БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ

Неорганические вещества

Среди неорганических соединений живых организмов особая роль принадлежит воде. Вода является основной средой, в котором происходят процессы обмена веществ и превращения энергии. Содержание воды в большинства живых организмов составляет 60-70 %. Вода образует основу внутреннего среды живых организмов (крови, лимфы, межклеточной жидкости). Уникальные свойства воды определяются структурой ее молекул. В молекуле воды один атом Кислорода ковалентно связан с двумя атомами Водорода. Молекула воды полярна (диполь). Положительный заряд сосредоточен на атомах Водорода, поскольку Кислород является более електронегативним, чем Водород. Отрицательно заряженный атом Кислорода одной молекулы воды притягивается к положительно заряженному атому Водорода другой молекулы, образуя при этом водородная связь, который в 15-20 раз слабее, чем ковалентная. Поэтому водородные связи легко разрываются, что наблюдается, например, при испарении воды. Вследствие теплового движения молекул в воде некоторые водородные связи разрываются, некоторые образуются. Таким образом, молекулы является подвижными в жидком состоянии, что очень важно для процессов обмена веществ. Молекулы воды легко проникают через клеточные мембраны. Благодаря высокой полярности молекул вода является растворителем других полярных соединений. В зависимости от способности розчинюватися определенных соединений в воде, их условно подразделяют на гидрофильные, или полярные, и гидрофобные, или неполярные. К гидрофильных соединений, растворимых в воде, принадлежит большинство солей. Гидрофобные соединения (почти все жиры, некоторые белки) содержат неполярные группы, которые не образуют водородные связи, поэтому эти соединения не растворяются в воде. Она имеет высокую теплоемкость и одновременно высокую для жидкостей теплопроводность. Эти свойства делают воду идеальной для поддержания теплового равновесия организма.

Для поддержания процессов жизнедеятельности отдельных клеток и организма в целом важное значение имеют минеральные соли. Живые организмы содержат как растворимые соли (в виде ионов), так и соли в твердом состоянии. Ионы делятся на положительные (катионы металлических элементов К⁺, Nа⁺, Са²⁺, М²⁺ т.п.) и отрицательные (анионы кислот соляной - Сl^-, сульфатной - НSO₄^-, SО₄^2-, карбонатной - НСО₃^-, фосфатной - Н₂РО₄^-, НРО₄^2- и др.). Разная концентрация катионов К⁺ и Nа⁺ в клетке и межклеточной жидкости вызывает разность потенциалов на мембране клетки; изменение проницаемости мембраны по К⁺ и Nа⁺ под влиянием раздражение обеспечивает возникновение нервного и мышечного возбуждения. Анионы фосфатной кислоты поддерживают нейтральную реакцию внутриклеточного среды (рН = 6,9), анионы карбоновой кислоты - слабощелочную реакцию плазмы крови (рН = 7,4). Соединения кальция (СаСO₃) входят в состав ракушек моллюсков и простейших, панцирей раков. Хлоридная кислота создает кислую среда в желудке позвоночных животных и человека, обеспечивает этим активность ферментов желудочного сока. Остатки серной кислоты, присоединяясь к нерастворимых в воде соединений, обеспечивающих их растворимость, что способствует выведению данных соединений из клеток и организма.