4. Элементы-органогены. Влияние органогенов на свойства биогенных соединений.

ОРГАНОГЕНЫ — исторически сложившееся название углерода, водорода, кислорода и азота как основных элементов, входящих в состав растительных и живых организмов. Как известно в настоящее время, в состав многих природных соединений входят еще фосфор, сера и некоторые металлы.

Углерод. Этому элементу принадлежит наиглавнейшая роль в образовании биосистем. Атомы углерода, благодаря особенностям строения наружной электронной оболочки, образуют крепкие и энергоемкие связи – простые, двойные или тройные. Они связываются между собой в линейные, разветвленные и циклические структуры. Присоединяя к себе гетероатомы, образуют замкнутые гетероциклы. Среди гетероциклов существует большое количество биологически-активных соединений. Входит в состав многих органических (спирты,кислоты и т.д.) и неорганических веществ (CO2, CO), необходимых для жизнедеятельности животных организмов.

Монооксид углерода или угарный газ (СО) – это бесцветный, очень ядовитый газ, который образуется при неполном сгорании разных видов топлива. С гемоглобином крови от образует стойкое комплексное соединение карбогемоглобин, которое в отличие от гемоглобина не способна переносить кислород от легких в ткани.

Но в микроколичествах цианид-ионы образуются в организме и используются им для построения некоторых биоструктур, например, цианокобаломина (витамина В₁₂). В молекуле этого витамина цианид-ионы выполняют роль лигандов( ионы, располагающиеся вокруг центрального-

хирального-атома в результате образования координационной связи)

В огранике входит в состав и является составным компонентом углеродного скелета, на основе которого, путем присоединения по кратным связям или отщепления атомов и их комплексов, образуются все важнейшие вещества клеточных структур, органов и организма в целом, регуляторы гомеостаза и др.

Водород (Н) и Кислород (О). Основная масса этих элементов находится в виде ковалентных соединений с другими неметаллами – углеродом, азотом, фосфором, серой в составе биологически активных веществ, поскольку входят в состав углеводов, белков и жиров. Поскольку атомы водорода являются донорами електронов, они участвуют во всех окислительно-восстановительных реакциях в организме. Энергия этих электронов используется на образование таких високоэнергетических соединений как молекулы АТФ, АДФ и др. Также, протоны водорода играют важную роль в поддержании кислотно-основного равновесия в организме, катализируют реакции окисления молекул пищевых продуктов, принимают участие в переваривании пищи, поскольку входят в состав соляной кислоты – важного компонента желудочного сока.

Наиболее важное значение для фцнкционирования биосистем имеет кислород. Как элемент-органоген он входит в состав огромного числа кислородсодержащих органических биомолекул – белков, жиров, фосфолипидов, нуклеиновых кислот, ферментов, витаминов и т.д. Кислород принимает участие во всех обменных процессах, происходящих на клеточном уровне. Во всех окислительных реакциях он выступает в роли окислителя, то есть акцептором электронов. 

Кислород необходим для осуществления одного из наиважнейших процессов – дыхания. Это сложный многоступенчатый процесс. Химизм его заключается в следующем. Кислород, поступая из легких в кровь с гемоглобином, в виде оксигемоглобина, преносится в ткани и клетки, где происходят множественные процессы окисления органических веществ.

Таким образом, кислород и водород являются носителями окислительно-восстановительных реакций в организме. Они играют важную роль в обмене энергии и веществ, поскольку основное количество энергии в организме вырабатывается за счет окислительно-восстановительных процессов, которые называют биологическим окислением.

Азот. Входит в состав молекул огромного количества биологически активных веществ – белков, витаминов, гормонов, нуклеиновых кислот и др. Общее содержание азота в организме человека составляет 3,1% по массе. Он обязательно является составляющей всех белковых молекул, играет огромную роль в обмене веществ. Входит в состав гетороцикличных соединений, которые являются компонентами аминокислот инуклеиновых кислот – ДНК, РНК. Оксид азота, который является продуктом распада азотной и азотистой кислот является в организме человека регулятором сердечно-сосудистой дестельности и поддерживает тонус кровеносных сосудов. Биологический процесс связывания атмосферного азота до аммиака осуществляется под действием фермента нитрогеназы. Этот процесс является очень важным, поскольку фиксация азота является необходимым условием существования жизни.

Сера. В живых организмах сера входит в состав аминокислот (цистеин, цистин, метионин), белков, липидов, в состав некоторых витаминов (В₁ , В₁₂ и др.) , а также биорегуляторов – (инсулин). функцуия этого элемнта состоит в его способности образовывать связи типа – S – S – в составе полипептидных цепочек протеинов. Эти дисульфидные мостики помогают в постоении пространственной конфигурации молекул белков и являются условием их нормального функционирования.

Фосфор.  В виде фосфат-ионов, он входит в сосав нуклеотидов, которые являются мономерными единицами нуклеиновых кислот (РНК, ДНК). Нуклеозиды, взаимодействуя с фосфорной кислотой, образуют моно-, ди- и триаденозинфосфаты (АМФ, АДФ, АТФ). Фосфор является основным компонентом минеральной основы костной ткани и зубов, а также зубной эмали.