Неорганические вещества клетки
Единство химического состава живой материи Макроэлементы (до 0,001%) А) 98%(от всех макроэлементов)- O,H, N, C Б)от 0,1 до 0,001%- K Mg Na Ca Fe S P Cl Микроэлементы (от 0,001 до 0,000001%)- Ионы тяжелых металлов, входящих в состав ферментов, гормонов и др.- B Co Cu Mo Zn J Br и др. Ультрамикроэлементы ( менее 0,000001%)- Их роль в организме не всегда установлена- U(уран) Au( золото) Hg (ртуть) Be(бериллий) Se (селен)
Биогенные элементы Биогенные элементы – химические элементы которые входят в состав клеток и выполняют биологические функции (H, O, N, C, P, S) Молекула серотонина, секретный код счастья
Содержание химических соединений в клетке Химическое соединение Содержание в клетке Вода 75-85% Белки 10-20% Жиры 1-5% Углеводы 0,2-2% Нуклеиновые кислоты 1-2% Неорганические вещества 1-1,5%
1. Ионная связь, которая образуется тогда, когда атом отдает другому атому один из нескольких электронов. В живых организмах важную роль играют три типа химических связей
2. Ковалентная связь, образующаяся при возникновении у двух атомов обобществленной пары электронов – по одному электрону от каждого атома.
3. Водородная связь, в образовании которой участвует водородный атом, соединенный с каким- нибудь другим атомом ковалентной полярной связью. В сравнении с ионной или ковалентной связью одиночная водородная связь – слабая. Она легко рвется, но множество таких связей способно породить силу, на которой в прямом смысле и «держится» все живое.
Вода – одно из самых распространенных веществ на Земле, она покрывает большую часть земной поверхности и входит в состав всех живых организмов. Вода
Среди веществ клетки на первом месте по массе стоит вода. Содержание воды в разных клетках колеблется от 60 до 98%. В клетках эмбриона %, в старых организмах – 60% Это зависит от типа клеток и интенсивности обмена веществ. Нейрон – 85% Кости – 20% Зубная эмаль – 10%
При потере большей части воды многие организмы гибнут, а ряд одноклеточных и даже многоклеточных организмов временно утрачивают все признаки жизни (анабиоз): При потере воды до 2% массы тела (1-1,5 л) появляется жажда, при утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние, При нехватке 10% появляются галлюцинации, нарушается глотание. При потере воды в объеме 12 % от массы тела, человек погибает. Высокое содержание воды в клетке - важнейшее условие ее деятельности.
Строение молекулы воды Вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода и при этом электронейтральна. Но электрический заряд внутри молекулы распределен неравномерно. Следовательно, частица воды – диполь.
Свойства воды довольно необычны и связаны с малыми размерами молекулы воды, с полярностью ее молекул и с их способностью соединяться друг с другом водородными связями.
Значение воды в клетке 1. Вода – хороший растворитель Вода превосходный растворитель полярных веществ (соли, сахара, простые спирты). Растворимые вещества в воде называются гидрофильными. Абсолютно неполярные вещества типа жиров или масел вода не растворяет и не смешивается с ними, поскольку она не может образовывать с ними водородные связи. Нерастворимые в воде вещества называются гидрофобными.
Продолжение. Значение воды в клетке 2.Транспортная. Вода обеспечивает передвижение веществ в клетку, из клетки, а также внутри самой клетки и организме. 3. Метаболическая. Вода является средой для всех биохимических реакций в клетке. а) реакции гидролиза б) В процессе фотосинтеза вода является донором электронов и источником атомов водорода. Она же является источником свободного кислорода. Фотолиз воды – расщепление воды под действием света до Н+ и О2
Продолжение. Значение воды в клетке 4. Структурная. а) Цитоплазма клеток содержит от 60 до 95 % воды. У растений вода определяет тургор клеток, а у некоторых животных выполняет опорные функции, являясь гидростатическим скелетом (круглые и кольчатые черви, иглокожие ).
Продолжение. Значение воды в клетке б) Вода участвует в образовании смазывающих жидкостей (синовиальная в суставах позвоночных; плевральная в плевральной полости, перикардиальная в околосердечной сумке) и слизей (которые облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей). Она входит в состав слюны, желчи, слез, спермы и др.
Продолжение. Значение воды в клетке Теплорегуляция. Вода обладает высокой удельной теплоемкостью. Это свойство обеспечивает поддержание теплового баланса организма при значительных перепадах температуры в окружающей среде. Кроме того, вода обладает высокой теплопроводностью, что позволяет организму поддерживать одинаковую температуру во всем его объеме.
Минеральные соли клетки Молекулы солей в водном растворе распадаются на катионы и анионы. СОЛЬ Диссоциация Ионы Положительно заряженные (катионы) К + Na + Ca 2+ Сl - HCO 3 - HSO 4 - Отрицательно заряженные (анионы)
Значение ионов солей Разность между количеством катионов и анионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе возникновения нервного и мышечного возбуждения. Разностью концентрации ионов по разные стороны мембраны обусловлен активный перенос веществ через мембрану, а также преобразование энергии.
Продолжение. Значение ионов солей Сцепление клеток между собой (Ca 2+ ) Буферность клетки – способность поддерживать pH на постоянном уровне (7,0) Ионы некоторых металлов являются компонентами многих ферментов, гормонов и витаминов (Fe в состав гемоглобина крови, Zn – гормона инсулина, Mg – в состав хлорофилла) Соединения азота, фосфора, кальция и др. неорганические вещества используются для синтеза органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и др.)