Конспект занятия по биологии на тему 'Неорганические вещества клетки. '

ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ СОСТАВ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ.

В состав живых организмов входит около 90 химических элементов. Но лишь 30 из них имеют вполне установленное значение и встречаются постоянно во всех типах клеток. Все эти элементы встречаются и в неживой природе, что свидетельствует об единстве живой и неживой природы. Соотношение химических элементов у живых организмов иное, чем у объектов неживой природы. Например, в почве углерода - менее 1 %, а в растениях - около 18 %.

В зависимости от процентного содержания элементов в организмах живых существ их можно разделить на такие группы:

1. ОРГАНОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ - суммарная часть их в клетке составляет около 98 % . Это 4 элемента: кислород, углерод, водород и азот. Они легко образуют ковалентные связи.

2. МАКРОЭЛЕМЕНТЫ- их суммарная часть составляет до 1,9 % . Это такие элементы, как K, P, S, Ca, CL, Na, Fe, Mg.

3. МИКРОЭЛЕМЕНТЫ составляют 0,01-0,001 % массы тела: Co, I, Cu, молибден, Zn, Br, Mn, B, F, хром, Al, Si и др.

4. УЛЬТРАМИКРОЭЛЕМЕНТЫ - их концентрация не превышает 0,000001 %. Это следующие элементы: золото, серебро, свинец, уран, селен, цезий, бериллий, радий и др. Физиологическая роль большинства этих элементов пока не установлена. Некоторые из этих элементов входят в состав ферментов.

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ.

ВОДА.

Количество её составляет от 60 до 95% общей массы клетки. В эмали зубов воды содержится 10%, в нервных клетках - до 85%.

Вода в клетке находится в двух формах - свободной и связанной.

СВОБОДНАЯ ВОДА составл. 95% всей воды в кл. и используется гл. образом как растворитель и как дисперсионная среда коллоидной системы цитоплазмы.

СВЯЗАННАЯ ВОДА, на долю которой приходится всего 4-5% всей воды клетки, непрочно соединена с белками водородными и другими связями.

Роль воды в клетке определяется её физическими и химическими свойствами.

► СВОЙСТВА ВОДЫ. Атомы в молекуле воды удерживаются посредством полярных ковалентных связей. Полярность объясняется сильной электроотрицательностью атомов кислорода по отношению к атому водорода. Молекула воды представляет из себя ● ДИПОЛЬ: в области водорода возникает частично положительный заряд, в области кислорода - отрицательный. Между атомами кислорода и водорода соседних молекул воды возникают ● ВОДОРОДНЫЕ СВЯЗИ.

Вода является превосходным ● растворителем для полярных веществ, например солей, сахаров, спиртов, кислот и др. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными.

Неполярные вещества типа жиров, масел, полисахаридов, каучука вода не растворяет, поскольку она не может образовывать с ними водородные связи. Нерастворимые в воде вещества называются гидрофобными.

Вода активно участвует ● в поддержке осмотического давления клетки. Осмосом называется проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор с большей концентрацией растворённого вещества. Давление, с которым вода проникает сквозь мембрану, называется осмотическим. Осмотическое давление жидкостей организма человека и большинства млекопитающих равняется давлению 0,85 % раствора хлорида натрия. Это - изотонический раствор. Более концентрированный раствор называется гипертоническим, менее - гипотоническим.

На явлениях осмоса основано движение воды по проводящим тканям растений и напряженное состояние стенок растительных клеток - ТУРГОР.

Вода обладает ● ВЫСОКОЙ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОЁМКОСТЬЮ. Это свойство обеспечивает поддержание теплового баланса организма при значительных перепадах температуры.

Вода обладает ● ВЫСОКОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ, что позволяет организму поддерживать одинаковую температуру во всем его объеме.

Вода обладает также ● ВЫСОКОЙ ТЕПЛОТОЙ ОБРАЗОВАНИЯ. Это свойство воды используется при потоотделении у млекопитающих, транспирации у растений, предотвращая их перегрев.

Для воды характерно ● ВЫСОКОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ. Это свойство имеет важное значение для передвижения растворов по тканям (кровообращение, восходящий и нисходящий токи в теле растений).

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ВОДЫ:

1.ТРАНСПОРТНАЯ.

2. МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ: • вода является средой для всех биохимических реакций в клетке. • в процессе фотосинтеза вода является донором электронов, источником атомов водорода.

3. СТРУКТУРНАЯ: • цитоплазма клеток содержит от 60 до 95 % воды.

• у растений вода определяет тургор клеток, выполняет функцию гидростатического скелета (круглые и кольчатые черви).

• гидрофобные взаимодействия обеспечивают стабильность мембран, а также многих белков, нуклеиновых кислот.

4. ВОДА - СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ смазывающих жидкостей (синовиальной, плевральной) и слизей. Она входит в состав слюны, желчи, слёз.

5. ВОДА с растворёнными в ней веществами изменяет температуру замерзания. Это свойство ПРЕДОТВРАЩАЕТ ЗАМЕРЗАНИЕ КЛЕТОК И ОРГАНИЗМОВ.

МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ.

Содержатся в виде твёрдых соединений или в виде ионов. Молекулы солей в водном растворе диссоциируют на катионы и анионы.

Наибольшее значение имеют катионы: К⁺, Са²⁺, Мg²⁺, NН₄⁺, Nа⁺, и

анионы: Сl^-, Н₂Р0₄⁺, НРО₄^2- , НС0₃^-, NO₃^-,SO₄^2-

Разность между количеством катионов и анионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в ● основе нервного и мышечного возбуждения. С разностью концентрации ионов по разные стороны мембраны связывают ● активный перенос веществ через мембрану. От концентрации ионов зависят ● буферные свойства клетки. Буферностью называется способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.

Анионы фосфорной кислоты H₂PO₄^- и HPO₄^2- создают фосфатную буферную систему, поддерживающую рН внутри клетки на уровне 6,9. Некоторые ионы участвуют в ● активации ферментов, создании ● осмотического давления в клетке, в ● процессах мышечного сокращения, свертывании крови.

Ряд катионов и анионов необходим для ● синтеза важных органических веществ (АТФ, гемоглобина, хлорофилла, витаминов, гормонов), а также аминокислот, являясь источниками атомов азота и серы. ● Нерастворённые соли входят в состав костей (фосфат кальция и магния), раковин моллюсков. Фтор входит в состав эмали зубов и костей.