Химический состав клетки. Неорганические вещества.

В состав клеток всех организмов входят в основном одни и те же элементы, хотя их количество может быть разным. Из таблицы Менделеева 24 элемента встречаются в клетках постоянно. Четыре элемента относятся к органогенам: кислород, водород, углерод и азот. Химические вещества в составе живых организмов делятся на:

• органические
• неорганические

Неорганические вещества (вода и минеральные соли) – это вещества, входящие в состав и неживых, и живых тел.

Органические вещества образуются только в живых организмах. К ним относятся белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), витамины, аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), гормоны.

Свойства и функции воды

Количество воды в клетках разного типа колеблется в разных пределах. В клетках эмали зубов ее около 10%, а в клетках зародыша—более 90%, с возрастом ее становится меньше, в теле медузы воды - до 98%. Но в среднем в многоклеточном организме вода составляет около 80% массы тела. Содержание воды в различных тканях зависит от их обменной активности.

Например, в сером веществе мозга воды до 80%, в клетках печени - 70%, а в костях - до 20%.

По отношению к воде все вещества клетки делятся на:

• гидрофильные (хорошо растворимые в воде) – сахара, многие минеральные соли, аминокислоты, водорастворимые витамины (витамин С, витамины группы В);
• гидрофобные (нерастворимые в воде) – липиды (жиры, масла, воск, стероиды и др.), полисахариды, ДНК, РНК, многие белки, жирорастворимые витамины (А, Д, Е, К)

Свойства воды:

• полярность молекул (атом кислорода заряжен отрицательно, водорода – положительно);
• три состояния (жидкое, газообразное, твердое)
• обладает большой теплоемкостью и теплопроводностью;
• способность к ионизации, когда они расщепляются на ионы водорода и гидроксила. Между молекулами воды и ионами устанавливается динамическое равновесие: H2O - H+ + OH-.

Все эти свойства позволяют выполнять различные функции.

Функции воды:

1. Универсальный растворитель и среда для физиологических процессов (химических реакций).
2. Обеспечивает транспорт веществ в клетке и организме (передвижение растворенных в воде веществ от корня к листьям происходит за счет капиллярных свойств воды).
3. Участвует в терморегуляции, охлаждая тело при испарении, обеспечивает равномерное распределение теплоты между тканями и органами организма через кровообращение, движение лимфы, циркуляцию жидкости в полости тела у животных, движение растворов по телу растений.
4. Влияет на физические свойства клетки: упругость, тургор, изменение объема.
5. Источник кислорода, выделяемого при фотосинтезе (в результате фотолиза).
6. Водные растворы определенных соединений служат смазкой, которая защищает поверхности, постоянно испытывающие трение (например, суставные поверхности).
7. Гидроксильные ионы и протоны, образующиеся при диссоциации воды, участвуют в реакциях клеточного дыхания и фотосинтеза.

Свойства и функции минеральных солей

Минеральные соли играют важные функции в клетке как ионные соединения.

Анионы (отрицательно заряженные ионы) и катионы (положительно заряженные ионы) минеральных солей играют немаловажную роль для обеспечения процессов жизнедеятельности клетки. Концентрация катионов и анионов в разных клетках различна.

Функции минеральных солей:

1. Поддерживают постоянство внутренней среды организма - гомеостаз.
2. Обеспечивают буферность среды, кислотно-щелочное равновесие плазмы, межклеточной жидкости. 3. Обеспечивают постоянство осмотического давления, поступление воды в клетку (NaCl).
3. Активизируют ферменты (например, остатки фосфорной кислоты изменяют физиологическую активность ферментов и белков, соляная кислота активирует пепсин и участвует в процессе пищеварения в желудке).
4. Входят в состав органических соединений (сера в составе белков и РНК, железо в составе гемоглобина крови).
5. Кальций, калий влияют на работу сердца, натрий и калий обеспечивают возникновение импульсов на мембране, йод, входит в состав гормонов щитовидной железы.
6. Соли кальция и фосфора обеспечивают прочность костей.
7. Участвуют в создании трансмембранного потенциала клетки и обеспечении возбудимости клеточной мембраны (достигается за счёт разности концентрации ионов К+ и Na+: внутри клетки больше К+, снаружи больше Na+).

Значение буферных систем.

В процессе жизнедеятельности в клетке образуются как щёлочи, так и кислоты, а в норме кислотность цитоплазмы клетки почти нейтральная (значение pH цитоплазмы большинства клеток находится в диапазоне 7,2—7,4). Для поддержания кислотно-щелочного равновесия анионы слабых кислот и оснований (НСО-3, НРО2- 4) выполняют буферную роль — связывают протоны (Н+) и гидроксилы (ОН-), нейтрализуя внутриклеточную среду.

Скачать рабочий лист Рабочие листы, скачать файлы (portalbio.ru)

ПРОВЕРЬТЕ СВОИ ЗНАНИЯ! ВЫПОЛНИТЕ ТЕСТ "Химический состав клетки. Неорганические вещества" Химический состав клетки. Неорганические вещества. | Тестирование по биологии (portalbio.ru)

Химическая организация клетки. | Тестирование по биологии (portalbio.ru)