Конспект «ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ»

КОНСПЕКТ ПО ТЕМЕ

«ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ.

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ»

ПЛАН КОНСПЕКТА

1. Элементарный состав живых организмов

2. Биогенные элементы и их роль в живых организмах

3. Молекулярный состав

4. Вода – основа жизни

5. Минеральные соли

1. Элементный состав живых организмов

Химический состав живых организмов можно выра­зить в двух видах: атомный и молекулярный.

Атомный (элементный) состав характеризует соотношение ато­мов элементов, входящих в живые организмы.

Молеку­лярный (вещественный) состав отражает соотношение молекул веществ.

В живых организмах обнаружено около 80 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева. По относительному содержанию элементы, входящие в состав живых организмов, принято делить на три группы:

1. Макроэлементы — О, С, Н_, N (в сумме около 98— 99 %, их еще называют основные), Са, К, Si, Mg, P, S, Na,Cl, Fe (в сумме около 1—2 %). Макроэлементы со­ставляют основную массу процентного состава живых организмов.

2. Микроэлементы — Mn, Co, Zn, Си, В, I и др. Их суммарное содержание в клетке составляет порядка 0,1%.

3. Улътрамикроэлементы — Se, U, Hg, Ra, Au, Ag, и др. Их содержание в клетке очень незначительно (ме­нее 0,01%), а физиологическая роль для большинства из них не раскрыта.

Химические элементы, которые входят в состав жи­вых организмов и при этом выполняют биологические функции, называются биогенными. Даже те из них, ко­торые содержатся в клетках в ничтожно малых количе­ствах, ничем не могут быть заменены и совершенно не­обходимы для жизни

2. Биогенные элементы и их роль в живых организмах

3. Молекулярный состав

Химические элементы входят в состав клеток в виде ионов и молекул неорганических и органических веществ. Важнейшие неорганические вещества в клетке — вода и минеральные соли, важнейшие органические вещества — углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты

Содержание в клетках химических соединений

4. Вода – основа жизни

Вода — преобладающий компонент всех живых орга­низмов. Она обладает уникальными свойствами благода­ря особенностям строения: молекулы воды имеют форму диполя и между ними образуются водородные связи. Среднее содержание воды в клетках большинства жи­вых организмов составляет около 70%. Вода в клетке присутствует в двух формах: свободной (95% всей воды клетки) и связанной (4—5% связаны с белками).

Функции воды:

1. Вода как растворитель. Вода является лучшим из известных растворителей, в ней растворяется боль­ше веществ, чем в любой другой жидкости. Мно­гие химические реакции в клетке являются ион­ными, поэтому протекают только в водной среде. Вещества, растворяющиеся в воде, называются гид­рофильными (спирты, сахара, альдегиды, амино­кислоты), не растворяющиеся — гидрофобными (жирные кислоты, целлюлоза).

2. Вода как реагент. Вода участвует во многих хими­ческих реакциях: реакциях полимеризации, гид­ролиза, в процессе фотосинтеза.

3. Транспортная функция. Передвижение по орга­низму вместе с водой растворенных в ней веществ к различным его частям и выведение ненужных продуктов из организма.

4. Вода как термостабилизатор и терморегулятор. Эта функция обусловлена такими свойствами воды, как высокая теплоемкость — смягчает влияние на организм значительных перепадов температу­ры в окружающей среде, т. е. это способность поглощать теплоту, при минимальном изменении собственной температуры; высокая теплопровод­ность — позволяет организму поддерживать одинаковую температуру во всем его объеме, или возможность равномерного распределения теплоты между тканями тела; высокая теплота испарения — используется для охлажде­ния организма при потоотделении у млекопитаю­щих и транспирации у растений.

5. Структурная функция. Цитоплазма клеток содер­жит от 60 до 95 % воды, и именно она придает клеткам их нормальную форму. У растений вода поддерживает тургор (упругость эндоплазматической мембраны), у некоторых животных служит гидростатическим скелетом (медузы).

4. Минеральные соли

Минеральные соли в водном растворе клетки диссо­циируют на катионы и анионы. Наиболее важные кати­оны — К⁺, Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺, NH₄⁺, анионы – Cl^-, SO₄^2-, HPO₄^2-, H₃PO₄, НСО₃^-, NO₃^-. Существенным является не только концентрация, но и соотношение отдельных ионов в клетке.

Функции минеральных веществ:

1. Поддержание кислотно-щелочного равновесия. Наиболее важные буферные системы млекопитаю­щих — фосфатная и бикарбонатная.

Фосфатная буферная система (НРО₄^2-, Н₂РО₄^-) поддерживает рН внутриклеточной жидкости в пределах 6,9—7,4 (слабо-щелочная среда). Бикарбонатная система (НСО₃^-, Н₂СО₃) сохраня­ет рН внеклеточной среды (плазмы крови) на уров­не 7,4.

2. Участие в создании мембранных потенциалов клеток. В составе наружной клеточной мембраны клетки имеются, так называемые, ионные насосы. Один из них - натрий-калиевый насос - белок, пронизывающий плазматическую мембрану, нака­чивает ионы калия внутрь клетки и выкачивает из нее ионы натрия. При этом на каждые два поглощенных иона калия выводятся три иона натрия. В результате образуется разность зарядов (потен­циалов) внешней и внутренней поверхностей мем­браны клетки: внутренняя сторона заряжена отри­цательно, наружная — положительно. Разность по­тенциалов необходима для передачи возбуждения по нерву или мышце.

3. Активация ферментов. Ионы Са, Mg, Fe, Zn, Cu, Mn, Co и других металлов являются компонента­ми многих ферментов, гормонов и витаминов.

4. Создание осмотического давления в клетке. Бо­лее высокая концентрация ионов солей внутри клет­ки обеспечивает поступление в нее воды и созда­ние тургорного давления.

5. Строительная (структурная). Соединения азота, фосфора, серы и другие неорганические вещества служат источником строительного материала для синтеза органических молекул (аминокислот, бел­ков, нуклеиновых кислот и др.) и входят в состав ряда опорных структур клетки и организма. Соли кальция и фосфора входят в состав костной ткани животных.

Кроме того, соляная кислота входит в состав желу­дочного сока животных и человека, ускоряя процесс пе­реваривания белков пищи. Остатки серной кислоты, спо­собствуют выведению чужеродных веществ из организ­ма. Натриевые и калиевые соли азотистой и фосфорной кислот, кальциевая соль серной кислоты служат важ­ными компонентами минерального питания растений, их вносят в почву в качестве удобрений и т.д.