تؤدي الأيونات غير العضوية، أو المعادن، الوظائف التالية في الجسم:

1. الوظيفة الكهربائية الحيوية.ترتبط هذه الوظيفة بحدوث فرق جهد على أغشية الخلايا. يخلق تدرج تركيز الأيونات على جانبي الغشاء جهدًا يبلغ حوالي 60-80 مللي فولت في خلايا مختلفة. الجانب الداخلي من غشاء الخلية مشحون بشكل سلبي بالنسبة للجزء الخارجي. كلما زادت الإمكانات الكهربائية للغشاء، زاد محتوى البروتين وتأينه (شحنة سالبة) داخل الخلية وتركيز الكاتيونات خارج الخلية (يصعب انتشار أيونات Na + و K + عبر الغشاء إلى داخل الخلية) ). تُستخدم وظيفة الأيونات غير العضوية هذه لتنظيم وظائف الخلايا القابلة للاستثارة بشكل خاص (العصب والعضلات) ولتوصيل النبضات العصبية.

2. وظيفة التناضحييستخدم لتنظيم الضغط الأسموزي. تخضع الخلية الحية لقانون التساوي القطبية: في جميع بيئات الجسم، حيث يوجد تبادل حر للمياه، يتم إنشاء نفس الضغط الاسموزي. إذا زاد عدد الأيونات في وسط معين، فإن الماء يندفع بعدها حتى يحدث توازن جديد ومستوى جديد من الضغط الأسموزي.

3. الوظيفة الهيكليةبسبب الخصائص المعقدة للمعادن. تتفاعل الأيونات المعدنية مع مجموعات أنيونية من البروتينات والأحماض النووية والجزيئات الكبيرة الأخرى، وبالتالي تضمن، إلى جانب عوامل أخرى، الحفاظ على توافقات معينة لهذه الجزيئات. نظرًا لأن النشاط البيولوجي للبوليمرات الحيوية يعتمد على توافقاتها، فإن التنفيذ الطبيعي لوظائفها بواسطة البروتينات، والتنفيذ دون عوائق للمعلومات الموجودة في الأحماض النووية، وتكوين المجمعات فوق الجزيئية، وتكوين الهياكل التحت خلوية وغيرها من العمليات لا يمكن تصوره دون مشاركة الكاتيونات والأنيونات.

4. الوظيفة التنظيميةهو أن الأيونات المعدنية تعمل على تنشيط الإنزيمات وبالتالي تنظم معدل التحولات الكيميائية في الخلية. هذا هو التأثير التنظيمي المباشر للكاتيونات. وبشكل غير مباشر، غالبًا ما تكون الأيونات المعدنية ضرورية لعمل منظم آخر، على سبيل المثال، الهرمون. دعونا نعطي بعض الأمثلة. تكوين الشكل النشط للأنسولين مستحيل بدون أيونات الزنك. يتم تحديد البنية الثلاثية للحمض النووي الريبوزي (RNA) إلى حد كبير من خلال القوة الأيونية للمحلول، وتشارك الكاتيونات مثل Cr 2+، Ni 2+، Fe 2+، Zn 2+، Mn 2+ وغيرها بشكل مباشر في تكوين التركيب الحلزوني. هيكل الأحماض النووية. يؤثر تركيز أيونات Mg 2+ على تكوين البنية فوق الجزيئية مثل الريبوسومات.

5. وظيفة النقليتجلى في مشاركة معادن معينة (كجزء من البروتينات المعدنية) في نقل الإلكترونات أو الجزيئات البسيطة. على سبيل المثال، تعد كاتيونات الحديد والنحاس جزءًا من السيتوكرومات، وهي حاملات للإلكترونات في السلسلة التنفسية، والحديد الموجود في الهيموجلوبين يربط الأكسجين ويشارك في نقله.

6. وظيفة الطاقةيرتبط باستخدام أنيونات الفوسفات في تكوين ATP و ADP (ATP هو الناقل الرئيسي للطاقة في الكائنات الحية).

7. الوظيفة الميكانيكية.على سبيل المثال، يعتبر كاتيون Ca +2 وأنيون الفوسفات جزءًا من هيدروكسيلاباتيت وفوسفات الكالسيوم في العظام ويحدد قوتها الميكانيكية.

8. الوظيفة الاصطناعية.يتم استخدام العديد من الأيونات غير العضوية في التركيبات جزيئات معقدة. على سبيل المثال، تشارك أيونات اليود I¯ في تخليق اليودوثيرونين في خلايا الغدة الدرقية؛ أنيون (SO 4) 2- - في تركيب مركبات استر الكبريت (أثناء تحييد الكحوليات والأحماض العضوية الضارة في الجسم). السيلينيوم مهم في آلية الحماية من التأثيرات السامة للبيروكسيد. وهو يشكل السيلينوسيستين، وهو نظير للسيستين، حيث تحل ذرات السيلينيوم محل ذرات الكبريت. السيلينوسيستين هو أحد مكونات إنزيم الجلوتاثيون بيروكسيداز، الذي يحفز اختزال بيروكسيد الهيدروجين مع الجلوتاثيون (ثلاثي الببتيد - γ-جلوتاميل-سيستينيل جليكاين)

ومن المهم أن نلاحظ أنه، ضمن حدود معينة، من الممكن تبادل بعض الأيونات. إذا كان هناك نقص في أيون فلز، فيمكن استبداله بأيون فلز آخر يشبهه في الخواص الفيزيائية والكيميائية ونصف القطر الأيوني. على سبيل المثال، يتم استبدال أيون الصوديوم بأيون الليثيوم؛ أيون الكالسيوم - أيون السترونتيوم. أيون الموليبدينوم - أيون الفاناديوم؛ أيون الحديد - أيون الكوبالت؛ في بعض الأحيان أيونات المغنيسيوم - أيونات المنغنيز.

ونظرًا لحقيقة أن المعادن تنشط عمل الإنزيمات، فإنها تؤثر على جميع جوانب عملية التمثيل الغذائي. دعونا نفكر في كيفية اعتماد استقلاب الأحماض النووية والبروتينات والكربوهيدرات والدهون على وجود أيونات غير عضوية معينة.

المعادن - يعد هذا أحد أهم مكونات تغذيتنا، فبدونها يكون التدفق الصحيح للعمليات الحيوية في الجسم مستحيلا، فهي تضمن التكوين الصحيح للتركيب الكيميائي لجميع الأنسجة البشرية، وبالطبع الأنسجة العضلية، بما في ذلك. الجميع المعادنالموجودة في أجسامنا، يمكن تقسيمها إلى عناصر كبيرة وعناصر صغرى.

المغذيات الكبيرة– المواد المعدنية التي يحتويها الجسم بكميات كبيرة نسبياً هي: الحديد، الكالسيوم، الصوديوم، الفوسفور، المغنيسيوم، البوتاسيوم، الكبريت، الكلور.

العناصر الدقيقة– المواد المعدنية التي يحتويها الجسم بكميات قليلة نسبياً هي: الزنك، المنغنيز، النحاس، الفلور، الكروم، النيكل، الكوبالت وغيرها.

مواد	الموقع والتحول	ملكيات
مركبات النيتروجين	في الخلايا النباتية، يتم تقليل أيونات الأمونيوم والنترات وإدراجها في تركيب الأحماض الأمينية. في الحيوانات، تستخدم الأحماض الأمينية لبناء البروتينات الخاصة بها. عندما تموت الكائنات الحية، فإنها تدخل في دورة المواد على شكل نيتروجين حر.	يحتوي على البروتينات والأحماض الأمينية والأحماض النووية (DNA، RNA) وATP
مركبات الفوسفور	تذوب أملاح الفلور (الفوسفات) الموجودة في التربة عن طريق إفرازات جذور النبات ويتم امتصاصها. عندما تموت الكائنات الحية، يتم تمعدن بقايا حمض الفوسفوريك، وتشكيل الأملاح.	إنها جزء من جميع الهياكل الغشائية؛ الأحماض النووية، DNA، RNA، ATP، إنزيمات الأنسجة (العظام)
مركبات البوتاسيوم	يوجد البوتاسيوم في جميع الخلايا على شكل أيونات البوتاسيوم التي يكون تركيزها أعلى بكثير مما هو عليه في بيئة. وبعد الموت يعود إلى البيئة على شكل أيونات البوتاسيوم.	تعمل "مضخة البوتاسيوم" الموجودة في الخلية على تعزيز الاختراق عبر الغشاء. ينشط النشاط الحيوي للخلية، وتوصيل الإثارة والنبضات.
مركبات الكالسيوم	يوجد الكالسيوم في الخلايا على شكل أيونات وبلورات ملح.	يشكل مادة بين الخلايا وبلورات في الخلايا النباتية. جزء من العظام والأصداف والهياكل العظمية الجيرية

يتميز النشاط الحيوي للخلية بعمليات التمثيل الغذائي التي تحدث فيها بشكل مستمر، ويتفاعل السيتوبلازم بشكل انتقائي مع تأثير العوامل البيئية المختلفة. تلعب عمليتا الانتشار والتناضح دورًا مهمًا في امتصاص المواد وإطلاقها. تؤدي انتقائية النقل عبر غشاء منفذ إلى حدوث ظواهر تناضحية في الخلية. التناضحينسمي الظواهر التي تحدث في نظام يتكون من محلولين يفصل بينهما غشاء شبه منفذ. في الخلية النباتية، يتم تنفيذ دور الأفلام شبه المنفذة بواسطة: البلازما - غشاء يفصل بين السيتوبلازم والبيئة خارج الخلية، والتونوبلاست - غشاء يفصل بين السيتوبلازم وعصارة الخلية، وهو محتويات الفجوة.

التنافذ -انتشار الماء عبر غشاء نصف منفذ من محلول ذو تركيز منخفض إلى محلول ذو تركيز عالي. يسمى الضغط الذي يتوقف عنده انتشار السائل الضغط الاسموزي.إذا كان الضغط الأسموزي لمحلول أكبر من ضغط السائل الذي يتم اختباره، يسمى المحلول ارتفاع ضغط الدم; إذا كان أقل - نقص الضغط، إذا كان نفسه - مساوي التوتر.

تورم الخلايا النباتية.إذا وضعت خلايا نباتية بالغة (كجزء من الأنسجة، على سبيل المثال، البشرة) في ظروف منخفضة التوتر، فلن تنفجر، لأن كل خلية نباتية محاطة بجدار خلية سميك إلى حد ما. إنه بمثابة هيكل صلب يمنع الماء الوارد من تمزيق الخلية. إذا كان من الممكن أن يتمدد جدار الخلية والغشاء البلازمي للخلية، فسيدخل الماء إلى الخلية حتى يصل التركيز تناضحيًا المواد الفعالةلن تتم محاذاة الجزء الخارجي والداخلي للخلية. في الواقع، جدار الخلية عبارة عن بنية قوية وغير قابلة للتمدد، وفي ظل ظروف نقص التوتر، يضغط الماء الذي يدخل الخلية على جدار الخلية، ويضغط بقوة على البلازما ضده. يسمى ضغط البروتوبلاست من الداخل على جدار الخلية متوتر ضغط. الخلايا النباتية لديها تورم. يمنع الضغط المتدفق المزيد من الماء من دخول الخلية. تسمى حالة التوتر الداخلي للخلية نتيجة ارتفاع نسبة الماء فيها وتزايد ضغط محتويات الخلية على غشائها تورم.

1 شريحة

عرض تقديمي حول موضوع "علم الأحياء". الموضوع: "المواد المعدنية ودورها في الخلية". تم إعداد العرض التقديمي من قبل طالبة الصف العاشر Noikova E. المعلمة: Danilkina O.N.

2 شريحة

تشمل العناصر الكبيرة الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم والكلور والسيليكون والكبريت والحديد وما إلى ذلك. وتشمل العناصر الدقيقة المواد التي يكون محتواها في المنتجات ضئيلًا - اليود والزنك والنحاس والفلور والبروم والمنغنيز وما إلى ذلك. على الرغم من المحتوى المنخفض، إلا أن العناصر الدقيقة تكون مهم للغاية لتغذية الإنسان. إلى جانب المواد العضوية - البروتينات والكربوهيدرات والدهون - تحتوي خلايا الكائنات الحية على مركبات تشكل مجموعة واسعة من المواد المعدنية. وتشمل هذه الماء والأملاح المختلفة، والتي عندما تكون في حالة ذائبة، تنفصل (تتفكك) لتشكل الأيونات: الكاتيونات (مشحونة بشكل إيجابي) والأنيونات (مشحونة سالبة). المعادن جزء من جميع الخلايا والأنسجة والعظام. أنها تحافظ على التوازن الحمضي القاعدي في الجسم ولها تأثير كبيرعلى عملية التمثيل الغذائي. تنقسم المعادن، اعتمادًا على محتواها في الأطعمة أو جسم الإنسان، تقليديًا إلى عناصر كبيرة وعناصر صغرى.

3 شريحة

العديد من المعادن ضرورية العناصر الهيكليةالجسم - يشكل الكالسيوم والفوسفور الجزء الأكبر من المادة المعدنية للعظام والأسنان، والصوديوم والكلور هما الأيونات الرئيسية للبلازما، ويوجد البوتاسيوم بكميات كبيرة داخل الخلايا الحية. الحفاظ على الاتساق البيئة الداخلية(التوازن) للجسم والضغط الأسموزي على أغشية الخلايا، يتضمن في المقام الأول الحفاظ على المحتوى النوعي والكمي للمعادن في الأنسجة والأعضاء على المستوى الفسيولوجي. حتى الانحرافات الصغيرة عن القاعدة يمكن أن تؤدي إلى عواقب وخيمة على صحة الجسم أو الخلية الفردية، وتضمن المجموعة الكاملة من العناصر الكلية والصغرى عمليات نمو وتطور الجسم. تلعب المعادن دورًا مهمًا في تنظيم العمليات المناعية، والحفاظ على سلامة أغشية الخلايا، وضمان تنفس الأنسجة.

4 شريحة

الأيونات غير العضوية: الكاتيونات والأنيونات الكاتيونات - البوتاسيوم والصوديوم والمغنيسيوم والكالسيوم. والأنيونات هي أنيون الكلوريد، وأنيون البيكربونات، وأنيون فوسفات الهيدروجين، وأنيون فوسفات ثنائي الهيدروجين، وأنيون الكربونات، وأنيون الفوسفات، وأنيون النترات. دعونا نفكر في معنى الأيونات. الأيونات الموجودة على طول جوانب مختلفةتشكل أغشية الخلايا ما يسمى بإمكانية الغشاء. يتم توزيع العديد من الأيونات بشكل غير متساو بين الخلية والبيئة. وبالتالي، فإن تركيز أيونات البوتاسيوم (K+) في الخلية أعلى بنسبة 20-30 مرة منه في البيئة؛ وتركيز أيونات الصوديوم (Na+) أقل بعشر مرات في الخلية منه في البيئة. وبفضل وجود تدرجات التركيز، تتم العديد من العمليات الحيوية، مثل انقباض الألياف العضلية، وإثارة الخلايا العصبية، وانتقال المواد عبر الغشاء. تؤثر الكاتيونات على لزوجة وسيولة السيتوبلازم. تعمل أيونات البوتاسيوم على تقليل اللزوجة وزيادة السيولة، وأيونات الكالسيوم (Ca2+) لها تأثير معاكس على سيتوبلازم الخلية. تشارك أنيونات الأحماض الضعيفة - أنيون البيكربونات (HCO3-)، وأنيون فوسفات الهيدروجين (HPO42-) - في الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي للخلية، أي الرقم الهيدروجيني للبيئة. وفقا لتفاعلها، يمكن أن تكون المحاليل حمضية أو محايدة أو قاعدية.

5 شريحة

الرقم الهيدروجيني للبيئة ودور الأيونات في صيانتها قيمة الرقم الهيدروجيني في الخلية تساوي 7 تقريبًا. إن تغير الرقم الهيدروجيني في اتجاه أو آخر له تأثير ضار على الخلية، حيث أن العمليات البيوكيميائية التي تجري في الخلية تغيير على الفور. يتم الحفاظ على الرقم الهيدروجيني الثابت للخلية بسبب خصائص التخزين المؤقت لمحتوياتها. الحل العازل هو الحل الذي يدعم قيمة ثابتةالرقم الهيدروجيني للبيئة. عادة، يتكون النظام المنظم من إلكتروليت قوي وضعيف: ملح وقاعدة ضعيفة أو حمض ضعيف يشكله. ويتمثل تأثير المحلول المنظم في أنه يقاوم التغيرات في الرقم الهيدروجيني للبيئة. يمكن أن يحدث تغيير في الرقم الهيدروجيني للوسط نتيجة تركيز المحلول أو تخفيفه بالماء أو الحمض أو القلوي. عندما تزداد الحموضة، أي تركيز أيونات الهيدروجين، تتفاعل الأنيونات الحرة، التي مصدرها الملح، مع البروتونات وتزيلها من المحلول.

6 شريحة

الرقم الهيدروجيني للبيئة ودور الأيونات في صيانتها عندما تنخفض الحموضة، يزداد الميل إلى إطلاق البروتونات. وبهذه الطريقة، يتم الحفاظ على الرقم الهيدروجيني عند مستوى معين، أي يتم الحفاظ على تركيز البروتونات عند مستوى ثابت معين. بعض مركبات العضوية، وخاصة البروتينات، لها أيضًا خصائص تخزين مؤقت. الكاتيونات من المغنيسيوم والكالسيوم والحديد والزنك والكوبالت والمنغنيز هي جزء من الإنزيمات والفيتامينات والكاتيونات المعدنية هي جزء من الهرمونات. الزنك جزء من الأنسولين. الأنسولين هو هرمون البنكرياس الذي ينظم مستويات السكر في الدم. المغنيسيوم جزء من الكلوروفيل. الحديد جزء من الهيموجلوبين. مع عدم وجود هذه الكاتيونات، تتعطل العمليات الحيوية للخلية

7 شريحة

نظام عازلة الدم في جسم الإنسان هناك دائما شروط معينة للتحول رد فعل طبيعيبيئة الأنسجة، على سبيل المثال، الدم، نحو الحماض (التحمض) أو القلاء (إزالة الأكسدة - تحول في درجة الحموضة إلى الأعلى). تدخل منتجات مختلفة إلى الدم، على سبيل المثال، حمض اللبنيك، وحامض الفوسفوريك، وحمض الكبريت، والتي تتشكل نتيجة أكسدة مركبات الفوسفور العضوية أو البروتينات المحتوية على الكبريت. وفي هذه الحالة قد يتحول تفاعل الدم نحو الأطعمة الحمضية. عند تناول منتجات اللحوم، تدخل المركبات الحمضية إلى الدم. عند تناول الأطعمة النباتية، تدخل القواعد إلى الدم. ومع ذلك، يبقى الرقم الهيدروجيني للدم عند مستوى ثابت معين. هناك أنظمة عازلة في الدم تحافظ على درجة الحموضة عند مستوى معين. تشمل أنظمة عازلة الدم ما يلي: - نظام عازل الكربونات، - نظام عازل الفوسفات، - نظام عازل الهيموجلوبين، - نظام عازل بروتين البلازما.

تتكون الخلية من مواد عضوية ومعدنية.

التركيب المعدني للخلايا

من عدم المواد العضويةتحتوي الخلية على 86 عنصرًا الجدول الدوري، حوالي 16-18 عنصرًا حيويًا للوجود الطبيعي للخلية الحية.

من بين العناصر هناك: الكائنات العضوية، والعناصر الكبيرة، والعناصر الدقيقة والعناصر الدقيقة للغاية.

الكائنات العضوية

هذه هي المواد التي تشكل المواد العضوية: الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين.

الأكسجين(65-75%) - وارد في عدد ضخم جزيئات عضوية- البروتينات والدهون والكربوهيدرات والأحماض النووية. مثل مادة بسيطةيتكون (O2) أثناء عملية التمثيل الضوئي الأكسجين (البكتيريا الزرقاء والطحالب والنباتات).

الوظائف: 1. الأكسجين هو عامل مؤكسد قوي (يؤكسد الجلوكوز أثناء التنفس الخلوي، ويتم إطلاق الطاقة في هذه العملية)

2. جزء من المواد العضوية للخلية

3. جزء من جزيء الماء

كربون(15-18%)- هو أساس تركيب جميع المواد العضوية. مثل ثاني أكسيد الكربونيتم إطلاقه أثناء التنفس ويتم امتصاصه أثناء عملية التمثيل الضوئي. قد يكون على شكل CO - أول أكسيد الكربون. على شكل كربونات الكالسيوم (CaCO3) فهو جزء من العظام.

هيدروجين(8 - 10%) - مثل الكربون، فهو جزء من أي مركب عضوي. وهو أيضًا جزء من الماء.

نتروجين(2 - 3%) - جزء من الأحماض الأمينية، وبالتالي البروتينات والأحماض النووية وبعض الفيتامينات والأصباغ. تم إصلاحه بواسطة البكتيريا من الغلاف الجوي.

المغذيات الكبيرة

المغنيسيوم (0,02 - 0,03%)

1. في الخلية - جزء من الإنزيمات، يشارك في تخليق الحمض النووي واستقلاب الطاقة

2. في النباتات - جزء من الكلوروفيل

3. في الحيوانات - جزء من الإنزيمات المشاركة في عمل الأنسجة العضلية والعصبية والعظمية.

صوديوم (0,02 - 0,03%)

1. في الخلية - جزء من قنوات ومضخات البوتاسيوم والصوديوم

2. في النباتات - يشارك في عملية التناضح مما يضمن امتصاص الماء من التربة

3. في الحيوانات - يشارك في وظائف الكلى، ويحافظ على إيقاع القلب، وهو جزء من الدم (NaCl)، ويساعد في الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي.

الكالسيوم (0,04 - 2,0%)

1. في الخلية - يشارك في النفاذية الانتقائية للغشاء، في عملية ربط الحمض النووي بالبروتينات

2. في النباتات - تشكل أملاح مواد البكتين، وتعطي صلابة للمادة التي تربط بين الخلايا زرع الخلاياويشارك أيضًا في تكوين الاتصالات بين الخلايا

3. في الحيوانات - جزء من عظام الفقاريات وقذائف الرخويات والأورام الحميدة المرجانية، يشارك في تكوين الصفراء، ويزيد من استثارة المنعكس الحبل الشوكيومركز إفراز اللعاب، ويشارك في النقل التشابكي للنبضات العصبية، وفي عمليات تخثر الدم، وهو عامل ضروري في انقباض العضلات المخططة

حديد (0,02%)

1. في الخلية - جزء من السيتوكرومات

2. في النباتات - يشارك في تركيب الكلوروفيل، وهو جزء من الإنزيمات المشاركة في التنفس، وهو جزء من السيتوكرومات

3. في الحيوانات - جزء من الهيموجلوبين

البوتاسيوم (0,15 - 0,4%)

1. في الخلية - يحافظ على الخصائص الغروية للسيتوبلازم، وهو جزء من مضخات وقنوات البوتاسيوم والصوديوم، وينشط الإنزيمات المشاركة في تخليق البروتين أثناء تحلل السكر.

2. في النباتات - يشارك في تنظيم استقلاب الماء والتمثيل الضوئي

3. ضروري لإيقاع القلب السليم، ويشارك في توصيل النبضات العصبية

الكبريت (0,15 - 0,2%)

1. في الخلية - وهو جزء من بعض الأحماض الأمينية - السيتين والسيستين والميثيونين، ويشكل جسور ثاني كبريتيد في البنية الثلاثية للبروتين، وهو جزء من بعض الإنزيمات والإنزيم المساعد أ، وهو جزء من البكتيريا كلوروفيل، وبعض المواد الكيميائية الاصطناعية تستخدم الكبريت مركبات لإنتاج الطاقة

2. في الحيوانات - جزء من الأنسولين وفيتامين ب 1 والبيوتين

الفوسفور (0,2 - 1,0%)

1. في الخلية - على شكل بقايا حمض الفوسفوريك، فهو جزء من DNA وRNA وATP والنيوكليوتيدات والإنزيمات المساعدة NAD وNADP وFAD والسكريات الفسفورية والدهون الفوسفاتية والعديد من الإنزيمات، ويشكل أغشية كجزء من الدهون الفسفورية.

2. في الحيوانات - جزء من العظام والأسنان، في الثدييات هو أحد مكونات النظام العازل، يحافظ على التوازن الحمضي لسائل الأنسجة ثابتًا نسبيًا

الكلور (0,05 - 0,1%)

1. في الخلية - يشارك في الحفاظ على الحياد الإلكتروني للخلية

2. في النباتات - يشارك في تنظيم ضغط الدم

3. في الحيوانات - يشارك في تكوين الإمكانات الأسموزي لبلازما الدم، وكذلك في عمليات الإثارة والتثبيط في الخلايا العصبية، وهو جزء من عصير المعدة في شكل حمض الهيدروكلوريك

العناصر الدقيقة

نحاس

1. في الخلية - جزء من الإنزيمات المشاركة في تركيب السيتوكروم

2. في النباتات - جزء من الإنزيمات المشاركة في تفاعلات المرحلة المظلمة من عملية التمثيل الضوئي

3. في الحيوانات - يشارك في تركيب الهيموجلوبين، في اللافقاريات هو جزء من الهيموسيانين - ناقلات الأكسجين، في البشر - جزء من صبغة الجلد - الميلانين

الزنك

1. يشارك في التخمر الكحولي

2. في النباتات - جزء من الإنزيمات المشاركة في تحلل حمض الكربونيك وفي تخليق الهرمونات النباتية - الأوكسينات

اليود

1. في الفقاريات - جزء من هرمونات الغدة الدرقية (الثيروكسين)

الكوبالت

1. في الحيوانات - جزء من فيتامين ب 12 (يشارك في تركيب الهيموجلوبين)، ونقصه يؤدي إلى فقر الدم

الفلور

1. في الحيوانات - يعطي قوة للعظام ومينا الأسنان

المنغنيز

1. في الخلية - جزء من الإنزيمات المشاركة في التنفس والأكسدة الأحماض الدهنيةيزيد من نشاط الكربوكسيلاز

2. في النباتات - كجزء من الإنزيمات، يشارك في التفاعلات المظلمة لعملية التمثيل الضوئي وفي تقليل النترات

3. في الحيوانات - جزء من إنزيمات الفوسفاتيز الضرورية لنمو العظام

البروم

1. في الخلية - جزء من فيتامين ب 1، الذي يشارك في انهيار حمض البيروفيك

الموليبدينوم

1. في الخلية - كجزء من الإنزيمات، فإنه يشارك في تثبيت النيتروجين في الغلاف الجوي

2. في النباتات - كجزء من الإنزيمات، يشارك في عمل الثغور والإنزيمات المشاركة في تركيب الأحماض الأمينية

بور

1. يؤثر على نمو النبات

ستتعرف من هذا الدرس على دور المركبات المعدنية للعناصر الصغرى والكبرى في حياة الكائنات الحية. سوف تتعرف على مؤشر الهيدروجين للبيئة - الرقم الهيدروجيني، وتعرف على كيفية ارتباط هذا المؤشر بفسيولوجيا الجسم، وكيف يحافظ الجسم على درجة حموضة ثابتة للبيئة. تعرف على دور الأنيونات والكاتيونات غير العضوية في عمليات التمثيل الغذائي، وتعرف على تفاصيل حول وظائف كاتيونات Na وK وCa في الجسم، بالإضافة إلى المعادن الأخرى التي تشكل جزءًا من الجسم وما هي وظائفها.

مقدمة

الموضوع: أساسيات علم الخلايا

درس: المعادن ودورها في حياة الخلية

1 المقدمة. المعادن الموجودة في الخلية

المعادنتشكل من 1 إلى 1.5% من الوزن الرطب للخلية، وتوجد في الخلية على شكل أملاح مخلوعة إلى أيونات، أو في الحالة الصلبة (الشكل 1).

أرز. 1. التركيب الكيميائيخلايا الكائنات الحية

يوجد في سيتوبلازم أي خلية شوائب بلورية تتمثل في أملاح الكالسيوم والفوسفور القابلة للذوبان قليلاً. إلى جانبهم قد يكون هناك أكسيد السيليكون وغيرها المركبات غير العضوية، والتي تشارك في تكوين الهياكل الداعمة للخلية - في حالة الهيكل العظمي المعدني للإشعاعيين - والكائن الحي، أي أنها تشكل المادة المعدنية للأنسجة العظمية.

2. الأيونات غير العضوية: الكاتيونات والأنيونات

الأيونات غير العضوية مهمة لحياة الخلية (الشكل 2).

أرز. 2. صيغ الأيونات الرئيسية للخلية

الايونات الموجبة- البوتاسيوم والصوديوم والمغنيسيوم والكالسيوم.

الأنيونات- أنيون الكلوريد، أنيون البيكربونات، أنيون فوسفات الهيدروجين، أنيون فوسفات ثنائي الهيدروجين، أنيون الكربونات، أنيون الفوسفات وأنيون النترات.

دعونا نفكر في معنى الأيونات.

تشكل الأيونات الموجودة على الجانبين المتقابلين من أغشية الخلايا ما يسمى بإمكانية الغشاء. يتم توزيع العديد من الأيونات بشكل غير متساو بين الخلية والبيئة. وبالتالي، فإن تركيز أيونات البوتاسيوم (K+) في الخلية أعلى بنسبة 20-30 مرة منه في البيئة؛ وتركيز أيونات الصوديوم (Na+) أقل بعشر مرات في الخلية منه في البيئة.

بفضل الوجود تدرجات التركيزيتم تنفيذ العديد من العمليات الحيوية، مثل انقباض الألياف العضلية، وإثارة الخلايا العصبية، وانتقال المواد عبر الغشاء.

تؤثر الكاتيونات على لزوجة وسيولة السيتوبلازم. تعمل أيونات البوتاسيوم على تقليل اللزوجة وزيادة السيولة، وأيونات الكالسيوم (Ca2+) لها تأثير معاكس على سيتوبلازم الخلية.

تشارك أنيونات الأحماض الضعيفة - أنيون البيكربونات (HCO3-)، وأنيون فوسفات الهيدروجين (HPO42-) - في الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي للخلية، أي الرقم الهيدروجينيبيئة. وفقا لرد فعلهم، يمكن أن تكون الحلول حامِض, حياديو رئيسي.

يتم تحديد حموضة أو قاعدية المحلول من خلال تركيز أيونات الهيدروجين فيه (الشكل 3).

أرز. 3. تحديد حموضة المحلول باستخدام مؤشر عالمي

يتم التعبير عن هذا التركيز باستخدام قيمة الرقم الهيدروجيني، ويتراوح المقياس من 0 إلى 14. بيئة محايدةالرقم الهيدروجيني - حوالي 7. الحمضي - أقل من 7. الأساسي - أكثر من 7. يمكنك تحديد الرقم الهيدروجيني للوسيط بسرعة باستخدام أوراق أو شرائط المؤشر (انظر الفيديو).

نقوم بغمس ورقة المؤشر في المحلول ثم نزيل الشريط ونقوم على الفور بمقارنة لون منطقة المؤشر للشريط مع ألوان مقياس المقارنة القياسي المتضمن في المجموعة وتقييم تشابه اللون وتحديد الرقم الهيدروجيني القيمة (انظر الفيديو).

3. الرقم الهيدروجيني للبيئة ودور الأيونات في صيانتها

قيمة الرقم الهيدروجيني في الخلية حوالي 7.

إن تغيير الرقم الهيدروجيني في اتجاه أو آخر له تأثير ضار على الخلية، لأن العمليات البيوكيميائية التي تحدث في الخلية تتغير على الفور.

يتم الحفاظ على ثبات الرقم الهيدروجيني للخلية بفضل خصائص المخزن المؤقتمحتوياته. المحلول المنظم هو المحلول الذي يحافظ على قيمة الرقم الهيدروجيني ثابتة. عادة، يتكون النظام المنظم من إلكتروليت قوي وضعيف: ملح وقاعدة ضعيفة أو حمض ضعيف يشكله.

تأثير المحلول المنظم هو أنه يقاوم التغيرات في الرقم الهيدروجيني للبيئة. يمكن أن يحدث تغيير في الرقم الهيدروجيني للوسط نتيجة تركيز المحلول أو تخفيفه بالماء أو الحمض أو القلوي. عندما تزداد الحموضة، أي تركيز أيونات الهيدروجين، تتفاعل الأنيونات الحرة، التي مصدرها الملح، مع البروتونات وتزيلها من المحلول. عندما تنخفض الحموضة، يزداد الميل إلى إطلاق البروتونات. وبهذه الطريقة، يتم الحفاظ على الرقم الهيدروجيني عند مستوى معين، أي يتم الحفاظ على تركيز البروتونات عند مستوى ثابت معين.

بعض المركبات العضوية، وخاصة البروتينات، لها أيضًا خصائص تخزين مؤقتة.

تعتبر كاتيونات المغنيسيوم والكالسيوم والحديد والزنك والكوبالت والمنغنيز جزءًا من الإنزيمات والفيتامينات (انظر الفيديو).

الكاتيونات المعدنية هي جزء من الهرمونات.

الزنك جزء من الأنسولين. الأنسولين هو هرمون البنكرياس الذي ينظم مستويات السكر في الدم.

المغنيسيوم جزء من الكلوروفيل.

الحديد جزء من الهيموجلوبين.

مع عدم وجود هذه الكاتيونات، تتعطل العمليات الحيوية للخلية.

4. الأيونات المعدنية كعوامل مساعدة

أهمية أيونات الصوديوم والبوتاسيوم

تتوزع أيونات الصوديوم والبوتاسيوم في جميع أنحاء الجسم، بينما توجد أيونات الصوديوم بشكل رئيسي في السائل بين الخلايا، وتوجد أيونات البوتاسيوم داخل الخلايا: 95% من الأيونات البوتاسيوميتضمن داخل الخلاياو95% أيونات صوديومالواردة في السوائل بين الخلايا(الشكل 4).

يرتبط بأيونات الصوديوم الضغط الاسموزيالسوائل، واحتباس الماء في الأنسجة، والنقل، أو ينقلمواد مثل الأحماض الأمينية والسكريات من خلال الغشاء.

أهمية الكالسيوم في جسم الإنسان

الكالسيوم هو أحد العناصر الأكثر وفرة في جسم الإنسان. الجزء الأكبر من الكالسيوم موجود في العظام والأسنان. يشكل الجزء الموجود خارج الكالسيوم في العظام 1% من إجمالي كمية الكالسيوم في الجسم. يؤثر الكالسيوم خارج العظم على تخثر الدم، وكذلك على الاستثارة العصبية والعضلية وتقلص الألياف العضلية.

نظام عازلة الفوسفات

يلعب نظام الفوسفات العازل دورًا في الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي في الجسم، بالإضافة إلى أنه يحافظ على التوازن في تجويف الأنابيب الكلوية، وكذلك السائل داخل الخلايا.

يتكون نظام الفوسفات المنظم من فوسفات ثنائي الهيدروجين وفوسفات الهيدروجين. يرتبط فوسفات الهيدروجين، أي أنه يحيد البروتون. يطلق فوسفات ثنائي الهيدروجين بروتونًا ويتفاعل مع المنتجات القلوية التي تدخل الدم.

يعد النظام العازل للفوسفات جزءًا من النظام العازل للدم (الشكل 5).

نظام عازل للدم

في جسم الإنسان، هناك دائمًا شروط معينة للتحول في التفاعل الطبيعي لبيئة الأنسجة، على سبيل المثال، الدم، نحو الحماض (التحمض) أو القلاء (إزالة الأكسدة - تحول تصاعدي في الرقم الهيدروجيني).

تدخل منتجات مختلفة إلى الدم، على سبيل المثال، حمض اللبنيك، وحامض الفوسفوريك، وحمض الكبريت، والتي تتشكل نتيجة أكسدة مركبات الفوسفور العضوية أو البروتينات المحتوية على الكبريت. وفي هذه الحالة قد يتحول تفاعل الدم نحو الأطعمة الحمضية.

عند تناول منتجات اللحوم، تدخل المركبات الحمضية إلى الدم. عند تناول الأطعمة النباتية، تدخل القواعد إلى الدم.

ومع ذلك، يبقى الرقم الهيدروجيني للدم عند مستوى ثابت معين.

هناك في الدم أنظمة عازلة، والتي تحافظ على الرقم الهيدروجيني عند مستوى معين.

تشمل أنظمة عازلة الدم ما يلي:

نظام كربونات عازلة,

نظام عازلة الفوسفات,

نظام الهيموجلوبين العازل,

نظام عازل بروتين البلازما (الشكل 6).

يؤدي تفاعل هذه الأنظمة العازلة إلى إنشاء درجة حموضة ثابتة معينة للدم.

وهكذا نظرنا اليوم إلى المعادن ودورها في حياة الخلية.

العمل في المنزل

أيّ المواد الكيميائيةيسمى المعدنية؟ ما هي أهمية المعادن للكائنات الحية؟ ما هي المواد التي تتكون منها الكائنات الحية بشكل رئيسي؟ ما الكاتيونات الموجودة في الكائنات الحية؟ ما هي وظائفهم؟ ما الأنيونات الموجودة في الكائنات الحية؟ ما هو دورهم؟ ما هو النظام العازل؟ ما هي الأنظمة العازلة للدم التي تعرفها؟ ما علاقة محتوى المعادن في الجسم؟

1. التركيب الكيميائي للكائنات الحية.

2. ويكيبيديا.

3. علم الأحياء والطب.

4. المركز التعليمي.

فهرس

1. كامينسكي أ. أ.، كريكسونوف إ. أ.، باسيشنيك ف. في. علم الأحياء العامالصف 10-11 الحبارى، 2005.

2. علم الأحياء. الصف 10. علم الأحياء العام. مستوى أساسي من/ P. V. Izhevsky، O. A. Kornilova، T. E. Loshchilina وآخرون - الطبعة الثانية، المنقحة. - فنتانا-غراف، 2010. - 224 ص.

3. بيليايف د.ك. علم الأحياء الصف 10-11. علم الأحياء العام. مستوى أساسي من. - الطبعة الحادية عشرة، الصورة النمطية. - م: التربية، 2012. - 304 ص.

4. Agafonova I. B.، Zakharova E. T.، Sivoglazov V. I. علم الأحياء الصف 10-11. علم الأحياء العام. مستوى أساسي من. - الطبعة السادسة، إضافة. - حبارى، 2010. - 384 ص.