Неорганические и органические вещества клетки

Неорганические и органические вещества клетки

Задумайтесь!
Мы с вами состоит из миллиардов атомов. Все атомы находятся в круговороте, и все атомы, которыми мы обладаем, в ком-то и где-то находились те 4,5 млрд. лет, которые существует Земля. Они были частями животных, растений, грибов и бактерий - а сейчас принадлежат нам на короткое время.

     

Мы приступаем к изучению неорганических и органических веществ клетки. Начнем с неотъемлемого компонента клетки, благодаря которому жизнь на Земле в принципе стала возможна - вода.

Вода
Составляет 60-80% массы клетки. Молекула воды обладает уникальным свойством - полярностью, которое возникает из-за разницы в электроотрицательности (ЭО) между атомами кислорода и водорода (у кислорода ЭО больше).
Поскольку молекула воды полярна, ее называют диполь.

По отношению к воде все вещества можно подразделить на два типа:
Гидрофильные (греч. hydro - вода и philéo - люблю) - вещества, которые хорошо растворяются в воде. Гидрофильными веществами являются сахара, соли, альдегиды, спирты, аминокислоты.
Гидрофобные (греч. hydro - вода и phobos — страх) - вещества, которые не растворяются в воде. Гидрофобными веществами являются жиры.

Роль воды в клетке трудно переоценить.
Ее функции и свойства крайне важны:
1. Вода - универсальный растворитель
Большинство реакций, которые протекают в клетке, идут в растворе (водной среде). Полярность молекулы воды позволяет ей быть отличным растворителем для других гидрофильных (полярных) веществ.

2.Вода - терморегулятор
Вода может поглощать теплоту при минимальном изменении температуры. Это настоящее "спасение" для клеток: чуть только температура меняется, вода начинает поглощать избыток тепла, защищая клетку от перегревания. Выделяясь на поверхность кожи с потом, вода испаряется, поверхность кожи при этом охлаждается.

Роль воды в клетке трудно переоценить.
Ее функции и свойства крайне важны:
3. Вода - реагент
Она не только создает среду для реакций в клетке, но и сама активно участвует во многих из них. Расщепление питательных веществ, попавших в клетку, происходит за счет реакции гидролиза (греч. hydro - вода и lysis - расщепление).

4. Транспортная функция
Питательные вещества, газы перемещаются по организму с током крови. Вода составляет 90-92% плазмы крови, является ее основным компонентом. С помощью воды происходит не только доставка веществ к клеткам, но и удаление из организма побочных продуктов обмена веществ.

Роль воды в клетке трудно переоценить.
Ее функции и свойства крайне важны:
6. Структурная функция

Вода придает тканям тургор (лат. turgor — наполнение) - внутреннее осмотическое давление в живой клетке, создающее напряжение оболочек клеток. Вода составляет от 60 до 95% цитоплазмы, придает клеткам форму. Изменение тургора клеток растений приводит к перемещениям их частей, раскрытию устьиц, цветков.
Осмотическое давление - избыточное гидростатическое давление на раствор, отделенный от чистого растворителя с помощью полупроницаемой мембраны.

Элементы

Живая клетка - кладезь элементов таблицы Менделеева. Процент содержания различных элементов отличается, в связи с чем все они делятся на 3 группы:
Биогенные (основные) - C, H, O, N. Входят в состав органических соединений, составляют основную часть клетки

Макроэлементы (греч. makrós - большой) - составляют десятые и сотые доли в клетке: K, Na, Ca, Mg, Cl, P, S
Микроэлементы (греч. mikrós - маленький) - составляют тысячные доли в клетке: Zn, Cu, I, Co, Mn, Fe

Процентное содержание элемента не коррелирует с его важностью и биологической значимостью. Так, к примеру, микроэлемент I играет важную роль в синтезе гормонов щитовидной железы: тироксина, трийодтиронина. За нормальные рост и развитие организмов отвечают Zn, Mn, Cu.
Невозможным становится нормальное образование эритроцитов без должного уровня Fe и Cu.

Соли
В водной среде клетки соли диссоциируют (распадаются) на положительно заряженные ионы - катионы (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) и отрицательно заряженные - анионы (Cl-, SO42-, HPO42-, H2PO4-).

Соли в клетке и организме выполняют ряд важных функций:
1. Участвуют в активации ферментов
2. Создают буферные системы (бикарбонтаную, фосфатную, белковую)
3. Поддерживают кислотно-щелочное состояние (КЩС)
4. Создают осмотическое давление клетки
5. Создают мембранный потенциал клеток (натрий-калиевый насос)
6. Являются основным минеральным составляющим скелета внутреннего и наружного (у моллюсков)

Важнейшие анионы: Н2РО4-, НРО42-, НСО3-, Сl-
Буферность – способность поддерживать рН на определенном уровне.
Величина рН, равная 7,0 соответствует нейтральному, ниже 7,0 – кислому, выше 7,0 – щелочному раствору. В клетке рН = 7,4.

Что определяет уникальные физические и химические свойства воды, столь важные для существования живой материи?
Какие химические связи называют водородными?
Какие физико — химические свойства воды наиболее важны для обеспечения жизнедеятельности клеток и многоклеточных организмов в разных условиях?
В каких растворителях могут растворяться гидрофобные вещества, а в каких — гидрофильные? Какие растворители вам известны?
Какие неорганические вещества содержатся в живых организмах?