ეს საინტერესოა

სტატიის ავტორი- 128-ე საჯარო სკოლის წამყვანი ქიმიის მასწავლებელი

 დალი ამირანის ასული გულაია

                             სიცოცხლის ქიმია

სტატია დახმარებას გაუწევს პედაგოგებს ორგანულ ქიმიაში ცილების შესწავლის პროცესში,ასეთი მიდგომით ცილების განხილვა მოსწავლეებს მისცემს  საშუალებას უფრო ნათლად წარმოიდგინონ,  ორგანიზმში მიმდინრე   სასიცოცხლო პროცესები ქიმიური რეაქციებია.დაავადების მიზეზები და მათი მკურნალობა სწორედ ქიმიურ რეაქციებს უკავშირდება.მასწავლებელს გაუადვილებს ქიმიით დაინტერესებულ მოსწავლეებთან ამ საკითხების განხილვას.

                ქიმიური პროცესები ცოცხალ ორგანიზმებში

ნაშრომში განხილულია მედიცინის ზოგადქიმიური ასპექტები, კერძოდ მაკრო და მიკრო ელემენტების როლი ცოცხალი ორგანიზმების ცხოველქმედებაში.

    ზოგიერთი ელემენტის გავლენა განისაზღვრება  არა მარტო თითოეულ ორგანიზმზე არამედ გავლენას ახდენს  მომავალ თაობებზე. აქედან გამომდინარე ჯანმრთელ ორგანიზმზე ნივთიერებათა შესაძლო მოქმედების ცოდნა აუცილებელია არა მარტო ექიმებისთვის არამედ ყველა ადამიანისთვის.

ცოცხალი ორგანიზმის უჯრედებში გვხვდება რამდენიმე ათასი ნივთიერება, რომლებიც მონაწილეობენ სხვადასხვა სასიცოცხლო პროცესებში. უჯრედის შედგენილობაში შედის პერიოდული სისტემის ელემენტების უმრავლესობა. საინტერესოა, რომ ბაქტერიების, სოკოების, მცენარეების, ცხოველების უჯრედების შედგენილობა ადამიანის უჯრედის შედგენილობის მსგავსია.

ცოცხალი ორგანიზმების ქიმიური შედგენილობა მჭიდრო კავშირშია დედამიწის ქერქის და ოკეანეების ქიმიურ შედგენილობასთან. რაც უფრო მცირეა ქიმიური ელემენტების ატომური ნომერი მით მეტია მისი შემცველობა ორგანიზმში.

ცოცხალი სისტემების საფუძველს მხოლოდ ექვსი ელემენტი შეადგენს. ეს ელემენტებია:

ელემენტი	შემცველობა ადამიანის ორგანიზმში
ნახშირბადი (C)	21%
წყალბადი (H)	9.7%
ჟანგბადი (O)	62.4%
აზოტი (N)	3.1%
ფოსფორი (P)	0.95%
გოგირდი (S)	0.16%

ამ ელემენტებს ორგანოგენებს უწოდებენ. ორგანოგენები ძირითადად წარმოქმნიან წყალში ხსნად ნაერთებს, წყლის შემცველობა ცოცხალ ორგანიზმში 60% აღემატება.

ორგანოგენებთან ერთად უშუალოდ ნივთიერებათა ცვლაში მონაწილეობას ღებულობს კიდევ ათი ელემენტი მათ ,,სიცოცხლის მეტალებს’’ უწოდებენ. ეს ელემენტებია:

ელემენტები	70კგ მასის მქონე ადმიანის ორგანიზმში ელემენტების შემცველობა (გ)
Ca	1700
K	250
Na	70
Mg	42
Fe	5
Zn	3
Cu	0.2
Mn	0.1
Co
Mo

ორგანიზმში თავისუფალი კატიონების სახით გვხვდება მხოლოდ ნატრიუმი და კალიუმი ; კალციუმი და მაგნიუმი როგორც თავისუფალი კათიონების, ისე ბმული ბიოკომპლექსების სახით, ხოლო დანარჩენი ექვსი მეტალი მხოლოდ ბიოკომპლექსების სახითაა.

არსებობს ბიოგენური ელემენტების კლასიფიკაციის სხვადასხვა კრიტერიუმები ორგანიზმში მათი შემცველობის მიხედვით ელემენტები იყოფა სამ ჯგუფად:

1)      მაკროელემენტები, რომელთა შემცველობა ორგანიზმში 10^-2 %-ზე მეტია (O, C, H, N, P, S, Ca, Ma, Na, Cl)

2)      მიკროელემენტები, რომელთა შემცველობა ორგანიზმში 10^-3 % ის ფარგლებში მერყეობს ( I, Cu, Ag, F, Br, Sr, Ba, Co და სხვ.)

3)      ულტრა მიკრო ელემენტები , რომელთა შემცველობა ორგანიზმში 10^-5 % ზე ნაკლებია (Hg, Au, U, Th, Ba)

ესენციური (სიცოცხლისათვის აუცილებელი) 24 ელემენტის ბიოგენურობა დამტკიცებულია.

სიცოცხლისათვის აუცილებელი ელემენტების გარდა ორგანიზმი შეიცავს ბუნებაში გავრცელებულ მრავალ ელემენტს. მათი ნაწილი ორგანიზმისათვის უსარგებლოა. მაგრამ უვნებელია, ნაწილი კი მავნეა. ამიტომ არაბიოგენური ელემენტებიდან ცალკე გამოყოფენ ტოქსიკურ ელემენტებს (Cd, Pb, Hg, Be, Te) ; თუმცა უნდა აღინიშნოს, რომ ზოგიერთ მათგანს უმცირესი დოზებით ესენციურ ელემენტებად განიხილავენ. მაგ. დარიშხანის მიკროკონცენტრაცია ბიოსტიმულატორია. ამრიგად არ არსებობს ტოქსიკური ელემენტები, არამედ არსებობს ტოქსიკური დოზები. ელემენტები მცირე დოზებით შეიძლება იყოს წამალი, ხოლო დიდი დოზით საწამლავი.

ქიმიური ელემენტების ბიოლოგიური როლი ადამიანის ორგანიზმში ძალზე მრავალფეროვანია, კლასიფიკაცია ხდება მათი როლის მიხედვით ცოცხალ ორგანიზმებში:

1)      ფუნქციონალური როლი : ა) ორგანოგენები (C, H, O, N, P, S)

 ბ) ელემენტები რომლებიც ქმნიან ელექტროლიტურ ფონს (Na, K, Ca, Mg, Cl)

გ) ელემენტები რომლებიც არეგულირებენ ბიოქიმიურ პროცესებს რომლებიც შედის ფერმენტებისა და ჰორმონების შედგენილონაში (Fe, Cu, Mn)

2)      ორგანიზმებში ელემენტების კონცენტრაციის მიხედვით: გამოვლენილია არაერთი დაავადება, რომელიც უკავშირდება სხვადასხვა ბიოგენური ელემენტების სიჭარბეს ან უკმარისობას.

აქედან გამომდინარე, ქიმიური ელემენტების ბიოლოგიური როლის შესწავლა  ხელს უწყობს ახალი სამკურნალო პრეპარატების შექმნას და მათი დოზირების ოპტიმალური რეჟიმების შემუშავებას, როგორც  სამკურნალო,ისე პროფილაქტიკური      მიზნით.

ორგანიზმის ნორმალური ფუნქციონირებისათვის ორგანიზმში შენარჩუნებული უნდა იყოს მიკროელემენტების შემცველობის ოპტიმალური დონე: ,,მიკროელემენტური ჰომეოსტაზი’’.

          ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები

   ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებებია: ფერმენტები, ვიტამინები, ჰორმონები.

ფერმენტები მონაწილეობენ ორგანიზმში საკვების გადამუშავების პროცესში. ცილების სინთეზის და დაშლის პროცესებში. მონაწილეობენ სუნთქვის და ნერვულ და ფსიქიურ, გამრავლების პროცესებში. ფერმენტების გარეშე არ არსებობს სიცოცხლე. ადამიანის მრავალი დაავადების მიზეზი სწორედ ფერმენტული პროცესების დარღვევაა.

    ვიტამინებიც ბიოლოგიურად აქტიური ორგანული ნივთიერებებია, რომლებიც მონაწილეობენ ნივთიერებათა ცვლის პროცესებში მცირე დოზებით. ვიტამინები ზრდის იმუნიტეტს, ხელს უწყობს ტოქსიკური ნივთიერებების გამოდევნას ორგანიზმიდან.

ჰორმონები ნივთიერებებია, რომლებიც გამომუშავდება შინაგანი სეკრეციის ჯირკვლებში და ზოგიერთ უჯრედში გადადის სისხლში და მიეწოდება მთელ ორგანიზმს და იწვევს ორგანიზმის ბიოლოგიურ გააქტიურებას. ჰორმონები არ მონაწილეობენ უჯრედში მიმდინარე ქიმიურ პროცესებში.

ცოცხალ ორგანიზმში მიმდინარე მნიშვნელოვანი ქიმიური   რეაქციები                                                                      

      ცოცხალ ორგანიზმებში მიმდინარეობს სხვადასხვა ტიპის ქიმიური რეაქციები: პროტოლიტური, ჰეტეროგენური, ჟანგვა-აღდგენითი და კომპლექსწარმოქმნის პროცესები.

პროტოლიტური რეაქციების მიმდინარეობის დროს ხდება პროტონის გადატანა მჟავიდან ფუძეზე. მაგ CH3COOH+H2O    CH3COO^-+H30⁺

პროტოლიტურ რეაქციებს მიეკუთვნება ფუძეების და მჟავების ურთიერთქმედება, ასევე ჰიდროლიზის და გამხსნელის იონიზაციის პროცესები. ეს რეაქციები უდიდეს როლს ასრულებენ ცოცხალ ორგანიზმში. საკვები ნივთიერებების შეთვისების დროს ხდება ცილების ცხიმების და ნახშირწყლების ჰიდროლიზი.

ჰეტეროგენული პროცესები მიმდინარეობს სხვადასხვა ფაზაში მყოფ ნივთიერებებს შორის. ასეთი პროცესები ხდება ძვლოვანი ქსოვილების წარმოქმნისას და თირკმელების კენჭოვანი დაავადებების დროს.

კომპლექსწარმოქმნის რეაქციები დიდ როლს ასრულებს ადამიანის ორგანიზმში. ამინომჟავები, ცილები, ნუკლეინმჟავები, ვიტამინები, ჰორმონები აქტიურ ლიგანდებს წარმოადგენენ და უკავშირდებიან ბიომეტალების კატიონებს. შედეგად წარმოიქმნება კომპლექსური ნაერთები, რომლებიც ასრულებენ სხვადასხვა ბიოლოგიურ ფუნქციებს. კომპლექსნაერთის მაგალითია ქლოროფილი, რომელიც უდიდეს როლს ასრულებს ფოტოსინთეზის პროცესში. ასევე ჰემოგლობინი, რომელიც უდიდეს როლს თამაშობს ორგანიზმში სწორედ ჰემოგლობინით ხდება ჟანგბადის მიწოდება ქსოვილებში.

უკანასკნელ წლებში სულ უფრო მეტად იზრდება გარემოს დაბინძურება ტოქსიკური ელემენტებით (Pb,Hg, Cd) ეს მეტალები ორგანიზმში იწვევენ არა მარტო მეტაბოლური პროცესების მოშლას, არამედ ძალზე მძიმე ინტოქსიკაციას, ავთვისებიან დაავადებებს და სხვა.

     პათოლოგიური პროცესების ქიმიზმი შეიძლება აიხსნას შემდეგნაირად: აღნიშნული მძიმე მეტალების იონები ურთიერთქმედებენ ორგანიზმში არსებულ კომპლექებთან. პირობითად ორგანიზმში არსებულ კომპლექს თუ გამოვსახავთ MბLბ- რაც ნიშნავს ბიოგენური მეტალი დაკავშირებულია ბიოგენურ ლიგანდთან. ინტოქსიკაციის შემთხვევაში ტოქსიკური მეტალი Mტ უკავშირდება ბიოლიგანდს  დაბიოგენური მეტალი  გამოძევდება ორგანიზმიდან. პროცესი სქემატურად ასე შეიძლება გამოისახოს:   MბLბ+ Mტ         MტLბ+Mბ  თუ  MტLბ  შემცველობა ჭარბობს ორგანიზმში არსებული კომპლექსის MბLბ  შემცველობას , მაშინ ტოქსიკური მეტალი გროვდება ორგანიზმში და იწყება ტოქსიკოზი. ტოქსიკოზი შეიძლება გამოიწვიოს არა მარტო ტოქსიკურმა მეტალებმა, არამედ ბიოგენური მეტალების სიჭარბემ და ნაკლებობამ, ან ორგანიზმში ტოქსიკური ლიგანდების წარმოქმნამ, რომელიც შეიძლება ორგანიზმში გაჩნდეს ზოგიერთი ცილოვანი ნივთიერების დაშლით. ასეთი ლიგანდები ბოჭავს ორგანიზმში არსებულ სპილენძის იონებს, რომელიც აუცილებელია სასიცოცხლო ფერმენტების წარმოქმნისათვის, თუ მოხდა ამ ფერმენტების წარმოქმნის ბლოკირება, ორგანიზმში ვითარდება პათოლოგიური პროცესები.

ტოქსიკურ მეტალთა იონებისგან ორგანიზმის დეტოქსიკციას ახდენენ ისევ კომპლექსნაერთების წარმოქმნით. ორგანიზმში შეჰყავთ ისეთი ლიგანდები, რომელიც უფრო მდგრად კომპლექსებს წარმოქმნიან ვიდრე MტLბ. ამ დროს ტოქსიკური მეტალი უკავშირდება ორგანიზმში შეყვანილ ლიგანდს, წარმოქმნის უფრო მდგრად კომპლექსს და გამოიყოფა ორგანიზმიდან.

   ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები უდევს საფუძვლად ნივთიერებათა ცვლის მეტაბოლიზმის პროცესებს ცოცხალ ორგანიზმში, როგორც ვიცით ჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ხდება ელექტრონების გადანაცვლება რეაგენტებს შორის. აერობული მეტაბოლიზმის პროცესებში ძირითადი მჟანგავია, მოლეკულური ჟანგბადი რომელიც სუნთქვის შედეგად ხვდება ორგანიმში, ხოლო აღმდგენი- ორგანული ნაერთი, საკვები ნივთიერებები, ხოლო ანაერობული მეტაბოლიზმის პროცესებში მჟანგავიც და აღმდგენიც ორგანული ნაერთებია. სხვადასხვა ელემენტების გავლენას ცოცხალ ორგანიზმზე უდიდესი მნიშვნელობა აქვს, არა მარტო მკურნალობისთვის, არამედ პროფილაქტიკისათვის. მედიცინის შემდგომი განვითარება დაკავშირებულია სწორედ ამ მიმართულებასთან. დღითი დღე იზრდება ინფორმაცია და ნათელი ხდება, რომ ზოგერთ მეტალთა იონების შემცველობა პირდაპირ კავშირშია საუკუნის ისეთ დაავადებებთან, როგორებიცაა კიბო და გულსისხლძარღვთა დაავადებანი.

           გამოყენებული ლიტერატურა:

1)სამედიცინო ქიმია       ბადრი არზიანი.გამომცემლობა იტელექტი

2)Органическая  химия     Р Морисон  გამომცემლობა „МИР

                                              Р Боид

3) химия     Н Кузнецова  Т Литвинова    А Левкин

გამომცემლობა Вентана-Граф