MOOC: Söömisest, joomisest ja informatsioonist

1.1. Biolemendid

Selle temaatika omandamisjärgselt peaksite oskama analüüsida:

Mis on inimkeha jaoks essentsiaalsed makro– ja mikrobioelemendid?
Makro– ja mikrobioelementide põhirolle inimkehas seostatuna kliinilise infoga.
Probleeme, mille põhjustab konkreetse makro– ja mikrobioelemendi kestev defitsiit või liigsus ning makro– ja mikrobioelemendi tõenduspõhise lisamanustamise vajadusi.

Meeldejätmiseks:

Eestimaal normaalse segatoitumise korral essentsiaalsete bioelementide defitsiiti ei kujune
Krooniline alkoholi tarbimine takistab enamike biomineraalide imendumist
Naatriumi ja kloori on meis rohkem rakust väljas ja kaaliumi vastupidi rohkem rakus sees
Üle maailma kõige enam esinevad bioelementide defitsiidid on Fe, I, Se ja Zn defitsiidid

Elementaarkoostis on elava ehituse/talitluse alus. Elavast leitud üle 70 keemilise elemendi hulgas on talitlusteks vajalik miinimum 27 bioelementi, mis jaotuvad inimkeha puutuvalt järgmiselt.

Põhibioelemendid (H, C, O, N, P, S): biomolekulides aatomitena ja nende kombinatsioonidest koosnevad biomolekulid;
Essentsiaalsed makrobioelemendid (vajatakse üle 100mg päevas): täidavad biofunktsioone valdavalt ioonsel kujul (Ca²⁺, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Cl^–).
Essentsiaalsed mikrobioelemendid (Fe, Cu, Zn, Mn, Co, I, Mo, V, Ni, F, Cr, Se, Si, Sn, B, As): hädavajalik mikrobiogeensete elementide miinimum.

Inimkeha põhibioelemendid

Põhibioelementideks on H, C, O, N, P, S (moodustavad 96…98% elusorganismide elementaarkoostisest, nende baasil formeeruvad biomolekulid, raku orgaaniline aine). Kuue mittemetallilise bioelemendi evolutsiooniline “eelistatus” biofunktsioonideks tuleneb põhiliselt sellest, et:

nad annavad kergesti kovalentseid sidemeid välimise elektronkihi iseärasuste tõttu (tugevad sidemed tagavad biomolekulide ehitusstabiilsuse) ning kaksiksidemete (O, C, N) või kolmiksidemete (C) võimalus on aluseks biomolekulide mitmekesisusele ja reaktsioonivõimele;
nendest inimkehas moodustunud vesilahustuvad anorgaanilised ühendid (CO₂, NH₃) on kergesti kasutatavad/väljutatavad.

Süsinik (C)

Inimkehas (70kg) on umbes 15kg süsinikku. Juhtroll põhibioelementide seas tuleneb sellest, et:

C-aatom võib anda neli ensümaatiliselt sünteesitavat/lõhustatavat kovalentset sidet kas teiste elementide aatomitega või C-aatomitega;
C-aatom moodustab üksik-, kaksik- ja kolmiksidemeid (biomolekulide mitmekesisus!);
C-aatomid moodustavad lineaarseid (valgud, nukleiinhapped), hargnevaid (glükogeen, amülopektiin) ja tsüklilisi struktuure (steroidid);
C-aatomi “tetraeedrilisus” on aluseks biomolekulide konfiguratsioonile.

Hapnik (O)

Inimkehas (70kg) on seda umbes 46kg. Kudedesse jõudnud hapnikust umbes 95% läheb biomolekulide lõhustumiseks, et salvestada metaboolset energiat (peamiselt ATP) vormis. Umbes 5% hapnikust kulub vajalike reaktiivsete hapnikuosakeste tekkeks.

Vesinik (H)

Inimkehas (70kg) on seda umbes 7kg. Tema tähtsus on vesiniksidemete andmises vesinikuaatomi ja vesinikust elektronegatiivsema elemendi aatomite (hapnik, lämmastik) vahel biomolekulides. Vesiniksidemed on valkude ja nukleiinhapete kõrgemate struktuuritasemete stabiilsuse aluseks.

Lämmastik (N)

Inimkehas (70kg) on seda umbes 2kg (aminohapetes, nukleotiidides/nukleiinhapetes, heterotsüklilistes lämmastikuühendites). Biomolekulides on lämmastik süsinikskeletti täiendav, mitmekesistav (nt aromaatsetes struktuurides) ja reaktiivsust tõstev element.

Fosfor (P) ja väävel (S)

Inimkehas (70kg) on ligikaudu 0,7kg fosforit. Ta osaleb makroergilistes sidemetes (ATP), teda leidub nukleotiidides/nukleiinhapetes, fosfolipiidides, süsivesikute fosfoestrites ja mitmetes koensüümides. Tema soovitatav ööpäevane vajadus on ligikaudu võrdne kaltsiumi omaga.

Inimkehas on umbes 0,175kg väävlit (rohkesti naha, küünte, juuste valkudes). Biomolekulides on ta aminohapete (tsüsteiin, metioniin), glutatiooni, koensüüm A, vitamiinide B₁ ja H, hepariini jne koostises. Kahe tsüsteiinimolekuli tioolrühmast tekkiv -S-S- side (disulfiidside) osaleb paljude valkude/ensüümide sekundaar- ja tertsiaarstruktuuri tagamises.