Неорганічні речовини. Неорганічні сполуки в організмі людини

Небагато хімії

З 92 хімічних елементів, відомих науці в даний час, 81 елемент виявлено в організмі людини. Серед них виділяють 4 основних: С (вуглець), Н (водень), О (кисень), N (азот), а також 8 макро- та 69 мікроелементів.

Макроелементи

Макроелементи- Це речовини, вміст яких перевищує 0,005% маси тіла. Це Ca (кальцій), Cl (хлор), F (фтор). K (калій), Mg (магній), Na (натрій), P (фосфор) та S (сірка).Вони входять до складу основних тканин – кісток, крові, м'язів. У сумі основні та макроелементи становлять 99% маси тіла людини.

Мікроелементи

Мікроелементи- це речовини, вміст яких не перевищує 0,005% для кожного окремого елемента, а їх концентрація в тканинах не перевищує 0,000001%. Мікроелементи також дуже важливі для нормальної життєдіяльності.

Особливою підгрупою мікроелементів є ультрамікроелементи, що містяться в організмі у виключно малих кількостях, це золото, уран, ртуть та ін.

На 70-80% організм людини складається з води, решту складають органічні та мінеральні речовини.

Органічні речовини

Органічні речовиниможуть бути утворені (або синтезовані штучним шляхом) із мінеральних. Основним компонентом всіх органічних речовин є вуглець(Вивчення структури, хімічних властивостей, способів отримання та практичного використання різних сполук вуглецю становить предмет органічної хімії). Вуглецьє єдиним хімічним елементом, здатним утворювати величезну кількість різних сполук (кількість цих сполук перевищує 10 мільйонів!). Він присутній у складі білків, жирів та вуглеводів, що визначають поживну цінність нашої їжі; входить до складу всіх тварин організмів та рослин.

Крім вуглецю органічні сполуки часто містять кисень, азот,іноді - фосфор, сіркута інші елементи, проте багато з таких сполук мають властивості неорганічних. Різкої межі між органічними та неорганічними речовинами не існує. Основними ознаками органічних сполукволодіють вуглеводні - різні сполуки вуглецю з воднемта їх похідні. Молекули будь-яких органічних речовин містять вуглеводневі фрагменти.

Вивченням різних типів органічних сполук, виявлених у живих організмах, їх структури та властивостей займається спеціальна наука. біохімія.

Залежно від своєї структури органічні сполуки поділяються на прості - амінокислоти, цукру та жирні кислоти, складніші - пігменти, а також вітаміни та коферменти (небілкові компоненти ферментів), і найскладніші - білкиі нуклеїнові кислоти.

Властивості органічних речовин визначаються як будовою їх молекул, а й числом і характером їх взаємодій із сусідніми молекулами, і навіть взаємним просторовим розташуванням. Найяскравіше ці чинники виявляються у відмінності властивостей речовин, що у різних агрегатних станах.

Процес перетворення речовин, що супроводжується зміною їх складу та (або) будови, називається хімічною реакцією. Суть цього процесу полягає у розриві хімічних зв'язків у вихідних речовинах та утворенні нових зв'язків у продуктах реакції. Реакція вважається закінченою, якщо речовий склад реакційної суміші більше не змінюється.

Реакції органічних сполук (органічні реакції) підпорядковуються загальним закономірностям протікання хімічних реакцій. Проте їх перебіг часто складніший, ніж у разі взаємодії неорганічних сполук. Тому в органічній хімії велика увага приділяється вивченню механізмів реакцій.

Мінеральні речовини

Мінеральних речовинв людини менше, ніж органічних, але вони також життєво необхідні. До таких речовин відносяться залізо, йод, мідь, цинк, кобальт, хром, молібден, нікель, ванадій, селен, кремній, літійта ін. Незважаючи на малу потребу в кількісному відношенні, якісно вони впливають на активність та швидкість усіх біохімічних процесів. Без них неможливе нормальне засвоєння їжі та синтез гормонів. При дефіциті вказаних речовин в організмі людини виникають специфічні порушення, що призводять до характерних захворювань. Особливо важливі мікроелементи дітям у період інтенсивного зростання кісток, м'язів та внутрішніх органів. З віком потреба людини у мінеральних речовинах дещо зменшується.

Щодня людина взаємодіє з великою кількістю предметів. Вони виготовлені з різних матеріалів, мають свою структуру та склад. Все, що оточує людину, можна розділити на органічне та неорганічне. У статті розглянемо, що є такі речовини, наведемо приклади. Також визначимо, які трапляються неорганічні речовини в біології.

Опис

Неорганічними називають такі речовини, у складі яких немає вуглецю. Вони протилежні органічним. Також до цієї групи відносять кілька вуглецевмісних сполук, наприклад:

ціаніди;
оксиди вуглецю;
карбонати;
карбіди та інші.

вода;
різні кислоти (соляна, азотна, сірчана);
сіль;
аміак;
вуглекислий газ;
метали та неметали.

Неорганічна група відрізняється відсутністю вуглецевого скелета, характерного для органічних речовин. за складом прийнято ділити на прості та складні. Прості речовини становлять нечисленну групу. Усього їх налічується приблизно 400.

Прості неорганічні сполуки: метали

Метали - прості атоми яких ґрунтуються на металевому зв'язку. Ці елементи мають характерні металеві властивості: теплопровідність, електропровідність, пластичність, блиск та інші. Загалом у цій групі виділяють 96 елементів. До них відносяться:

лужні метали: літій, натрій, калій;
лужноземельні метали: магній, стронцій, кальцій;
мідь, срібло, золото;
легкі метали: алюміній, олово, свинець;
напівметали: полоній, московий, ніхоній;
лантаноїди та лантан: скандій, ітрій;
актиноїди та актіній: уран, нептуній, плутоній.

В основному в природі метали зустрічаються у вигляді руди та сполук. Щоб одержати чистий метал без домішок, проводиться його очищення. При необхідності можливе проведення легування чи іншої обробки. Цим займається спеціальна наука – металургія. Вона поділяється на чорну та кольорову.

Прості неорганічні сполуки: неметали

Неметали - хімічні елементи, які мають металевими властивостями. Приклади неорганічних речовин:

вода;
азот;
сірка;
кисень та інші.

Неметали відрізняються великою кількістю електронів на їхньому атомі. Це зумовлює деякі властивості: підвищується здатність приєднувати додаткові електрони, проявляється вища окисна активність.

У природі можна зустріти неметали у вільному стані: кисень, хлор, а також тверді форми: йод, фосфор, кремній, селен.

Деякі неметали мають відмінну властивість – алотропію. Тобто вони можуть існувати у різних модифікаціях та формах. Наприклад:

газоподібний кисень має модифікації: кисень та озон;
твердий вуглець може існувати у таких формах: алмаз, графіт, скловуглець та інші.

Складні неорганічні сполуки

Ця група речовин більш численна. Складні сполуки відрізняються наявністю у складі речовини кількох хімічних елементів.

Розглянемо детальніше складні неорганічні речовини. Приклади та класифікація їх представлені нижче у статті.

1. Оксиди - сполуки, одним із елементів яких є кисень. До групи входять:

несолетворні (наприклад, азоту);
солеутворюючі оксиди (наприклад, оксид натрію, оксид цинку).

2. Кислоти – речовини, до складу яких входять іони водню та кислотні залишки. Наприклад, азотна сірководень.

3. Гідроксиди - сполуки, у складі яких є група -ОН. Класифікація:

основи - розчинні та нерозчинні луги - гідроксид міді, гідроксид натрію;
кисневмісні кислоти - диводень триоксокарбонат, водень триоксонітрат;
амфотерні – гідроксид хрому, гідроксид міді.

4. Солі - речовини, у складі яких є іони металу та кислотні залишки. Класифікація:

середні: хлорид натрію, сульфід заліза;
кислі: гідрокарбонат натрію, гідросульфати;
основні: нітрат дигідроксохрому, нітрат гідроксохрому;
комплексні: тетрагідроксоцінкат натрію, тетрахлороплатинат калію;
подвійні: алюмокалієві галун;
змішані: сульфат алюмінію калію, хлорид міді калію.

5. Бінарні сполуки – речовини, що складаються з двох хімічних елементів:

безкисневі кислоти;
безкисневі солі та інші.

Неорганічні сполуки, що містять вуглець

Такі речовини зазвичай відносяться до групи неорганічних. Приклади речовин:

Карбонати – ефіри та солі вугільної кислоти – кальцит, доломіт.
Карбіди - з'єднання неметалів та металів з вуглецем - карбід берилію, карбід кальцію.
Ціаніди - солі ціаністоводневої кислоти - ціанід натрію.
Оксиди вуглецю - бінарне з'єднання вуглецю та кисню - чадний та вуглекислий гази.
Ціанати – є похідними від ціанової кислоти – фульмінова кислота, ізоціанова кислота.
Карбонільні метали - комплекс металу та монооксиду вуглецю - карбоніл нікелю.

Усі розглянуті речовини відрізняються індивідуальними хімічними та фізичними властивостями. Загалом можна виділити відмінні риси кожного класу неорганічних речовин:

1. Прості метали:

висока тепло- та електропровідність;
металевий блиск;
відсутність прозорості;
міцність та пластичність;
при кімнатній температурі зберігають твердість та форму (крім ртуті).

2. Прості неметали:

прості неметали можуть бути в газоподібному стані: водень, кисень, хлор;
у рідкому стані зустрічається бром;
Тверді неметали мають немолекулярний стан і можуть утворювати кристали: алмаз, кремній, графіт.

3. Складні речовини:

оксиди: вступають у реакцію з водою, кислотами та кислотними оксидами;
кислоти: вступають у реакцію з водою та лугами;
амфотерні оксиди: можуть вступати в реакції з кислотними оксидами та основами;
гідроксиди: розчиняються у воді, мають широкий діапазон температур плавлення, можуть змінювати колір при взаємодії із лугами.

Клітина будь-якого живого організму складається з багатьох компонентів. Деякими є неорганічні сполуки:

Вода. Наприклад, кількість води у клітині становить від 65 до 95%. Вона необхідна реалізації хімічних реакцій, переміщення компонентів, процесу терморегуляції. Також саме вода визначає обсяг клітини та ступінь її пружності.
Мінеральні солі. Можуть бути присутніми в організмі як у розчиненому вигляді, так і в нерозчиненому. Важливу роль процесах клітини грають катіони: калій, натрій, кальцій, магній - і аніони: хлор, гидрокарбонаты, суперфосфат. Мінерали необхідні підтримки осмотичного рівноваги, регуляції біохімічних і фізичних процесів, утворення нервових імпульсів, підтримки рівня згортання крові та багатьох інших реакцій.

Для підтримки життєдіяльності важливі як неорганічні речовини клітини. Органічні компоненти займають 20-30% її обсягу.

Класифікація:

прості органічні речовини: глюкоза, амінокислоти, жирні кислоти;
складні органічні речовини: білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди, полісахариди.

Органічні компоненти необхідні для виконання захисної, енергетичної функції клітини, вони є джерелом енергії для клітинної активності і запасають поживні речовини, проводять синтез білків, передають спадкову інформацію.

У статті було розглянуто сутність та приклади неорганічних речовин, їх роль у складі клітини. Можна сказати, що існування живих організмів було б неможливим без груп органічних та неорганічних сполук. Вони важливі у кожній сфері людського життя, а також у існуванні кожного організму.

Наприкінці дев'ятого століття нашої ери арабський учений Абу Бакр ар-Разі розділив усі відомі на той момент речовини на 3 групи залежно від їхнього походження: мінеральні, тваринні та рослинні. Класифікація проіснувала майже 1000 років. Тільки в 19 столітті 3 групи перетворилися на 2: органічні та неорганічні речовини.

Неорганічні речовини

Неорганічні речовини бувають простими та складними. Найпростішими називають ті речовини, у складі яких є атоми всього одного хімічного елемента. Їх ділять на метали та неметали.

Метали – речовини пластичні, що добре проводять тепло та електричний струм. Майже всі вони сріблясто-білі і мають характерний металевий блиск. Такі характеристики – наслідок особливої будови. У металевих кристалічних гратах частинки металів (їх називають іон-атомами) з'єднані рухомими загальними електронами.

Приклади металів може назвати навіть той, хто є далеким від хімії. Це залізо, мідь, цинк, хром та інші прості речовини, утворені атомами хімічних елементів, символи яких перебувають у ПСХЕ Д.І. Менделєєва під діагоналлю B – At і вище її у основних підгрупах.

Неметали, як випливає з їхньої назви, не мають властивості металів. Вони тендітні, електричний струм, за рідкісними винятками, не проводять, не блищать (крім йоду та графіту). Властивості їх різноманітні проти металами.

Причина таких відмінностей також у будові речовин. У кристалічних решітках атомного і молекулярного типів немає електронів, що вільно пересуваються. Тут вони, поєднуючись попарно, утворюють ковалентні зв'язки. Усім відомі неметали – кисень, азот, сірка, фосфор та інші. Елементи – неметали в ПСХЕ розташовуються вище за діагоналі B-At

Складні неорганічні речовини:

кислоти, що складаються з атомів водню та кислотних залишків (HNO3, H2SO4);
основи, утворені атомами металів та гідроксо-групами (NaOH, Ba(OH)2);
солі, формули яких починаються із символів металів, а закінчуються кислотними залишками (BaSO4, NaNO3);
оксиди, утворені двома елементами, причому один з них - Про ступеня окислення -2 (BaO, Na2O);
інші бінарні сполуки (гідриди, нітриди, пероксиди тощо)

Усього неорганічних речовин відомо кілька сотень тисяч.

Органічні речовини

Органічні сполуки відрізняються від неорганічних, насамперед, своїм складом. Якщо неорганічні речовини можуть бути утворені будь-якими елементами Періодичної системи, то до складу органічних повинні обов'язково входити атоми C і H. Такі сполуки називають вуглеводнями (CH4 – метан, C6H6 – бензол). Вуглеводнева сировина (нафта та газ) приносить людству величезну користь. Однак і чвари викликає неабиякі.

Похідні вуглеводнів містять у своєму складі ще й атоми O і N. Представники кисневмісних органічних сполук – спирти та ізомерні їм прості ефіри (C2H5OH та CH3-O-CH3), альдегіди та їх ізомери – кетони (CH3CH2CHO та CH3COCH3), ефіри (CH3-COOH та HCOOCH3). До останніх належать також жири та воски. Вуглеводи - теж кисневмісні сполуки.

Чому ж вчені об'єднали речовини рослинні та тварини в одну групу – органічні сполуки та в чому їхня відмінність від неорганічних? Одного чіткого критерію, що дозволяє розділити органічні та неорганічні речовини, немає. Розглянемо низку ознак, що поєднують органічні сполуки.

Склад (побудовані з атомів C, H, O, N, рідше за P і S).
Будова (зв'язку З-Н і С – З обов'язкові, вони утворюють різної довжини ланцюга та цикли);
Властивості (всі органічні сполуки горючі, утворюють при горінні СО2 та H2O).

Серед органічних речовин багато полімерів природного (білки, полісахариди, натуральний каучук та ін.), штучного (віскоза) та синтетичного (пластмаси, синтетичні каучуки, поліестер та інші) походження. Вони мають велику молекулярну масу і складнішу, порівняно з неорганічними речовинами, будовою.

Зрештою, органічних речовин налічують понад 25 мільйонів.

Це лише поверхневий погляд на органічні та неорганічні речовини. Про кожну з цих груп написано не один десяток наукових праць, статей та підручників.

Неорганічні сполуки – відео

Хімічний склад клітини

Мінеральні солі

вода.
хороший розчинник

Гідрофільні(Від грец. гідро- вода та філео

Гідрофобними(Від грец. гідро- вода та фобос

пружність

Вода.Вода- універсальний розчинник гідрофільними. 2- гідрофобними. .3- теплоємністю. 4- Вода характеризується 5- 6- Вода забезпечує пересування речовин 7- У рослин вода визначає тургор опорні функції, 8- Вода – складова частина змащувальних рідин слизей

Мінеральні солі. потенціалу дії ,

Фізико-хімічні властивості води як основного середовища в організмі людини.

З неорганічних речовин, що входять до складу клітини, найважливішою є вода. Кількість її становить від 60 до 95% від загальної маси клітини. Вода грає найважливішу роль життя клітин і живих організмів загалом. Крім того що вона входить до їх складу, для багатьох організмів це ще й місце існування. Роль води в клітині визначається її унікальними хімічними та фізичними властивостями, пов'язаними головним чином з малими розмірами молекул, з полярністю її молекул та їх здатністю утворювати один з одним водневі зв'язки.

Ліпіди. Функції ліпідів у людини.

Ліпіди - велика група речовин біологічного походження, добре розчинних в органічних розчинниках, таких як метанол, ацетон, хлороформ і бензол. У той самий час ці речовини нерозчинні чи мало розчинні у питній воді. Слабка розчинність пов'язана з недостатнім вмістом в молекулах ліпідів атомів з електронною оболонкою, що поляризується, таких, як О, N, S або P.

Система гуморального регулювання фізіологічних функцій. Принципи гум.

Гуморальна фізіологічна регуляція передачі інформації використовує рідкі середовища організму (кров, лімфу, цереброспінальну рідина тощо.) Сигнали передаються у вигляді хімічних речовин: гормонів, медіаторів, біологічно активних речовин (БАВ), електролітів тощо.

Особливості гуморальної регуляції: не має точного адресата - зі струмом біологічних рідин речовини можуть доставлятися до будь-яких клітин організму; швидкість доставки інформації невелика – визначається швидкістю струму біологічних рідин – 0,5-5 м/с; тривалість дії.

Передача гуморальної регуляції здійснюється струмом крові, лімфи, шляхом дифузії, нервова – надходить нервовими волокнами. Гуморальний сигнал поширюється повільніше (зі струмом крові капіляром зі швидкістю 0,05 мм/с), ніж нервовий (швидкість нервової передачі становить 130 м/с). Гуморальний сигнал не має такого точного адресата (працює за принципом «усім, усім, усім»), як нервовий (наприклад, нервовий імпульс передається м'язів пальця, що скорочуються). Але ця різниця не суттєва, оскільки клітини мають різну чутливість до хімічних речовин. Тому хімічні речовини діють на певні клітини, тобто на ті, які здатні сприймати цю інформацію. Клітини, які мають таку високу чутливість до будь-якого гуморального фактора, називаються клітинами-мішенями.
Серед гуморальних факторів виділяють речовини з вузьким
спектром дії, тобто спрямованої дією на обмежену кількість клітин-мішеней (наприклад, окситоцин), та ширше (наприклад, адреналін), для яких є значна кількість клітин-мішеней.
Гуморальне регулювання використовується для забезпечення реакцій, що не потребують високої швидкості та точності виконання.
Гуморальне регулювання, як і нервове, завжди виконується
замкнутим контуром регулювання, в якому всі елементи пов'язані між собою каналами.
Що ж до елемента контуру приладу, який стежить (СП), то контурі гуморальної регуляції як самостійна структура він відсутня. Функцію цієї ланки виконує, як правило, інкреторна
клітка.
Гуморальні речовини, які потрапляють у кров або лімфу, дифундують у міжклітинну рідину та швидко руйнуються. У зв'язку з цим їхня дія може поширюватися тільки на близько розташовані клітини-органи, тобто їх вплив має місцевий характер. На противагу місцевому впливу дистантний вплив гуморальних речовин поширюється на клітини-мішені на відстані.

ГОРМОНИ ГІПОТАЛАМУСУ

гормон ефект

Кортиколіберин - Стимулює утворення кортикотропіну та ліпотропіну.

Гонадоліберін - Стимулює утворення лютропіну та фолітропіну.

Пролактоліберин - Сприяє виділенню пролактину

Пролактостатин – інгібує виділення пролактину

Соматоліберин Стимулює секрецію гормону росту

Соматостатин - Інгібує секрецію гормону росту та тиреотропіну

Тироліберин - Стимулює секрецію тиреотропіну та пролактину.

Меланоліберин - Стимулює секрецію меланоцит-стимулюючого гормону

Меланостатин - Інгібує секрецію меланоцит-стимулюючого гормону

ГОРМОНИ АДЕНОГІПОФІЗУ

СТГ (соматотропін, гормон росту) – стимулює ріст організму, синтез білка в клітинах, утворення глюкози та розпад ліпідів.

Пролактин - регулює лактацію у ссавців, інстинкт виходжування потомства, диференціювання різних тканин.

ТТГ (тиреотропін) - Регулює біосинтез та секрецію гормонів щитовидної залози

Кортикотропін - регулює секрецію гормонів кори надниркових залоз.

ФСГ (фолітропін) і ЛГ (лютеїнізуючий гормон) - ЛГ регулює синтез жіночих і чоловічих статевих гормонів, стимулює ріст і дозрівання фолікулів, овуляцію, освіту і функціонування жовтого тіла в яєчниках ФСГ надає сенсибілізуючу дію на фолікули та клітини

ГОРМОНИ ЩИТОВИДНОЇ ЗАЛІЗИ Виділення гормонів щитовидної залози контролюється двома «вищими» ендокринними залозами. Область головного мозку, що зв'язує воєдино нервову та ендокринну систему, називається гіпоталамус. Гіпоталамус отримує інформацію про рівень гормонів щитовидної залози та виділяє речовини, що впливають на гіпофіз. Гіпофіз також розташований у головному мозку в області спеціального поглиблення – турецького сідла. Він виділяє кілька десятків складних за будовою та дією гормонів, але на щитовидну залозу діє лише один з них. тиреотропний гормон чи ТТГ. Рівень гормонів щитовидної залози в крові та сигнали від гіпоталамуса стимулюють або гальмують виділення ТТГ. Наприклад, якщо кількість тироксину в крові невелика, тоді про це знатимуть і гіпофіз і гіпоталамус. Гіпофіз негайно виділить ТТГ, що активує викид гормонів із щитовидної залози.

Гуморальна регуляція – це координація фізіологічних функцій організму людини через кров, лімфу, тканинну рідину. Гуморальна регуляція здійснюється біологічно активними речовинами – гормонами, які регулюють функції організму на субклітинному, клітинному, тканинному, органному та системному рівнях та медіаторами, що передають нервові імпульси. Гормони утворюються залозами внутрішньої секреції (ендокринні), і навіть залозами зовнішньої секреції (тканинні – стінками шлунка, кишечника та інші). Гормони впливають обмін речовин і діяльність різних органів, надходячи до них через кров. Гормони мають такі властивості: Високу біологічну активність; Специфічність – вплив на певні органи, тканини, клітини; Швидко руйнуються у тканинах; Розміри молекул малі, проникнення через стінки капілярів тканини здійснюється легко.

Надниркові залози - парні ендокринні залози хребетнихтварин та людини. У клубочковій зоні утворюються гормони, які називаються мінералкортикоїдами. До них відносяться :Альдостерон (Основний мінералокортикостероїдний гормони надниркових залоз) Кортикостерон (незначний і порівняно малоактивний глюкокортикоїдний гормон). Мінералкортикоїди підвищують реабсорбцію Na+ та виділення K+ у нирках. У пучковій зоні утворюються глюкокортикоїди, до яких належать: Кортізол. Глюкокортикоїди мають важливу дію майже на всі процеси обміну речовин. Вони стимулюють освіту глюкозиз жиріві амінокислот(глюконеогенез), пригнічують запальні, імунніі алергічніреакції, зменшують розростання сполучної тканини, а також підвищують чутливість органів чуттяі збудливість нервової системи. У сітчастій зоні виробляються статеві гормони (андрогени, що є речовинами - попередниками естрогенів). Дані статеві гормони грають роль дещо іншу, ніж гормони, що виділяються статевими залозами. Клітини мозкової речовини надниркових залоз виробляють катехоламіни - адреналін і норадреналін . Ці гормони підвищують артеріальний тиск, посилюють роботу серця, розширюють просвіти бронхів, збільшують рівень цукру на крові. У стані спокою вони постійно виділяють невелику кількість катехоламінів. Під впливом стресової ситуації секреція адреналіну та норадреналіну клітинами мозкового шару надниркових залоз різко підвищується.

Мембранний потенціал спокою - це дефіцит позитивних електричних зарядів усередині клітини, що виникає за рахунок витоку з неї позитивних іонів калію та електрогенної дії натрій-калієвого насоса.

Потенціал дії (ПД). Усі подразники, що діють на клітину, викликають насамперед зниження ПП; коли воно досягає критичного значення (порога), виникає активна відповідь, що поширюється - ПД. Амплітуда ПД приблизно = 110-120 мв.Характерною особливістю ПД, що відрізняє його від інших форм відповіді клітини на подразнення, є те, що він підпорядковується правилу "все або нічого", тобто виникає тільки при досягненні подразником деякого порогового значення, і подальше збільшення інтенсивності подразника не позначається ні на амплітуді, ні на тривалості ПД. Потенціал дії – один із найважливіших компонентів процесу збудження. У нервових волокнах він забезпечує проведення збудження від чутливих закінчень ( рецепторів) до тіла нервової клітини та від неї - до синаптичних закінчень, розташованих на різних нервових, м'язових або залізистих клітинах. Проведення ПД вздовж нервових та м'язових волокон здійснюється т.з. локальними струмами, або струмами дії, що виникають між збудженим (деполяризованим) і сусідніми ділянками мембрани, що покояться.

Постсинаптичні потенціали (ПСП) виникають у ділянках мембрани нервових або м'язових клітин, що безпосередньо межують із синаптичними закінченнями. Вони мають амплітуду порядку кількох мвта тривалість 10-15 мсек. ПСП поділяються на збуджуючі (ВПСП) та гальмівні (ТПСП).

Генераторні потенціали виникають у мембрані чутливих нервових закінчень – рецепторів. Їхня амплітуда порядку кількох мві залежить від сили прикладеного до рецептора подразнення. Іонний механізм генераторних потенціалів ще недостатньо вивчений.

Потенціал дії

Потенціалом дії називають швидку зміну мембранного потенціалу, що виникає при збудженні нервових, м'язових та деяких залозистих клітин. В основі виникнення лежать зміни іонної проникності мембрани. У розвитку потенціалу дії виділяють чотири послідовні періоди: локальна відповідь, деполяризація, реполяризація та слідові потенціали.

Подразливість - здатність живого організму реагувати на зовнішній вплив зміною своїх фізико-хімічних та фізіологічних властивостей. Подразливість проявляється у змінах поточних значень фізіологічних параметрів, що перевищують їх зрушення при спокої. Подразливість є універсальним проявом життєдіяльності всіх біосистем. Ці зміни навколишнього середовища, що викликають реакцію організму, можуть включати широкий репертуар реакцій, починаючи з дифузних реакцій протоплазми у найпростіших і закінчуючи складними, високоспеціалізованими реакціями у людини. В організмі людини дратівливість часто пов'язана з властивістю нервової, м'язової та залозистої тканин здійснювати реакцію у відповідь у вигляді вироблення нервового імпульсу, м'язового скорочення або секреції речовин (слини, гормонів і т. д.). У живих організмів, позбавлених нервової системи, дратівливість може виявлятися у рухах. Так, амеби та інші найпростіші залишають несприятливі розчини з високою концентрацією солі. А рослини змінюють положення втеч для максимального поглинання світла (тягнуться до світла). Подразливість - фундаментальна властивість живих систем: її наявність - класичний критерій, яким відрізняють живе від неживого. Мінімальна величина подразника, достатня для прояву подразливості, називається порогом сприйняття. Яви подразливості у рослин та тварин мають багато спільного, хоча їх прояви у рослин різко відрізняються від звичних форм рухової та нервової діяльності тварин

Закони роздратування збудливих тканин: 1) закон сили– збудливість обернено-пропорційна пороговій силі: чим більша порогова сила, тим менша збудливість. Проте виникнення порушення недостатньо лише дії сили подразнення. Необхідно, щоб це роздратування тривало якийсь час; 2) закон часудії подразника. При дії однієї й тієї ж сили на різні тканини знадобиться різна тривалість подразнення, що залежить від здатності цієї тканини до прояву своєї специфічної діяльності, тобто збудливості: найменший час знадобиться для тканини з високою збудливістю і найбільший час - з низькою збудливістю. Таким чином, збудливість обернено-пропорційна часу дії подразника: чим менший час дії подразника, тим більша збудливість. Збудливість тканини визначається не тільки силою та тривалістю подразнення, але й швидкістю (швидкістю) наростання сили подразнення, що визначається третім законом. законом швидкості наростання сили роздратування(відносини сили подразника на час його дії): що більше швидкість наростання сили роздратування, то менше збудливість. Для кожної тканини існує своя гранична швидкість наростання сили подразнення.

Здатність тканини змінювати свою специфічну діяльність у відповідь роздратування (збудливість) залежить від величини порогової сили, часу дії подразника і швидкості (швидкості) наростання сили подразнення.

Критичний рівень деполяризації – величина мембранного потенціалу, при досягненні якої виникає потенціал дії. Критичний рівень деполяризації (КУД) - це рівень електричного потенціалу мембрани збудливої клітини, від якого локальний потенціал перетворюється на потенціал дії.

Локальна відповідь виникає на допорогові стимули; поширюється на 1-2 мм із загасанням; зростає зі збільшенням сили стимулу, тобто. підпорядковується закону "сили"; підсумовується – зростає при повторних частих допорогових подразненнях 10 – 40 мВ збільшується.

Хімічний механізм синаптичної передачі порівняно з електричним ефективніше забезпечує основні функції синапсу: 1) одностороннє проведення сигналу; 2) посилення сигналу; 3) конвергенцію багатьох сигналів на одній постсинаптичній клітині, пластичність передачі сигналів.

Хімічні синапси передають два види сигналів – збуджуючий та гальмівний. У збуджуючих синапсах нейромедіа-тор, що звільняється з пресинаптичних нервових закінчень, викликає в постсинаптичній мембрані збуджуючий пост-синаптичний потенціал – локальну деполяризацію, а в гальмівних синапсах – гальмівний постсинаптичний потенціал, як правило – гіперполяризацію. Зниження опору мембрани, що відбувається під час гальмівного постсинаптичного потенціалу, веде до короткого замикання постсинаптичного струму, що збуджує, тим самим послаблюючи або блокуючи передачу збудження.

Хімічний склад клітини

Організми складаються із клітин. Клітини різних організмів мають подібний хімічний склад. У клітинах живих організмів зустрічається близько 90 елементів, причому приблизно 25 з них виявлені практично у всіх клітинах. За вмістом у клітині хімічні елементи поділяються на три великі групи: макроелементи (99%), мікроелементи (1%), ультрамікроелементи (менше 0,001%).

До мікроелементів відносяться кисень, вуглець, водень, фосфор, калій, сірка, хлор, кальцій, магній, натрій, залізо. До мікроелеметів відносяться марганець, мідь, цинк, йод, фтор.

Нестача будь-якого елемента може призвести до захворювання, і навіть загибелі організму, оскільки кожен елемент відіграє певну роль. Макроелементи першої групи складають основу біополімерів – білків, вуглеводів, нуклеїнових кислот, а також ліпідів, без яких життя неможливе. Сірка входить до складу деяких білків, фосфор – до складу нуклеїнових кислот, залізо – до складу гемоглобіну, а магній – до складу хлорофілу. Частина хімічних елементів, що містяться в клітині, входить до складу неорганічних речовин - мінеральних солей та води.

Мінеральні солізнаходяться в клітині, як правило, у вигляді катіонів (К + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+) і аніонів (HPO 2-/4 , H 2 PO -/4 , СI - , НСО 3), співвідношення яких визначає важливу для життєдіяльності клітин кислотність середовища.

З неорганічних речовин у живій природі величезну роль відіграє вода.
Вона становить значну масу більшості клітин. Багато води міститься у клітинах мозку та ембріонів людини: води понад 80%; в клітинах жирової тканини - всього 40.% До старості вміст води в клітинах знижується. Людина, що втратила 20% води, гине. Унікальні властивості води визначають її роль організмі. Вона бере участь у теплорегуляції, яка обумовлена високою теплоємністю води – споживанням великої кількості енергії при нагріванні. Вода - хороший розчинник. Завдяки полярності її молекули взаємодіють з позитивно та негативно зарядженими іонами, сприяючи цим розчиненню речовини. По відношенню до води всі речовини клітини поділяються на гідрофільні та гідрофобні.

Гідрофільні(Від грец. гідро- вода та філео- люблю) називають речовини, що розчиняються у воді. До них відносять іонні сполуки (наприклад, солі) та деякі не іонні сполуки (наприклад, цукру).

Гідрофобними(Від грец. гідро- вода та фобос- страх) називають речовини, нерозчинні у питній воді. До них відносять, наприклад, ліпіди.

Вода грає велику роль у хімічних реакціях, що протікають у клітині у водних розчинах. Вона розчиняє непотрібні організму продукти обміну речовин і цим сприяє виведенню їх із організму. Великий вміст води у клітці надає їй пружність. Вода сприяє переміщенню різних речовин усередині клітини або з клітини до клітини.

Неорганічні сполуки у людини.

Вода.З неорганічних речовин, що входять до складу клітини, найважливішою є вода. Кількість її становить від 60 до 95% від загальної маси клітини. Вода грає найважливішу роль життя клітин і живих організмів загалом. Крім того що вона входить до їх складу, для багатьох організмів це ще й місце існування. Роль води в клітині визначається її унікальними хімічними та фізичними властивостями, пов'язаними головним чином з малими розмірами молекул, з полярністю її молекул та їх здатністю утворювати один з одним водневі зв'язки. Вода як компонент біологічних систем виконує такі найважливіші функції: 1-Вода- універсальний розчинникдля полярних речовин, наприклад солей, цукорів, спиртів, кислот та ін. Речовини, добре розчинні у воді, називаються гідрофільними. 2- Неполярні речовини вода не розчиняє і не поєднується з ними, оскільки не може утворювати з ними водневі зв'язки. Нерозчинні у воді речовини називаються гідрофобними.Гідрофобні молекули чи його частини відштовхуються водою, а її присутності притягуються друг до друга. Такі взаємодії відіграють важливу роль у забезпеченні стабільності мембран, а також багатьох білкових молекул, нуклеїнових кислот та низки субклітинних структур. .3- Вода має високу питому теплоємністю. 4- Вода характеризується високою теплотою пароутворення, тобто.е. здатністю молекул нести з собою значну кількість тепла при одночасному охолодженні організму. 5- Для води характерно виключно високий поверхневий натяг. 6- Вода забезпечує пересування речовину клітині та організмі, поглинання речовин та виведення продуктів метаболізму. 7- У рослин вода визначає тургорклітин, а в деяких тварин виконує опорні функції,будучи гідростатичним скелетом (круглі та кільчасті черв'яки, голкошкірі). 8- Вода – складова частина змащувальних рідин(синовіальній – у суглобах хребетних, плевральній – у плевральній порожнині, перикардіальній – у навколосерцевій сумці) та слизей(Полегшують пересування речовин по кишечнику, створюють вологе середовище на слизових оболонках дихальних шляхів). Вона входить до складу слини, жовчі, сліз, сперми та ін.

Мінеральні солі.У складі живих організмів сучасними методами хімічного аналізу виявлено 80 елементів періодичної системи. За кількісним складом їх поділяють на три основні групи. Макроелементи складають основну масу органічних та неорганічних сполук, концентрація їх коливається від 60% до 0.001% маси тіла (кисень, водень, вуглець, азот, сірка, магній, калій, натрій, залізо та ін.). Мікроелементи – переважно іони важких металів. Містяться в організмах у кількості 0.001% - 0.000001% (марганець, бор, мідь, молібден, цинк, йод, бром). Концентрація ультрамікроелементів вбирається у 0.000001%. Фізіологічна роль в організмах повністю ще не з'ясована. До цієї групи належать уран, радій, золото, ртуть, цезій, селен та багато інших рідкісних елементів. Істотним є як зміст, а й співвідношення іонів у клітині. Різниця між кількістю катіонів та аніонів на поверхні та всередині клітини забезпечує виникнення потенціалу дії , що лежить в основі виникнення нервового та м'язового збудження.

Основну масу тканин живих організмів, що населяють Землю, становлять органогенні елементи: кисень, вуглець, водень та азот, з яких переважно побудовані органічні сполуки – білки, жири, вуглеводи.

Неорганічні речовини та їх роль у клітині

Вода. З неорганічних речовин, що входять до складу клітини, найважливішою є вода. Кількість її становить від 60 до 95% від загальної маси клітини. Вода грає найважливішу роль життя клітин і живих організмів загалом. Крім того що вона входить до їх складу, для багатьох організмів це ще й місце існування.

Роль води в клітині визначається її унікальними хімічними та фізичними властивостями, пов'язаними головним чином з малими розмірами молекул, з полярністю її молекул та їх здатністю утворювати один з одним водневі зв'язки.

Вода як компонент біологічних систем виконує такі найважливіші функції:

Вода-універсальний розчинник для полярних речовин, наприклад солей, цукорів, спиртів, кислот та ін. Речовини, добре розчинні у воді, називаються гідрофільними. Коли речовина перетворюється на розчин, його молекули чи іони отримують можливість рухатися вільніше; відповідно зростає реакційна здатність речовини. Саме тому більшість хімічних реакцій у клітині протікає у водних розчинах. Її молекули беруть участь у багатьох хімічних реакціях, наприклад, при утворенні або гідролізі полімерів. У процесі фотосинтезу вода є донором електронів, джерелом іонів водню та вільного кисню.

Неполярні речовини вода не розчиняє і не поєднується з ними, оскільки не може утворювати з ними водневі зв'язки. Нерозчинні у питній воді речовини називаються гидрофобными. Гідрофобні молекули чи його частини відштовхуються водою, а її присутності притягуються друг до друга. Такі взаємодії відіграють важливу роль у забезпеченні стабільності мембран, а також багатьох білкових молекул, нуклеїнових кислот та низки субклітинних структур.

Вода має високу питому теплоємність. Для розриву водневих зв'язків, які утримують молекули води, потрібно поглинути велику кількість енергії. Ця властивість забезпечує підтримку теплового балансу організму за значних перепадів температури у навколишньому середовищі. Крім того, вода відрізняється високою теплопровідністю, що дозволяє організму підтримувати однакову температуру у всьому обсязі.

Вода характеризується високою теплотою пароутворення, тобто здатністю молекул забирати з собою значну кількість тепла при одночасному охолодженні організму. Завдяки цій властивості води, що виявляється при потовиділенні у ссавців, тепловій задишці у крокодилів та інших тварин, транспірації у рослин, запобігає їх перегріву.

Для води характерний винятково високий поверхневий натяг. Ця властивість має дуже важливе значення для адсорбційних процесів, для пересування розчинів по тканинах (кровообіг, висхідний та низхідний струми в рослинах). Багатьом дрібним організмам поверхневе натяг дозволяє утримуватися на воді або ковзати її поверхнею.

Вода забезпечує пересування речовин у клітині та організмі, поглинання речовин та виведення продуктів метаболізму.

У рослин вода визначає тургор клітин, а в деяких тварин виконує опорні функції, будучи гідростатичним скелетом (круглі та кільчасті черв'яки, голкошкірі).

Вода – складова частина змащувальних рідин (синовіальної – у суглобах хребетних, плевральної – у плевральній порожнині, перикардіальної – у навколосерцевій сумці) та слизів (полегшують пересування речовин по кишечнику, створюють вологе середовище на слизових оболонках дихальних шляхів). Вона входить до складу слини, жовчі, сліз, сперми та ін.

Мінеральні солі. Неорганічні речовини у клітині, крім води, прецспавлеві мінеральними солями. Молекули солей у водному розчині розпадаються на катіони та аніони. Найбільше значення мають катіони (К+, Na+, Са2+, Mg:+, NH4+) та аніони (С1, Н2Р04-, НР042-, НС03-, NO32--, SO4 2-) Істотним є не тільки зміст, але й співвідношення іонів в клітці.

Різниця між кількістю катіонів та аніонів на поверхні та всередині клітини забезпечує виникнення потенціалу дії, що лежить в основі виникнення нервового та м'язового збудження. Різницею концентрації іонів з різних боків мембрани обумовлений активний перенесення речовин через мембрану, а також перетворення енергії.

Аніони фосфорної кислоти створюють фосфатну буферну систему, що підтримує рН внутрішньоклітинного середовища організму на рівні 6,9.

Вугільна кислота та її аніони формують бікарбонатну буферну систему, що підтримує рН позаклітинного середовища (плазма крові) на рівні 7,4.

Деякі іони беруть участь у активації ферментів, створенні осмотичного тиску у клітині, у процесах м'язового скорочення, згортанні крові та інших.

Ряд катіонів і аніонів необхідний для пясинтезу важливих органічних речовин (наприклад, фосфоліпідів, АТФ, нуклеотидів, гемоглобіну, гемоціаніну, хлорофілу та ін.), а також амінокислот, будучи джерелами атомів азоту та сірки.