесс синтеза сложных высокомолекулярных соединений и одновременно с этим – их распад с выделением энергии и образованием простых низкомолекулярных веществ – диоксида углерода, воды, аммиака и др.

Процесс синтеза органических веществ называется ассимиляцией или пластическим обменом. В ходе ассимиляции обновляются органоиды клетки и накапливается запас энергии.

Распад структурных элементов клетки сопровождается выделением заключенной в химических связях энергии, а конечные продукты распада, вредные для организма, выводятся за пределы клетки и затем из организма.

Процесс распада органических веществ противоположен процессу ассимиляции и называется диссимиляцией. Подобного типа реакции идут с поглощением кислорода, поэтому расщепление органических веществ связано с окислением, а освобождающаяся при этом энергия идет на синтез АТФ, необходимой для ассимиляции.

Таким образом, ассимиляция и диссимиляция – это две противоположные, но взаимно связанные стороны единого процесса – обмена веществ. При нарушении ассимиляции и диссимиляции расстраивается весь обмен веществ. Непрерывный распад и окисление органических соединений возможны лишь тогда, когда количество

этих веществ в клетках постоянно пополняется. Поэтому при разработке пищевых норм учитываются калорийность пищевых продуктов: белков, жиров, углеводов с тем расчетом, чтобы расход энергии не превышал потребления.

Наряду с обменом органических веществ в организме человека осуществляется водный и солевой обмен. Эти вещества не являются источниками энергии и питательными веществами, но их значение для организма очень велико. Вода входит в состав клеток, межклеточной и тканевой жидкости, плазмы и лимфы. Общее ее количество в организме человека составляет 70%.

В клетках вода химически связана с белками, углеводами и другими соединениями. Она растворяет органические и неорганические соединения. Всасывание питательных веществ в кишечнике, их поглощение клетками из тканевой жидкости и выведение из клеток конечных продуктов обмена может осуществляться только в растворенном состоянии и при участии воды.

Вода – непосредственный участник всех реакций гидролиза.

Суточная потребность в воде взрослого человека 2,5-3 л. Эта потребность зависит от условий и температуры среды. Поступает вода в организм при питье и в составе пищи.

В тонком и толстом отделах кишечника вода всасывается в кровь, откуда она поступает в ткани, а из них вместе с продуктами распада проникает в кровь и лимфу.

Из организма вода выводится в основном через почки, а также кожу, легкие (в виде пара) и с калом. Обмен воды в организме тесна связан с обменом солей.

Минеральные вещества поступают в организм человека с пищей, откладываются в виде солей и входят в состав различных органических соединений. Так, железо включено в молекулу гемоглобина и участвует в транспортировке кислорода и диоксида углерода, йод – в состав гормона щитовидной железы, сера и цинк содержатся в гормонах поджелудочной железы.

Для кроветворения необходимы железо, кобальт, медь; соли кальция и фосфора входят в состав костей; калий и натрий создают определенную концентрацию ионов в клеточной мембране и по обе стороны от нее и т. д. Общее количество минеральных веществ в теле человека составляет около 4,5%. Все эти элементы поступают в организм с пищей и водой.

Железа много в яблоках, иода – в морской капусте, кальция – в молоке, сыре, брынзе, в яйцах и т. д. Человек нуждается в постоянном поступлении натрия и хлора. Натрий создает определенную концентрацию ионов в плазме, тканевой жидкости, хлор (составная часть соляной кислоты) – компонент желудочного сока.

Эти важнейшие элементы организм получает с поваренной солью.

Обмен белков. Белковые пищевые продукты – творог, нежирное мясо, рыба, яйцо и другие, попав в пищеварительный тракт, подвергаются механической и химической обработке. В желудке белок расщепляется до пептидов, а в двенадцатиперстной кишке – до аминокислот.

В тонком кишечнике аминокислоты всасываются в кровь и разносятся ко всем органам и тканям. В клетке из аминокислот синтезируются специфические для данной ткани белки. Так, в клетках мышц идет синтез белка миозина, в молочной железе'- казеина и т. д.

Часть белков, входящих в состав клеток органов и тканей, а также аминокислоты, поступившие в организм, но не использованные в синтезе белка, подвергаются распаду с освобождением 17,6 кДж энергии на 1 г вещества и образованием продуктов распада белка: воды, диоксида углерода, аммиака, мочевины и др.

Все продукты диссимиляции белка выделяются из организма в составе мочи, пота и частично с выдыхаемым воздухом. В запас белки не откладываются. У взрослого человека их синтезируется столько, сколько необходимо для компенсации распавшихся белков. При избытке белковой пищи она преобразуется в жиры и гликоген.

Потребность белков в сутки составляет 100-118 г. В детском организме синтез белков превышает их распад, что учитывается при составлении рационов питания.

Обмен углеводов. Углеводы, входящие в состав продуктов растительного происхождения, в организме человека расщепляются до глюкозы, которая поступает в кровь и разносится по всему телу. Содержание глюкозы в крови относительно постоянно и не превышает 0,08-0,12%.

Если глюкоза поступает в кровь в большем количестве, то этот избыток в печени превращается в животный крахмал – гликоген, который накапливается, а затем при необходимости снова распадается до глюкозы. При расщеплении 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж энергии.

Ее потребление увеличивается с возрастанием нагрузки при физической работе. Часть энергии используется для механической работы и служит источником тепла, другая часть идет на синтез молекул АТФ. При избытке углеводов в организме они превращаются в жиры.

Суточная потребность углеводов составляет 450-500 г. –

Обмен жиров. Жиры входят в состав растительной и животной пищи.

Часть синтезированного в организме жира откладывается в запас, другая часть поступает в клетку, где вместе с жироподобными веществами (липоидами) служит пластическим материалом, из которого строятся мембраны клеток и органоидов. Жиры- важный источник энергии.

При их окислении выделяются диоксид углерода, вода и освобождается энергия. Расщепление 1 г жиров сопровождается выделением 38,9 кДж энергии. Жиры могут синтезироваться в организме человека из углеводов и белков. Суточная потребность в них для взрослого человека 100 г.

Обмен жиров, белков и углеводов взаимосвязан. Отклонение от нормы обмена одного из этих веществ влечет за собой нарушение обмена других веществ. Например, при расстройстве обмена углеводов продукты их неполного распада нарушают обмен белков и жиров, расщепление которых тоже идет не до конца, с образованием ядовитых веществ, отравляющих организм.

Витамины (от лат. “вита” – жизнь) – органические соединения разнообразной химической природы, необходимые для нормального роста и развития организма. Они способствуют нормальному протеканию всех жизненных процессов в организме. Значение витаминов было доказано работами русского врача Н. И. Лунина в опытах над животными.

Заболевания, развивающиеся при недостатке витаминов в организме, называются авитаминозами. Здоровому взрослому человеку требуется в сутки всего несколько миллиграммов различных витаминов. Экспериментально было доказано, что витамины входят в состав ферментов, которые, являясь биологическими катализаторами, ускоряют обмен веществ.

При недостатке витаминов ферменты оказываются неполноценными, что приводит к нарушению обмена веществ. Витамины образуются в растительных организмах, но имеются и в продуктах животного происхождения. Обозначаются они заглавными буквами латинского алфавита: А, В, С, D, Е, К, РР, Н. Некоторые буквы, например В, охватывают целые группы: от B1 до B15.

Одни из них растворимы в жирах (А, D, Е), другие – в воде (В, С).

Важнейший из витаминов – витамин А. Его называют витамином роста, он участвует в окислительно-восстановительных реакциях обмена.

При нехватке в организме витамина А наблюдается сухость кожи, сухость роговицы глаза и ее помутнение. С недостатком витамина А связано нарушение сумеречного зрения (“куриная слепота”).

Наиболее богаты витамином А печень рыб, сливочное масло, молоко, морковь, абрикосы и др.

Витамин С, или аскорбиновая кислота, синтезируется в растениях и накапливается в шиповнике, лимоне, черной смородине, зеленом луке, плодах клюквы и др. В настоящее время разработан промышленный синтез витамина С. При его недостатке развивается цинга. Особенно чувствуется нехватка витамина С к весне (у человека появляется сонливость, усталость, апатия).

Витамин D играет важную роль в обмене кальция, фосфора и в целом – в процессе образования костей. При отсутствии витамина D соли кальция и фосфора не откладываются в костях, а выводятся из организма и поэтому кости, особенно у детей, размягчаются.

Под тяжестью тела ноги искривляются, на ребрах образуются утолщения – четки, задерживается развитие зубов. Наиболее богаты витамином D печень рыб, сливочное масло, икра, желток яйца. Растения содержат вещество, близкое к витамину D, – эргостерин, который под влиянием солнечных и ультрафиолетовых лучей переходит в витамин D.

Эргостерин находится в коже человека, поэтому для детей необходимо пребывание на солнце.

Витамины группы В (B1, В2, В6, B12 и др.) регулируют многие ферментативные реакции обмена веществ, особенно обмена белков, аминокислот, нуклеиновых кислот.

При их недостатке нарушаются функции нервной системы (например, болезнь бери-бери), желудочно-кишечного тракта (поносы), кроветворных органов (злокачественное малокровие) и др.

Эти витамины содержатся в печени млекопитающих и некоторых рыб, в почках, петрушке и др.

Авитаминозы, возникающие от недостатка витаминов, могут развиться как в случае нехватки одного из витаминов, так и нескольких из них. Расстройства здоровья человека возможны и при избытке витаминов.

Макро- и микроэлементы