неорганические вещества в клетке

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ

• В состав клетки входит около 70 элементов Периодической системы элементов Менделеева, а 24 из них присутствуют во всех типах клеток.

Вещества в составе организмов

Органические

Малые молекулы

Моносахариды

Аминокислоты

Нуклеотиды

Липиды

Макромолекулы (биополимеры)

Полисахариды (углеводы)

Белки

Нуклеиновые кислоты

Неорганические

Соединения

Вода

Соли

Кислоты

Основания

Другие

Ионы

Анионы (-)

Катионы (+)

ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОДЕРЖАНИЯ В КЛЕТКЕ ВЕЩЕСТВА ДЕЛЯТСЯ НА:

• Макроэлементы (до 0,001%)А) 98%(от всех макроэлементов)- O,H, N, CБ)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)

ДРУГОЙ ПРИНЦИП КЛАССИФИКАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ:

• Органогены\биогены (кислород, водород, углерод, азот),

• макроэлементы,• микроэлементы.

БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

• Биогенные элементы – химические элементы которые входят в состав клеток и выполняют биологические функции (H, O, N, C, P, S)

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

ВОДА И СОЛИБЕЛКИ, ЖИРЫ, УГЛЕВОДЫ,

НУКЛ.КИСЛОТЫ,ГОРМОНЫ, АТФ, ВИТАМИНЫ

СОДЕРЖАТСЯ В ТЕЛАХ НЕЖИВОЙ

И ЖИВОЙ ПРИРОДЫ

ОБРАЗУЮТСЯ ТОЛЬКО В ЖИВЫХ

ОРГАНИЗМАХ

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.

В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ ВАЖНУЮ РОЛЬ ИГРАЮТ

ТРИ ТИПА ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ:

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.

В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ ВАЖНУЮ РОЛЬ ИГРАЮТ

ТРИ ТИПА ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ:

ВОДА

Вода – одно из самых распространенных веществ на Земле, она покрывает большую часть земной поверхности и входит в состав всех живых организмов.

Среди веществ клетки на первом месте по массе стоит вода. Содержание воды в разных

клетках колеблется от 60 до 98%.

В клетках эмбриона- 90-95%, в

старых организмах

– 60%

Это зависит от типа клеток

и интенсивности обмена веществ.

Нейрон – 85%

Кости – 20%

Зубная эмаль – 10%

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

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.


СВОЙСТВО ВОДЫ СВЯЗАННЫЕ С НИМИ ЯВЛЕНИЯ В ПРИРОДЕ И В ФИЗИОЛОГИИ.

Высокая теплоемкость (из-за водородных связей между молекулами) и теплопроводность (из-за небольших размеров молекул)

• Транспирация• Потоотделение• Периодическое

выпадение осадков

СВОЙСТВА ВОДЫСВОЙСТВО ВОДЫ СВЯЗАННЫЕ С НИМИ

ЯВЛЕНИЯ В ПРИРОДЕ И В ФИЗИОЛОГИИ.

Практически полная несжимаемость (из-за сил межмолекулярного сцепления)

Поддержание формы организмов: форма сочных органов растений, положение трав в пространстве, гидростатический скелет круглых червей, медуз, амниотическая жидкость поддерживает и защищает плод млекопитающихЦитоплазма клеток содержит от 60 до 95 % воды.

У растений вода определяет тургор клеток, а у некото рых животных выполняет опорные функции, являясь гидростатическим скелетом (круглые и кольчатые черви, иглокожие).



Прозрачность в видимом участке спектра

Высокая продуктивность биоценозов прудов, озер, рек ( из-за возможности фотосинтеза на небольшой глубине)



Подвижность молекул (из-за слабости водородных связей)

Осмос: поступление воды из почвы; плазмолиз



Вязкость (водородные связи) Смазывающие свойства.

СМАЗЫВАЮЩИЕ ЖИДКОСТИ:• синовиальная в суставах позвоночных; • плевральная в плевральной полости, • перикардиальная в околосердечной сумке

СЛИЗИ: (которые облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей). • Слюна• Желчь• Слезы и т.д.



Растворитель (полярность молекул)

Растворительная способность крови, тканевой жидкости, лимфы, желудочного сока, слюны у животных; клеточного сока у растений; Способность водных организмов использовать растворенный в воде кислород

Растворимые вещества в воде называются гидрофильными.Нерастворимые в воде вещества называются гидрофобными. Они не образуют с водой водородные связи.



Способность образовывать гидратационную оболочку вокруг макромолекул (из-за полярности молекул)

Дисперсионная среда в коллоидной системе цитоплазмы



Оптимальное для биологических систем значение сил поверхностного натяжения (из-за сил межмолекулярного сцепления)

Водные растворы – средство передвижения веществ в организме



Расширение при замерзании (из-за образования каждой молекулой максимального числа – 4 – водородных связей)

Лед легче воды, выполняет в водоемах функцию теплоизолятора

ВОДА – СРЕДА ДЛЯ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

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 – основа световой фазы фотосинтеза.

ПОТЕРЯ ВОДЫ

При потере большей части воды многиеорганизмы гибнут, а ряд одноклеточных и дажемногоклеточных 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.

МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ КЛЕТКИ

• Молекулы солей в водном растворе распадаются на катионы и анионы.

СОЛЬ

Диссоциация

Ионы

Положительно заряженные(катионы)

Сl- HCO3- HSO4

-

Отрицательно заряженные(анионы)

К+ Na+ Ca2+

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. (Nа+, К+, Сl-)

• Разностью концентрации ионов по разные стороны мембраны обусловлен активный перенос веществ через мембрану, а также преобразование энергии.

ЗНАЧЕНИЕ ИОНОВ СОЛЕЙ

• Анионы фосфорной кислоты создают фосфатную буферную систему, поддерживающую рН внутриклеточной среды организма на уровне 6—9.

• Угольная кислота и ее анионы создают бикарбонатную буферную систему и поддерживают рН внеклеточной среды (плазмы крови) на уровне 7—4.

РОЛЬ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ НА КЛЕТОЧНОМ И ОРГАНИЗМЕННОМ УРОВНЕ.

Магний (Mg)

Кофактор многих ферментов, участвующих в синтезе ДНК и энергетическом обмене

Роль

Для растений

Входит в состав молекулы хлорофилла

Для животных

Входит в состав ферментов, необходимых для функционирования мышечной, нервной и костной ткани.


Натрий (Na)

Участвует в создании и поддержании биоэлектрического потенциала на мембранах клеток (натрий-калиевый насос)

Роль


Участвует в поддержании осмотического потенциала клетки, что обеспечивает поглощение воды из почвы


Влияет на работу почек, работу сердечной мышцы, вместе с ионами хлора составляет большую часть минеральных веществ крови, регуляция кислотно-щелочного баланса, входит в состав буферной системы.


Натрий (Na)

Участвует в создании и поддержании биоэлектрического потенциала на мембранах клеток (натрий-калиевый насос)

Роль


Участвует в поддержании осмотического потенциала клетки, что обеспечивает поглощение воды из почвы


Влияет на работу почек, работу сердечной мышцы, вместе с ионами хлора составляет большую часть минеральных веществ крови, регуляция кислотно-щелочного баланса, входит в состав буферной системы.


Кальций (Сa)

Регуляция избирательной проницаемости клеточной мембраны.Участвуют в процессах соединения ДНК с белками.

Роль


Придают твердость межклеточному веществу, участвуют в формировании срединной пластинки при делении клеток.


Нерастворимые соли входят в состав наружнего скелета беспозвоночных, Ионы участвуют в образовании желчи, повышают возбудимость спинного мозга, участвуют в синаптической передаче нервного импульса, в процессах свертывания крови, активируют ферменты при сокращении мышц.


Железо (Fe)

Входит в состав цитохром-ферментов – переносчиков электронов при энергетическом обмене и фотосинтезе.

Роль


Участвует в биосинтезе хлорофилла, входит в состав дыхательных ферментов.


Входит в состав гема белка – гемоглобина (переносчик кислорода) и миоглобина (кислород-запасающий белок в мышцах)


Калий (К)

Поддерживает коллоидные свойства цитоплазмы, создает и поддерживает биоэлектрический потенциал в клетке (натрий-калиевый насос), активирует ферменты, лежащие в основе синтеза белка, входит в состав ферментов, участвующих в гликолизе.

Роль


Регуляция водного режима, компонент клеточного сока.


Поддержание сердечного ритма, проведение нервных импульсов.


Сера (S)

Входит в состав серосодержащих аминокислот, участвует в создании третичной структуры белка, участвует в бактериальном фотосинтезе, входит в состав Кофермента-А

Роль


В основном предопределяется ролью этого элемента в клетке.


Входит в состав инсулина, витамина В1 и биотина


Фосфор (Р)

Входит в состав АТФ, нуклеотидов, ДНК, РНК, коферментов НАДФ, ФАД, фосфолипидов, многих ферментов. Входит в состав всех мембранных структур.

Роль


В основном предопределяется ролью этого элемента в клетке.


Входит в состав костной ткани, зубной эмали.Образует фосфорную буферную систему, поддерживает рН тканевой жидкости.


Хлор (Cl)

Поддерживает электронейтральность клетки.

Роль


Регуляция тургорного давления


Формирование осмотического потенциала плазмы крови, процессы возбуждения и торможения в нервных клетках, входит в состав соляной кислоты (основной компонент желудочного сока).


Цинк (Zn)

Входит в состав ферментов, участвующих в спиртовом брожении

Роль


Входит в состав ферментов, активизирующих расщепление угольной кислоты и синтез растительных гормонов.


Входит в состав фермента, осуществляющего транспорт углекислого газа в крови, фермента, активизирующего расщепление белков, входит в состав ферментов, необходимых для нормального роста.


Медь (Cu)

Входит в состав ферментов-цитохромов (переносчиков электронов)

Роль


Входит в состав ферментов темновой фазы фотосинтеза.


Участвует в кроветворении, синтезе гемоглобина.Входит в состав фермента, участвующего в синтезе меланина.У беспозвоночных основной компонент переносчика кислорода крови (гемолимфы) – гемоцианина.


Йод (I)Роль


-


Входит в состав гормона щитовидной железы – тироксина.Активизирует обменные процессы в организме.


Марганец (Mn)

Входит в состав ферментов, участвующих в дыхании.Повышает активность ферментов.

Роль


Входит в состав ферментов, участвующих в темновой фазе фотосинтеза.Восстанавливает нитраты.


Входит в состав фосфатаз – ферментов, необходимых для роста костей.


Бор (В)Роль


Влияет на ростовые процессы.Недостаток приводит к отмиранию верхушечных почек, цветков, завязей, проводящих тканей.


-


Молибден (Мо)

Входит в состав ферментов, участвующих в фиксации азота (у азотнокислых бактерий)

Роль


Регулирует работу устьичного аппарата, синтез аминокислот.


Регулирует синтез аминокислот.


Молибден (Мо)

Входит в состав ферментов, участвующих в фиксации азота (у азотнокислых бактерий)

Роль


Регулирует работу устьичного аппарата, синтез аминокислот.


Регулирует синтез аминокислот.

Documents

неорганические вещества в клетке