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+, НРО42- , НС03-, NO3-,SO42-
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 HPO42- 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.