Mavzu: kimyoning asosiy tushuncha va qonunlari

2-AMALIY MASHG’ULOT


MAVZU: BIOGEN ELEMENTLAR KIMYOSI.


MAQSAD: Biogen elementlarni o’rganish.


Reja:
1. Sog’liqni saqlash va atrof muhit muhofazasida kimyoning o’rni.
2. Biogen elementlar kimyosi.
3. Zaruriy va zaharli elementlar.
4. Biogen elementlarning sifat reaksiyalari.

Tibbiy kimyo faning maqsadi. Inson xayoti tabiat bilan chambarchas bog’liq bo’lganidek, kimyo fani bilan xam uzviy bog’liq. Xayotimizning xar kuni kimyo, kimyoviy moddalar, kimyoviy xodisalar bilan hamohang kechadi. Nafas olishmizdan ovqatlanishimizgacha, sport bilan shug’ullanishimizdan davolanishimiz- gacha kimyo bilan to’qnashamiz.

Inson xayoti kimyo bilan chambarchas bog’liq ekan, tibbiyot xam kimyoviy xodisalar va kimyoviy moddalar bilan bog’liq holda timmiy kimyo fanining rivojlanib borishiga asos bo’lmoqda.
Gemoglobin organizmda qanday funksiya bajaradi? Gemoglobin har biri o’zida temir saqlovchi gem gruppa tutuvchi 4 ta polipeptid zanjirdan iborat bo’lib, o’pkada kislorod bilan birikadi. Gemoglobin kislorodni o’pkadan energiya hosil qilishda foydalanuvchi to’qimalarga tashiydi. Shundan keyin kislorod ajralishi bilanoq karbonat angidrid (CO₂) gemoglobinga birikadi va o’pkalarga tashilib, tashqi muhitga ajraladi.
Gemoglabin to'qimalarga kislorod, o'pkaga uglerod dioksidini tashish vazifasini bajaradi.
Nima uchun aspirin bosh og’rig’ini qoldiradi? Agar tananing biror sohasi og’risa, organizmda og’riq va yallig’lanish chaqiruvchi prostaglandin ishlab chiqariladi. Aspirin esa prostaglandin ishlab chiqarishni to’xtatadi va bu bilan yallig’lanish va og’riqni kamaytiradi.
Biogen elementlar va ularning xossalari. Yer qobig’idagi kimyoviy elementlarning tarqalishini geokimyo fani o’rganadi. Ele- mentlarning Yer qobig’ida va biosferada tarqalishini o’rganish XIX asrning boshlarida bos h- lanib, bu soxadagi izlanishlarga F.Klark, V.M.Goldshmidt, V.I.Vernadskiy, A.YE.Fersman kabi geoximiklar ulkan xissa qo’shdilar. Olib borilgan izlanishlar shuni ko’rsatdiki, tabiatda ma’lum bir qonuniyat mavjud bo’lib, unga ko’ra D.I. Mendeleyevning kimyoviy elementlar davriy sistemasidagi yengil elementlar yer qobig’ida, biosferada va xatto kosmosda ko’p tar- qalgan. Tartib raqami ortib borishi bilan ularning yer qobig’ida va biosferada tarqalishi ka- mayib boradi. Kimyoviy elementlarning yer qobig’i ob’yektlarida tarqalganlik darajasini ifodalash uchun klark tushunchasi mavjud. Ma’lum bir tabiiy sistemadagi elementlarning o’rtacha miqdori k l a r k deb atalib, bu terminni fanga ushbu soxadagi izlanishlarga asos sol- gan olim F.Klark sharafiga A.YE.Fersman kiritgan.
Geokimyoning bulimlaridan biri bo’lgan biogeokimyo fani - yer sharining tirik jonzotlar yashaydigan qismi gidrosfera (suv), litosfera (yer qobig’i) va atmosfera (xavo) qismlaridan tashkil topgan b i o s f e r a dagi kimyoviy elementlarning tarqalishi va tirik organizmlarda kechadigan biologik jarayonlardagi roli o’rtasidagi bog’liqlikni o’rganadi.
Yer qobig’ining 99% ini 9 ta element tashkil qiladi: O2 - 49%, Si - 27%, Al - 7.5%, Fe - 5%, Ca - 3%, K - 2.5%, Na - 2%, Mg - 2%, H2 - 1%. Qolgan 1% ni boshqa barcha elementlar tashkil etadi.
Tirik organizmlardagi biologik sistemalar tarkibiga kirib, biologik jarayonlarda bevosita ishtirok etadigan xamda fiziologik jixatdan ma’lum aktivlikka ega bo’lgan, katta xayotiy ax- amiyatga ega bo’lgan elementlar B I O G YE N E L E M E N T L A R deb ataladi. Ular or- ganizmda biologik suyuqliklarning bufer sistemalari, gemoglobin xamda mioglobin makromolekulalari, oqsillar, nuklein kislotalar, yog’’lar, vitaminlar, kofermentlar va boshqa moddalar tarkibida ionlar, tuzlar, kompleks birikmalar, biopolimerlar kabi ko’rinishlarda mavjud.
Tirik organizmlar asosini tashkil qiluvchi va metabolizm jarayonida bevosita ishtirok etuvchi organik moddalar tarkibidagi asosiy elementlar ORGANOGEN ELEMENTLAR deb ataladi. Organogen elementlarga S, N2, O2, H2, P va S kabi 6 ta element kiradi va organiz- mdagi biogen elementlarning 97.2% ni tashkil etadi. Birinchi raqamli organogen element bu albatta uglerod - C. Uglerod birikmalarining ko’pligi C atomlarining o’zaro mustaxkam ko- valent bog’lar xosil qila olishi bilan tushuntiriladi. O2 va H2 asosan C birikmalarining oksi- dlanishi va qaytarilishi jarayonlarini amalga oshiruvchi organogenlar deb qaraladi. Qolgan 3 ta organogen - N2, P, va S organizmdagi metabolitlar tarkibiga kirib turli xil biologik funksiyalarni bajaradi. Organogen elementlar uchun suvda eruvchan birikmalar xosil qilish xossasi xos bo’lib, bu xossa ularning tirik organizmlar tarkibida ko’p miqdorda bo’lishiga omil bo’la oladi. Shuningdek organogenlar uchun birikmalar tarkibida turli xil kimyoviy bog’lar (donor-akseptor, vodorod bog’lanish, Vander-Vals kuchlari) xosil qilish xossasi xam xosdir. Bu narsa biomolekulalarning tirik organizmlarda turli ko’rinishda mavjudligini xam aniqlab beradi.
Biogen elementlar qatorida ESSENSIAL ELEMENTLAR, boshqacha qilib aytganda «xayotiy zarur» elementlar xam mavjud. Bularga organizmdagi miqdori kam bo’lishiga qaramay o’ta muxim biologik axamiyatga ega bo’lgan ba’zi elementlar kiritiladi. Masalan fermentlar, kofermentlar va boshqa metabolitlar tarkibida mavjud bo’lgan Fe, Mg, Co, Zn, Mn, Mo, Ni, Cr, Cu, I2, Br2, F2 kabi elementlar.
Xozirda tirik organizmlarda 80 dan ortiq kimyoviy elementlar mavjudligi aniqlangan. Evolyutsiya davomida biogen elementlarning tabiiy tanlanishi turli xil omillar: elementlarn- ing yer qobig’ida tarqalishi, ular yadrolarining zaryadi (biogen elementlar asosan yengil el e- mentlardir), element birikmalarining suvda eruvchanligi (xayot suvdan boshlanganligini xisobga olinsa) va element atomlarining elektron tuzilishi (s-, p- va d-oilalariga mansubligi) ta’sirida sodir bo’lgan. Bu omillarning barchasi kimyoviy elementlarning biogenlik xususiyatini ta’minlashda o’ziga xos rol o’ynaydi. Yer qobig’ida va atmosferada ko’p tarqal- gan elementlar tirik organizmlarda xam ko’p tarqaladi degan fikrni inkor etishga yuqorida keltirilgan omillar yordam beradi. Masalan, kremniy Si yer qobig’ida eng ko’p tarqalgan el- ementlardan biri bo’lishiga qaramay uning organizmdagi miqdori judayam oz. Yoki al- yuminiy to’g’risida xam shunday fikrni aytish mumkin. Bunday nomutanosiblikka sabab shuki, kimyoviy elementlarning organizm tomonidan o’zlashtirilishi uchun ayni element bi- rikmalarining suvda eruvchanligi yaxshi bo’lishi kerak. K, Na, Mg, Ca, P, Cl kabi element- larning tabiiy birikmalari suvda eruvchan bo’lib, o’simlik, xayvon va odam organizmi tomonidan yaxshi o’zlashtriladi. Kremniy va alyuminiyning tabiatda ko’p tarqalgan birikma- lari SiO2 va Al2O3 lar suvda deyarli erimaydi. Shuning uchun ularning tirik organizmlar tomonidan o’zlashtrilishi qiyin va organizmdagi miqdori judayam oz.
D.I.Mendeleyevning elementlar davriy sistemasida uglerod va kremniy bir guruxda joy- lashgan va ko’p xossalari jixatdan bir-biriga o’xshash. Biosferada C ga nisbatan Si ancha ko’p tarqalgan. Lekin C suvda yaxshi eruvchan gaz xolidagi tabiiy birikma - CO2 ko’rinishida mavjud bo’lish xususiyatiga ega bo’lib, barg orqali o’simliklar organizmiga kiradi va quyosh nuri ta’sirida xlorofil ishtirokida suv bilan ta’sirlashib, monosaxarid - glyu- kozaga aylanadi. Glyukoza esa tirik organizmlar asosini tashkil qiladi. Kremniy SiO2 ko’rinishida tirik organizmlar tomonidan qiyin o’zlashtiriladi. Bu narsa tirik organizmlar tar- kibida C ning Si ga nisbatan ancha ko’p tarqalganligiga omil bo’la oladi.
Kimyoviy elementlarning o’simlik, xayvon organizmi, ular orqali odam organizmi tomonidan yaxshi o’zlashtirilishini ayni elementlarning kompleks birikmalar xosil qilish, bi- rinchi navbatda tuproqda ko’p bo’lgan organik birikmalarning parchalanish maxsulotlari (amino- va oksokislotalar, fenol tipidagi birikmalar) bilan kompleks birikmalar xosil qila olish xususiyatlari xam beligilaydi. Masalan, tabiatda Cu va Zn titan - Ti va alyuminiy - Al larga nisbatan ancha kam tarqalgan, lekin tirik organizmlarda mis va ruxning miqdori titan va alyuminiy miqdoridan 100 marta ortiq. Bunga sabab mis va ruxning tuproqdagi a- aminokislotalar bilan ancha barqaror va suvda yaxshi eruvchan kompleks birikmalar xosil qilishidir. Titan va alyuminiy bunday birikmalar xosil qilmaydi va shuning uchun ular o’simliklar tomonidan o’zlashtirilmaydi.
Ba’zi o’simliklar kimyoviy elementlarning yiguvchilari xisoblanadi (masalan dengiz karamida juda ko’p yod yigiladi). Tabiatda shunday mikroorganizmlar borki ular ko’plab el- ementlarning yer qobig’idagi aylanishini boshqarishda ishtirok etadi. Ba’zi mikroo rganizmlar kobalt, mis, rux, yod kabi elementlarni o’zida yig’adi, ba’zilari esa tabiiy rudalar tarkibidagi mis, rux, uran, temir kabi elementlarni metal xoligacha qaytarish xususityaiga ega. Bu soxada ruda va gidrogeologik mikrobiologiya fani rivojlanib bormoqda. Masalan, Metallogenium deb nomlanuvchi mikroorganizmning rivojlanish davrida temir va marganets gidroksidlarini oksidlash xususiyati borligi aniqlangan.
Biogen elementlar ularning organizmdagi miqdoriga ko’ra shartli ravishda 4 ta guruxga bo’linadi:
1) Makrobiogen elementlar - odam tanasida 1 % dan ortiq bo’lgan elementlar bo’lib, ular biopolimerlar (tirik organizmlar tarkibidagi yuqori molekulyar birikmalar - oqsil, nuklein kislota, yog’’ va uglevodlar) ning asosiy tarkibiy qismi xisoblanadi. Makroel ement- larga O2 (70 kg li odam massasining 62% ini tashkil etadi), C (21%), H2 (10%), N2 (3%), Ca (2%) va P (1%) kiradi. Ulardan H2 va Ca s-oila elementlari bo’lsa, O2, N2, C va P p-oila el- ementlari xisoblanadi.
2) Oligobiogen elementlar - odam tanasida 0.01 - 1% oralig’ida bo’lgan elementlar bo’lib, qonning, xujayra ichidagi va xujayralararo suyuqliklarning xamda boshqa biologik suyuqliklarning elektrolit muxitini tashkil qiladi. Ularga K, Na, Mg kabi s - oila elementlari va S, Cl2, Cu, Te kabi p - oila elementlari kiradi.
3) Mikrobiogen elementlar - odam tanasidagi miqdori 0.01% dan kam bo’lgan ele- mentlar xisoblanib, fermentlar va ularning aktiv markazlari tarkibiga kiradi xamda ko’plab
biokimyoviy jarayonlarning borishini boshqarishda muxim rol o’ynaydi. Ularning asosiylari Fe, Mn, Co, Cu, Mo, Ni, Zn kabi d - oila elementlari va p - oila elementlaridan F2, Br2, va I2 lardir. Dastlabki 7 element organizmda komplekslar: metallofermentlar va metalloproteidlar xolida mavjud bo’ladi. Agar xozirda 700 dan ortiq fermentlar borligi aniqlangan bo’lsa, ulardan 120 dan ortig’i metallofermentlar ekanligi isbotlangan. Mikrobiogen elementlar or- ganizmda juda oz miqdorda bo’lishiga qaramay ular almashinuvining buzilishi turli xil kasa l- liklarga olib keladi.
4) Biogenlik xususiyati aniqlanayotgan elementlar. Bu guruxga fiziologik aktivligi, bi- ologik roli xamda bevosita biologik ob’yektlarda mavjudligi ma’lum bo’lgan yoki ayni is hlar ustida izlanishlar olib borilayotgan Ag, Au, Hg, Pb, W, Bi, Ba, Sc, Nd, Tl, Rb kabi element- lar kiradi. Masalan Ag, Au kabi elementlarning antibakteritsid ta’siri ma’lum bo’lsada, ular n- ing biror organda mavjudligi aniqlanmagan, Hg, Pb, W kabi elementlarning biologik organ- larda mavjudligi aniqlangan, lekin ularning biologik roli, biologik jarayonlarda qanday vazi- fani bajarishi xozircha aniqlangan emas.