Les ions inorganiques, ou minéraux, remplissent les fonctions suivantes dans le corps :
1. Fonction bioélectrique. Cette fonction est associée à l'apparition d'une différence de potentiel au niveau des membranes cellulaires. Le gradient de concentration ionique des deux côtés de la membrane crée un potentiel d’environ 60 à 80 mV dans différentes cellules. La face interne de la membrane cellulaire est chargée négativement par rapport à la face externe. Plus le potentiel électrique de la membrane est élevé, plus la teneur en protéines et son ionisation (charge négative) à l'intérieur de la cellule ainsi que la concentration de cations à l'extérieur de la cellule (la diffusion des ions Na + et K + à travers la membrane dans la cellule est difficile ). Cette fonction des ions inorganiques est utilisée pour réguler les fonctions de cellules particulièrement excitables (nerf, muscle) et pour conduire l'influx nerveux.
2. Fonction osmotique utilisé pour réguler la pression osmotique. Une cellule vivante obéit à la loi de l'isosmopolaire : dans tous les milieux du corps, entre lesquels s'effectue un libre échange d'eau, la même pression osmotique s'établit. Si le nombre d'ions dans un certain milieu augmente, l'eau se précipite après eux jusqu'à ce qu'un nouvel équilibre et un nouveau niveau de pression osmotique soient établis.
3. Fonction structurelle en raison des propriétés complexantes des métaux. Les ions métalliques interagissent avec des groupes anioniques de protéines, d'acides nucléiques et d'autres macromolécules et assurent ainsi, avec d'autres facteurs, le maintien de certaines conformations de ces molécules. Étant donné que l'activité biologique des biopolymères dépend de leurs conformations, la mise en œuvre normale de leurs fonctions par les protéines, la mise en œuvre sans entrave des informations contenues dans les acides nucléiques, la formation de complexes supramoléculaires, la formation de structures subcellulaires et d'autres processus sont impensables sans la participation de cations et anions.
4. Fonction de régulation est que les ions métalliques sont des activateurs d’enzymes et régulent ainsi le taux de transformations chimiques dans la cellule. Il s’agit d’un effet régulateur direct des cations. Indirectement, les ions métalliques sont souvent nécessaires à l’action d’un autre régulateur, par exemple une hormone. Donnons quelques exemples. La formation de la forme active de l’insuline est impossible sans ions zinc. La structure tertiaire de l'ARN est largement déterminée par la force ionique de la solution, et des cations tels que Cr 2+, Ni 2+, Fe 2+, Zn 2+, Mn 2+ et d'autres sont directement impliqués dans la formation de l'hélice. structure des acides nucléiques. La concentration d'ions Mg 2+ affecte la formation d'une structure supramoléculaire telle que les ribosomes.
5. Fonction de transport se manifeste par la participation de certains métaux (faisant partie des métalloprotéines) au transfert d'électrons ou de molécules simples. Par exemple, les cations fer et cuivre font partie des cytochromes, porteurs d'électrons dans la chaîne respiratoire, et le fer présent dans l'hémoglobine lie l'oxygène et participe à son transfert.
6. Fonction énergétique associé à l'utilisation d'anions phosphate dans la formation d'ATP et d'ADP (l'ATP est le principal vecteur d'énergie dans les organismes vivants).
7. Fonction mécanique. Par exemple, le cation Ca +2 et l'anion phosphate font partie de l'hydroxylapatite et du phosphate de calcium des os et déterminent leur résistance mécanique.
8. Fonction synthétique. De nombreux ions inorganiques sont utilisés dans les synthèses molécules complexes. Par exemple, les ions iode I¯ sont impliqués dans la synthèse des iodothyronines dans les cellules thyroïdiennes ; anion (SO 4) 2- - dans la synthèse des composés ester-soufre (lors de la neutralisation des alcools et acides organiques nocifs dans l'organisme). Le sélénium joue un rôle important dans le mécanisme de protection contre les effets toxiques du peroxyde. Il forme de la sélénocystéine, un analogue de la cystéine, dans laquelle les atomes de sélénium remplacent les atomes de soufre. La sélénocystéine est un composant de l'enzyme glutathion peroxydase, qui catalyse la réduction du peroxyde d'hydrogène avec le glutathion (tripeptide - γ-glutamyl-cystéinylglycine)
Il est important de noter que, dans certaines limites, l'interchangeabilité de certains ions est possible. En cas de carence d'un ion métallique, il peut être remplacé par un autre ion métallique similaire en termes de propriétés physico-chimiques et de rayon ionique. Par exemple, l’ion sodium est remplacé par un ion lithium ; ion calcium - ion strontium ; ion molybdène - l'ion vanadium; ion de fer - l'ion cobalt; parfois des ions magnésium - ions manganèse.
Du fait que les minéraux activent l’action des enzymes, ils affectent tous les aspects du métabolisme. Voyons comment le métabolisme des acides nucléiques, des protéines, des glucides et des lipides dépend de la présence de certains ions inorganiques.
Minéraux - c'est l'un des composants les plus importants de notre alimentation, sans eux le bon déroulement des processus vitaux dans le corps est impossible, ils assurent la formation correcte de la structure chimique de tous les tissus humains et, bien sûr, des tissus musculaires, y compris. Tous minéraux, présents dans notre organisme, peuvent être divisés en macroéléments et microéléments.
Macronutriments– les substances minérales contenues dans l'organisme en quantités relativement importantes sont : le fer, le calcium, le sodium, le phosphore, le magnésium, le potassium, le soufre, le chlore.
Microéléments– les substances minérales contenues dans l'organisme en quantités relativement faibles sont : le zinc, le manganèse, le cuivre, le fluor, le chrome, le nickel, le cobalt et autres.
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Substances |
Localisation et transformation |
Propriétés |
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Composés azotés |
Dans les cellules végétales, les ions ammonium et nitrate sont réduits et inclus dans la synthèse des acides aminés. Chez les animaux, les acides aminés sont utilisés pour construire leurs propres protéines. Lorsque les organismes meurent, ils sont inclus dans le cycle des substances sous forme d'azote libre. |
Contient des protéines, des acides aminés, des acides nucléiques (ADN, ARN) et ATP |
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Composés du phosphore |
Les sels de fluor (phosphates) présents dans le sol sont dissous par les sécrétions des racines des plantes et absorbés. Lorsque les organismes meurent, les restes d’acide phosphorique se minéralisent et forment des sels. |
Ils font partie de toutes les structures membranaires ; acides nucléiques, ADN, ARN, ATP, enzymes tissulaires (os) |
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Composés de potassium |
Le potassium est contenu dans toutes les cellules sous forme d'ions potassium, dont la concentration est beaucoup plus élevée que dans environnement. Après sa mort, il retourne dans l’environnement sous forme d’ions potassium. |
La « pompe à potassium » de la cellule favorise la pénétration à travers la membrane. Active l'activité vitale de la cellule, la conduction des excitations et des impulsions. |
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Composés de calcium |
Le calcium est contenu dans les cellules sous forme d'ions et de cristaux de sel. |
Forme une substance intercellulaire et des cristaux dans les cellules végétales. Partie d'os, coquilles, squelettes calcaires |
L'activité vitale d'une cellule est caractérisée par des processus métaboliques qui s'y déroulent continuellement et le cytoplasme réagit sélectivement à l'influence de divers facteurs environnementaux. Les processus de diffusion et d'osmose jouent un rôle important dans l'absorption et la libération des substances. La sélectivité du transport à travers une membrane perméable conduit à l'apparition de phénomènes osmotiques dans la cellule. Osmotique appeler les phénomènes se produisant dans un système constitué de deux solutions séparées par une membrane semi-perméable. Dans une cellule végétale, le rôle des films semi-perméables est assuré par : le plasmalemme - une membrane séparant le cytoplasme et l'environnement extracellulaire, et le tonoplaste - une membrane séparant le cytoplasme et la sève cellulaire, qui est le contenu de la vacuole.
Osmose - la diffusion de l'eau à travers une membrane semi-perméable depuis une solution à faible concentration en soluté vers une solution à forte concentration en soluté. La pression à laquelle la diffusion du liquide s'arrête est appelée pression osmotique. Si la pression osmotique d'une solution est supérieure à la pression du liquide testé, la solution est appelée hypertendu; si moins - hypotonique, si c'est pareil - isotonique.
Turgescence des cellules végétales. Si vous placez des cellules végétales adultes (faisant partie d'un tissu, par exemple l'épiderme) dans des conditions hypotoniques, elles n'éclateront pas, puisque chaque cellule végétale est entourée d'une paroi cellulaire plus ou moins épaisse. Il sert de structure rigide qui empêche l’eau entrante de déchirer la cellule. Si la paroi cellulaire et la membrane plasmique d'une cellule pouvaient s'étirer, l'eau pénétrerait dans la cellule jusqu'à ce que la concentration soit osmotiquement atteinte. substances actives l'extérieur et l'intérieur de la cellule ne s'aligneraient pas. En réalité, la paroi cellulaire est une structure solide et inextensible, et dans des conditions hypotoniques, l'eau entrant dans la cellule appuie sur la paroi cellulaire, pressant étroitement le plasmalemme contre elle. La pression du protoplaste de l’intérieur sur la paroi cellulaire est appelée turgescent pression. Les cellules végétales ont turgescence. La pression de turgescence empêche davantage d’eau de pénétrer dans la cellule. L'état de tension interne de la cellule, dû à la teneur élevée en eau et à la pression croissante du contenu cellulaire sur sa membrane, est appelé turgescence.
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Présentation sur le thème "biologie". Thème : « Les substances minérales et leur rôle dans la cellule. » La présentation a été préparée par Noikova E., élève de 10e année. Enseignant : Danilkina O.N.
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Les macroéléments comprennent le sodium, le potassium, le calcium, le magnésium, le chlore, le silicium, le soufre, le fer, etc. Les microéléments comprennent des substances dont la teneur dans les produits est négligeable - iode, zinc, cuivre, fluor, brome, manganèse, etc. Malgré leur faible teneur, les microéléments sont extrêmement important pour l’alimentation humaine. Outre les substances organiques - protéines, glucides, graisses - les cellules des organismes vivants contiennent des composés qui constituent un large groupe de substances minérales. Il s'agit notamment de l'eau et de divers sels qui, lorsqu'ils sont dissous, se dissocient (se désagrègent) pour former des ions : cations (chargés positivement) et anions (chargés négativement). Les minéraux font partie de toutes les cellules, tissus et os ; ils maintiennent l'équilibre acido-basique dans le corps et ont grande influence sur le métabolisme. Les minéraux, en fonction de leur teneur dans les aliments ou dans le corps humain, sont classiquement divisés en macroéléments et microéléments.
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De nombreux minéraux sont essentiels éléments structurels corps - le calcium et le phosphore constituent l'essentiel de la matière minérale des os et des dents, le sodium et le chlore sont les principaux ions du plasma et le potassium se trouve en grande quantité dans les cellules vivantes. Maintenir la cohérence environnement interne(homéostasie) de l'organisme et pression osmotique sur les membranes cellulaires, consiste principalement à maintenir la teneur qualitative et quantitative en minéraux des tissus et organes à un niveau physiologique. Même de petits écarts par rapport à la norme peuvent entraîner les conséquences les plus graves pour la santé du corps ou d'une cellule individuelle. L'ensemble des macro et microéléments assure les processus de croissance et de développement du corps. Les minéraux jouent un rôle important dans la régulation des processus immunitaires, dans le maintien de l'intégrité des membranes cellulaires et dans la respiration des tissus.
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Ions inorganiques : cations et anions Cations – potassium, sodium, magnésium et calcium. Les anions sont l'anion chlorure, l'anion bicarbonate, l'anion hydrogénophosphate, l'anion dihydrogénophosphate, l'anion carbonate, l'anion phosphate et l'anion nitrate. Considérons la signification des ions. Les ions, situés le long différents côtés les membranes cellulaires forment ce qu'on appelle le potentiel transmembranaire. De nombreux ions sont inégalement répartis entre la cellule et l’environnement. Ainsi, la concentration d’ions potassium (K+) dans la cellule est 20 à 30 fois plus élevée que dans l’environnement ; et la concentration en ions sodium (Na+) est dix fois plus faible dans la cellule que dans l'environnement. Grâce à l'existence de gradients de concentration, de nombreux processus vitaux ont lieu, tels que la contraction des fibres musculaires, l'excitation des cellules nerveuses et le transfert de substances à travers la membrane. Les cations affectent la viscosité et la fluidité du cytoplasme. Les ions potassium réduisent la viscosité et augmentent la fluidité, les ions calcium (Ca2+) ont l'effet inverse sur le cytoplasme cellulaire. Les anions d'acides faibles - anion bicarbonate (HCO3-), anion hydrogénophosphate (HPO42-) - participent au maintien de l'équilibre acido-basique de la cellule, c'est-à-dire le pH de l'environnement. Selon leur réaction, les solutions peuvent être acides, neutres ou basiques.
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pH de l'environnement et rôle des ions dans son entretien La valeur du pH dans la cellule est approximativement égale à 7. Un changement de pH dans un sens ou dans l'autre a un effet néfaste sur la cellule, car les processus biochimiques qui se déroulent dans la cellule changer immédiatement. Le pH constant de la cellule est maintenu grâce aux propriétés tampons de son contenu. Une solution tampon est une solution qui prend en charge valeur constante pH de l'environnement. Généralement, un système tampon se compose d'un électrolyte fort et faible : un sel et une base faible ou un acide faible qui le forment. L'effet d'une solution tampon est qu'elle résiste aux changements de pH de l'environnement. Une modification du pH du milieu peut survenir suite à la concentration de la solution ou à sa dilution avec de l'eau, un acide ou un alcali. Lorsque l'acidité, c'est-à-dire la concentration d'ions hydrogène, augmente, les anions libres, dont la source est le sel, interagissent avec les protons et les éliminent de la solution.
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pH de l'environnement et rôle des ions dans son maintien. Lorsque l'acidité diminue, la tendance à libérer des protons augmente. De cette manière, le pH est maintenu à un certain niveau, c’est-à-dire que la concentration de protons est maintenue à un certain niveau constant. Quelques composés organiques, en particulier les protéines, ont également des propriétés tampons. Les cations de magnésium, calcium, fer, zinc, cobalt, manganèse font partie des enzymes et des vitamines. Les cations métalliques font partie des hormones. Le zinc fait partie de l'insuline. L'insuline est une hormone pancréatique qui régule la glycémie. Le magnésium fait partie de la chlorophylle. Le fer fait partie de l'hémoglobine. En l'absence de ces cations, les processus vitaux de la cellule sont perturbés
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Système tampon sanguin Dans le corps humain, il existe toujours certaines conditions de changement réaction normale l'environnement du tissu, par exemple le sang, vers une acidose (acidification) ou une alcalose (désoxydation - un déplacement du pH vers le haut). Divers produits pénètrent dans le sang, par exemple l'acide lactique, l'acide phosphorique, l'acide sulfureux, formés à la suite de l'oxydation de composés organophosphorés ou de protéines contenant du soufre. Dans ce cas, la réaction sanguine peut se déplacer vers les aliments acides. Lorsque vous mangez des produits carnés, des composés acides pénètrent dans le sang. En mangeant des aliments végétaux, les bases pénètrent dans le sang. Cependant, le pH du sang reste à un certain niveau constant. Il existe des systèmes tampons dans le sang qui maintiennent le pH à un certain niveau. Les systèmes tampons sanguins comprennent : - un système tampon carbonate, - un système tampon phosphate, - un système tampon hémoglobine, - un système tampon protéines plasmatiques.
La cellule est constituée de substances organiques et minérales.
Composition minérale des cellules
De non matière organique la cellule contient 86 éléments tableau périodique, environ 16 à 18 éléments sont vitaux pour l’existence normale d’une cellule vivante.
Parmi les éléments figurent : les organogènes, les macroéléments, les microéléments et les ultramicroéléments.
Organogènes
Ce sont les substances qui composent la matière organique : l'oxygène, le carbone, l'hydrogène et l'azote.
Oxygène(65-75%) - contenu dans un nombre énorme molécules organiques- protéines, graisses, glucides, acides nucléiques. Comme substance simple(O2) se forme lors de la photosynthèse oxygénée (cyanobactéries, algues, plantes).
Fonctions : 1. L'oxygène est un agent oxydant puissant (oxyde le glucose pendant la respiration cellulaire, de l'énergie est libérée au cours du processus)
2. Une partie des substances organiques de la cellule
3. Une partie de la molécule d'eau
Carbone(15-18%) - constitue la base de la structure de toutes les substances organiques. Comme gaz carbonique libéré lors de la respiration et absorbé lors de la photosynthèse. Peut être sous forme de CO - monoxyde de carbone. Sous forme de carbonate de calcium (CaCO3), il fait partie des os.
Hydrogène(8 à 10 %) - comme le carbone, il fait partie de tout composé organique. Cela fait également partie de l'eau.
Azote(2 - 3%) - fait partie des acides aminés, et donc des protéines, des acides nucléiques, de certaines vitamines et pigments. Fixé par les bactéries de l'atmosphère.
Macronutriments
Magnésium (0,02 - 0,03%)
1. Dans la cellule - une partie des enzymes impliquées dans la synthèse de l'ADN et le métabolisme énergétique
2. Dans les plantes - une partie de la chlorophylle
3. Chez les animaux - une partie des enzymes impliquées dans le fonctionnement des tissus musculaires, nerveux et osseux.
Sodium (0,02 - 0,03%)
1. Dans la cellule - partie des canaux et des pompes potassium-sodium
2. Chez les plantes - participe à l'osmose, qui assure l'absorption de l'eau du sol
3. Chez les animaux - participe à la fonction rénale, maintient le rythme cardiaque, fait partie du sang (NaCl), aide à maintenir l'équilibre acido-basique
Calcium (0,04 - 2,0%)
1. Dans la cellule - participe à la perméabilité sélective de la membrane, au processus de connexion de l'ADN aux protéines
2. Dans les plantes - forme des sels de substances pectiques, donne de la dureté à la substance intercellulaire reliant cellules végétales, et participe également à la formation de contacts intercellulaires
3. Chez les animaux - une partie des os des vertébrés, des coquilles de mollusques et des polypes coralliens, participe à la formation de la bile, augmente l'excitabilité réflexe moelle épinière et le centre de la salivation, participe à la transmission synaptique de l'influx nerveux, aux processus de coagulation sanguine, est un facteur nécessaire à la contraction des muscles striés
Fer (0,02%)
1. Dans la cellule - une partie des cytochromes
2. Chez les plantes - participe à la synthèse de la chlorophylle, fait partie des enzymes impliquées dans la respiration, fait partie des cytochromes
3. Chez les animaux - une partie de l'hémoglobine
Potassium (0,15 - 0,4%)
1. Dans la cellule - maintient les propriétés colloïdales du cytoplasme, fait partie des pompes et des canaux potassium-sodium, active les enzymes impliquées dans la synthèse des protéines pendant la glycolyse
2. Chez les plantes - participe à la régulation du métabolisme de l'eau et de la photosynthèse
3. Nécessaire au bon rythme cardiaque, participe à la conduction de l'influx nerveux
Soufre (0,15 - 0,2%)
1. Dans la cellule - il fait partie de certains acides aminés - la citine, la cystéine et la méthionine, forme des ponts disulfure dans la structure tertiaire des protéines, fait partie de certaines enzymes et coenzyme A, fait partie de la bactériochlorophylle, certains chimiosynthétiques utilisent du soufre composés pour produire de l'énergie
2. Chez les animaux - une partie de l'insuline, de la vitamine B1, de la biotine
Phosphore (0,2 - 1,0%)
1. Dans la cellule - sous forme de résidus d'acide phosphorique, il fait partie de l'ADN, de l'ARN, de l'ATP, des nucléotides, des coenzymes NAD, NADP, FAD, des sucres phosphorylés, des phospholipides et de nombreuses enzymes ; il forme des membranes faisant partie des phospholipides.
2. Chez les animaux - une partie des os, des dents, chez les mammifères, c'est un composant du système tampon, maintient l'équilibre acide du liquide tissulaire relativement constant
Chlore (0,05 - 0,1%)
1. Dans la cellule - participe au maintien de l'électroneutralité de la cellule
2. Chez les plantes - participe à la régulation de la pression de turgescence
3. Chez les animaux - participe à la formation du potentiel osmotique du plasma sanguin, ainsi qu'aux processus d'excitation et d'inhibition des cellules nerveuses, fait partie du suc gastrique sous forme d'acide chlorhydrique
Microéléments
Cuivre
1. Dans la cellule - une partie des enzymes impliquées dans la synthèse des cytochromes
2. Chez les plantes - une partie des enzymes impliquées dans les réactions de la phase sombre de la photosynthèse
3. Chez les animaux - participe à la synthèse de l'hémoglobine, chez les invertébrés il fait partie des hémocyanines - porteurs d'oxygène, chez l'homme - il fait partie du pigment cutané - mélanine
Zinc
1. Participe à la fermentation alcoolique
2. Dans les plantes - une partie des enzymes impliquées dans la dégradation de l'acide carbonique et dans la synthèse des hormones végétales-auxines
Iode
1. Chez les vertébrés - une partie des hormones thyroïdiennes (thyroxine)
Cobalt
1. Chez les animaux - une partie de la vitamine B12 (participe à la synthèse de l'hémoglobine), sa carence entraîne une anémie
Fluor
1. Chez les animaux - donne de la force aux os et à l'émail des dents
Manganèse
1. Dans la cellule - une partie des enzymes impliquées dans la respiration, l'oxydation Les acides gras, augmente l'activité carboxylase
2. Chez les plantes - en tant que composant des enzymes, il participe aux réactions sombres de la photosynthèse et à la réduction des nitrates
3. Chez les animaux - une partie des enzymes phosphatases nécessaires à la croissance osseuse
Brome
1. Dans la cellule - une partie de la vitamine B1, impliquée dans la dégradation de l'acide pyruvique
Molybdène
1. Dans la cellule - en tant que composant des enzymes, il participe à la fixation de l'azote atmosphérique
2. Chez les plantes - en tant que membre des enzymes, il participe au travail des stomates et des enzymes impliqués dans la synthèse des acides aminés
Bor
1. Affecte la croissance des plantes
À partir de cette leçon, vous découvrirez le rôle des composés minéraux de micro et macroéléments dans la vie des organismes vivants. Vous vous familiariserez avec l'indicateur d'hydrogène de l'environnement - pH, apprendrez comment cet indicateur est lié à la physiologie du corps, comment le corps maintient un pH constant de l'environnement. Découvrez le rôle des anions et des cations inorganiques dans les processus métaboliques, apprenez des détails sur les fonctions des cations Na, K et Ca dans le corps, ainsi que quels autres métaux font partie de notre corps et quelles sont leurs fonctions.
Introduction
Sujet : Bases de la cytologie
Leçon : Les minéraux et leur rôle dans la vie cellulaire
1. Introduction. Minéraux dans la cellule
Minéraux constituent de 1 à 1,5 % du poids humide de la cellule, et se retrouvent dans la cellule sous forme de sels disloqués en ions, ou à l'état solide (Fig. 1).
Riz. 1. Composition chimique cellules d'organismes vivants
Dans le cytoplasme de toute cellule, il existe des inclusions cristallines, représentées par des sels de calcium et de phosphore légèrement solubles ; à côté d'eux, il peut y avoir de l'oxyde de silicium et d'autres composés inorganiques, qui participent à la formation des structures de soutien de la cellule - dans le cas du squelette minéral des radiolaires - et de l'organisme, c'est-à-dire qu'ils forment la substance minérale du tissu osseux.
2. Ions inorganiques : cations et anions
Les ions inorganiques sont importants pour la vie de la cellule (Fig. 2).
Riz. 2. Formules des principaux ions de la cellule
Cations- potassium, sodium, magnésium et calcium.
Anions- anion chlorure, anion bicarbonate, anion hydrogénophosphate, anion dihydrogénophosphate, anion carbonate, anion phosphate et anion nitrate.
Considérons la signification des ions.
Les ions, situés sur les côtés opposés des membranes cellulaires, forment ce qu'on appelle le potentiel transmembranaire. De nombreux ions sont inégalement répartis entre la cellule et l’environnement. Ainsi, la concentration d’ions potassium (K+) dans la cellule est 20 à 30 fois plus élevée que dans l’environnement ; et la concentration en ions sodium (Na+) est dix fois plus faible dans la cellule que dans l'environnement.
Grâce à l'existence gradients de concentration, de nombreux processus vitaux sont réalisés, tels que la contraction des fibres musculaires, l'excitation des cellules nerveuses et le transfert de substances à travers la membrane.
Les cations affectent la viscosité et la fluidité du cytoplasme. Les ions potassium réduisent la viscosité et augmentent la fluidité, les ions calcium (Ca2+) ont l'effet inverse sur le cytoplasme cellulaire.
Les anions d'acides faibles - anion bicarbonate (HCO3-), anion hydrogénophosphate (HPO42-) - participent au maintien de l'équilibre acido-basique de la cellule, c'est-à-dire pHenvironnement. Selon leur réaction, des solutions peuvent être aigre, neutre Et principal.
L'acidité ou la basicité d'une solution est déterminée par la concentration d'ions hydrogène qu'elle contient (Fig. 3).
Riz. 3. Détermination de l'acidité d'une solution à l'aide d'un indicateur universel
Cette concentration est exprimée à l'aide de la valeur du pH, l'échelle va de 0 à 14. Environnement neutre pH - environ 7. Acide - moins de 7. Basique - plus de 7. Vous pouvez déterminer rapidement le pH du milieu à l'aide de papiers ou de bandelettes indicateurs (voir vidéo).
Nous trempons le papier indicateur dans la solution, puis retirons la bandelette et comparons immédiatement la couleur de la zone indicatrice de la bandelette avec les couleurs de l'échelle de comparaison standard incluse dans le kit, évaluant la similitude de la couleur et déterminant le pH. valeur (voir vidéo).
3. pH de l'environnement et rôle des ions dans son maintien
La valeur du pH dans la cellule est d'environ 7.
Un changement de pH dans un sens ou dans l'autre a un effet néfaste sur la cellule, car les processus biochimiques qui se déroulent dans la cellule changent immédiatement.
La constance du pH cellulaire est maintenue grâce à propriétés du tampon son contenu. Une solution tampon est une solution qui maintient une valeur de pH constante. Généralement, un système tampon se compose d’un électrolyte fort et faible : un sel et une base faible ou un acide faible qui le forment.
L’effet d’une solution tampon est qu’elle résiste aux changements de pH de l’environnement. Une modification du pH du milieu peut survenir suite à la concentration de la solution ou à sa dilution avec de l'eau, un acide ou un alcali. Lorsque l'acidité, c'est-à-dire la concentration d'ions hydrogène, augmente, les anions libres, dont la source est le sel, interagissent avec les protons et les éliminent de la solution. Lorsque l'acidité diminue, la tendance à libérer des protons augmente. De cette manière, le pH est maintenu à un certain niveau, c’est-à-dire que la concentration de protons est maintenue à un certain niveau constant.
Certains composés organiques, notamment les protéines, possèdent également des propriétés tampons.
Les cations de magnésium, calcium, fer, zinc, cobalt, manganèse font partie des enzymes et des vitamines (voir vidéo).
Les cations métalliques font partie des hormones.
Le zinc fait partie de l'insuline. L'insuline est une hormone pancréatique qui régule la glycémie.
Le magnésium fait partie de la chlorophylle.
Le fer fait partie de l'hémoglobine.
En l'absence de ces cations, les processus vitaux de la cellule sont perturbés.
4. Les ions métalliques comme cofacteurs
L'importance des ions sodium et potassium
Les ions sodium et potassium sont distribués dans tout le corps, tandis que les ions sodium sont principalement inclus dans le liquide intercellulaire et les ions potassium sont contenus à l'intérieur des cellules : 95 % des ions. potassium contenu à l'intérieur des cellules, et 95% des ions sodium contenu dans fluides intercellulaires(Fig. 4).
Associé aux ions sodium pression osmotique liquides, rétention d’eau dans les tissus et transport, ou transport des substances telles que les acides aminés et les sucres à travers la membrane.
L'importance du calcium dans le corps humain
Le calcium est l’un des éléments les plus abondants du corps humain. La majeure partie du calcium se trouve dans les os et les dents. La fraction en dehors du calcium osseux représente 1 % de la quantité totale de calcium dans l’organisme. Le calcium extra-osseux affecte la coagulation sanguine, ainsi que l'excitabilité neuromusculaire et la contraction des fibres musculaires.
Système tampon phosphate
Le système tampon phosphate joue un rôle dans le maintien de l’équilibre acido-basique du corps ; il maintient également l’équilibre dans la lumière des tubules rénaux, ainsi que dans le liquide intracellulaire.
Le système tampon phosphate est constitué de dihydrogène phosphate et d’hydrogénophosphate. L'hydrogène phosphate se lie, c'est-à-dire neutralise le proton. Le phosphate dihydrogène libère un proton et interagit avec les produits alcalins entrant dans le sang.
Le système tampon phosphate fait partie du système tampon sang (Fig. 5).
Système tampon sanguin
Dans le corps humain, il existe toujours certaines conditions pour un changement de la réaction normale de l'environnement tissulaire, par exemple le sang, vers une acidose (acidification) ou une alcalose (désoxydation - une augmentation du pH).
Divers produits pénètrent dans le sang, par exemple l'acide lactique, l'acide phosphorique, l'acide sulfureux, formés à la suite de l'oxydation de composés organophosphorés ou de protéines contenant du soufre. Dans ce cas, la réaction sanguine peut se déplacer vers les aliments acides.
Lorsque vous mangez des produits carnés, des composés acides pénètrent dans le sang. En mangeant des aliments végétaux, les bases pénètrent dans le sang.
Cependant, le pH du sang reste à un certain niveau constant.
Il y en a dans le sang systèmes tampons, qui maintiennent le pH à un certain niveau.
Les systèmes tampons sanguins comprennent :
Système tampon carbonate,
Système tampon phosphate,
Système tampon d'hémoglobine,
Système tampon protéique plasmatique (Fig. 6).
L'interaction de ces systèmes tampons crée un certain pH constant du sang.
Ainsi, aujourd’hui nous nous sommes penchés sur les minéraux et leur rôle dans la vie de la cellule.
Devoirs
Lequel substances chimiques appelé minéral ? Quelle est l’importance des minéraux pour les organismes vivants ? De quelles substances sont principalement constitués les organismes vivants ? Quels cations trouve-t-on dans les organismes vivants ? Quelles sont leurs fonctions ? Quels anions trouve-t-on dans les organismes vivants ? Quel est leur rôle ? Qu'est-ce qu'un système tampon ? Quels systèmes tampons sanguins connaissez-vous ? À quoi est liée la teneur en minéraux du corps ?
1. Composition chimique des organismes vivants.
2. Wikipédia.
3. Biologie et médecine.
4. Centre éducatif.
Bibliographie
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