Неорганічні іони, або мінеральні речовини, виконують в організмі такі функції:
1. Біоелектрична функція.Ця функція пов'язані з виникненням різниці потенціалів на клітинних мембранах. Градієнт концентрації іонів з обох боків мембрани створює у різних клітинах потенціал близько 60-80 мВ. Внутрішня сторона клітинної мембрани щодо зовнішньої заряджена негативно. Електричний потенціал мембрани тим вищий, чим більший вміст білка та його іонізація (негативний заряд) усередині клітини та концентрація катіонів поза клітиною (дифузія іонів Na+ та К+ через мембрану всередину клітини утруднена). Ця функція неорганічних іонів використовується для регуляції функцій особливо збудливих клітин (нервових, м'язових) та проведення нервових імпульсів.
2. Осмотична функціявикористовується для регулювання осмотичного тиску. Жива клітина підпорядковується закону ізоосмополярності: в усіх середовищах організму, між якими є вільний обмін водою, встановлюється однаковий осмотичний тиск. Якщо кількість іонів у якомусь середовищі зростає, то слідом за ними спрямовується вода, доки не встановиться нова рівновага та новий рівень осмотичного тиску.
3. Структурна функціяобумовлена комплексоутворюючими властивостями металів. Іони металів взаємодіють з аніонними групами білків, нуклеїнових кислот та інших макромолекул і тим самим забезпечують поряд з іншими факторами підтримання певних конформацій цих молекул. Оскільки біологічна активність біополімерів залежить від їх конформацій, нормальне здійснення білками їх функцій, безперешкодна реалізація інформації, закладеної в нуклеїнових кислотах, утворення надмолекулярних комплексів, формування субклітинних структур та інші процеси немислимі без участі катіонів і аніонів.
4. Регуляторна функціяполягає в тому, що іони металів є активаторами ферментів і цим регулюють швидкість хімічних перетворень у клітині. Це пряма регуляторна дія катіонів. Непряме у тому, що іони металів часто необхідні дії іншого регулятора, наприклад, гормону. Наведемо кілька прикладів. Формування активної форми інсуліну неможливе без іонів цинку. Третинна структура РНК величезною мірою визначається іонною силою розчину, а такі катіони, як Сr 2+ , Ni 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ ,Mn 2+ та інші, безпосередньо беруть участь у формуванні спіральної структури нуклеїнових кислот. Концентрація іонів Мg 2+ впливає формування такої надмолекулярної структури, як рибосоми.
5. Транспортна функціяпроявляється за участю деяких металів (у складі металопротеїдів) у перенесенні електронів чи простих молекул. Наприклад, катіони заліза та міді входять до складу цитохромів, що є переносниками електронів у дихальному ланцюгу, а залізо у складі гемоглобіну пов'язує кисень і бере участь у його перенесенні.
6. Енергетична функціяпов'язана з використанням фосфат-аніонів в утворенні АТФ та АДФ (АТФ – основний носій енергії в живих організмах).
7. Механічна функція.Наприклад, катіон Са +2 і фосфат-аніон входять до складу гідроксилапатиту та фосфату кальцію кісток та визначають їх механічну міцність.
8. Синтетична функція.Багато неорганічних іонів використовуються в синтезах складних молекул. Наприклад, іони йоду I беруть участь у синтезі йодтиронінів у клітинах щитовидної залози; аніон (SО 4) 2- - у синтезі ефіросерних сполук (при знешкодженні в організмі шкідливих органічних спиртів та кислот). Важливе значення у механізмі захисту від токсичної дії пероксиду має селен. Він утворює селеноцистеїн – аналог цистеїну, в якому замість атомів сірки атоми селену. Селеноцистеїн є складовою частиною ферменту глутатіон-пероксидази, що каталізує відновлення пероксиду водню глутатіоном (трипептид - γ-глутаміл-цистеінілгліцин)
Важливо, що у відомих межах можлива взаємозамінність деяких іонів. При нестачі якогось іону металу він може замінюватися іоном іншого металу, близьким за фізико-хімічними властивостями та іонним радіусом. Наприклад, іон натрію заміщується іоном літію; іон кальцію – іоном стронцію; іон молібдену - іоном ванадію; іон заліза - іоном кобальту; іноді іони магнію - іонами марганцю.
Завдяки тому, що мінеральні речовини активують дію ферментів, вони впливають на всі боки обміну речовин. Розглянемо, у чому виявляється залежність обміну нуклеїнових кислот, білків, вуглеводів та ліпідів від наявності тих чи інших неорганічних іонів.
Мінеральні речовини - Це один з найважливіших компонентів нашого харчування, без них неможливе правильне протікання життєво важливих процесів в організмі, вони забезпечують правильне формування хімічної структури всіх тканин людини і, зрозуміло, м'язової, в тому числі. Усе мінеральні речовини, присутні у нашому організмі, можна умовно поділити на макроелементи та мікроелементи.
Макроелементи- мінеральні речовини, що містяться в організмі відносно великих кількостях, це: залізо, кальцій, натрій, фосфор, магній, калій, сірка, хлор.
Мікроелементи– мінеральні речовини, що містяться в організмі відносно малих кількостях, це: цинк, марганець, мідь, фтор, хром, нікель, кобальт та інші.
|
Речовини |
Місцезнаходження та перетворення |
Властивості |
|
З'єднання азоту |
У клітинах рослин іони амонію та нітратів відновлюються та включаються в синтез амінокислот. У тварин амінокислоти йдуть на побудову своїх білків. При відмиранні організмів включаються у кругообіг речовин у формі вільного азоту. |
Входять до складу білків, амінокислот, нуклеїнових кислот (ДНК, РНК) та АТФ |
|
З'єднання фосфору |
Солі фтору (фосфати) перебуваючи у ґрунті, розчиняються кореневими виділеннями рослин та засвоюються. Залишки фосфорної кислоти при відмиранні організмів мінералізуються утворюючи солі. |
Входять до складу всіх мембранних структур; нуклеїнових кислот, ДНК, РНК, АТФ, ферментів тканин (кістковий) |
|
З'єднання калію |
Калій міститься у всіх клітинах у вигляді іонів калію, концентрація яких набагато вища, ніж у довкілля. Після відмирання повертається у довкілля як іонів калію. |
"Калієвий насос" клітини сприяє проникненню через мембрану. Активізує життєдіяльність клітини, проведення збудження та імпульсів. |
|
З'єднання кальцію |
Кальцій міститься у клітинах як іонів і кристалів солей. |
Утворює міжклітинну речовину та кристали у клітинах рослин. Входить до складу кісток, раковин, вапняних скелетів |
Життєдіяльність клітини характеризується безперервно протікають у ній процесами обміну речовин, причому цитоплазма вибірково реагує вплив різних чинників довкілля. У поглинанні та виділенні речовин велику роль відіграють процеси дифузії та осмосу. Вибірковість транспорту через проникну мембрану веде до виникнення у клітині осмотичних явищ. Осмотичніназивають явища, що відбуваються у системі, що складається з двох розчинів, розділених напівпроникною мембраною. У рослинній клітині роль напівпроникних плівок виконують: плазмалема - мембрана, що розділяє цитоплазму і позаклітинне середовище, і тонопласт - мембрана, що розділяє цитоплазму і клітинний сік, що є вмістом вакуолі.
Осмос -дифузія води через напівпроникну мембрану з розчину з низькою концентрацією розчиненої речовини розчин з високою концентрацією розчиненої речовини. Тиск, у якому дифузія рідини припиняється, називається осмотичний тиск.Якщо осмотичний тиск розчину більший, ніж тиск досліджуваної рідини, розчин називають гіпертонічним; якщо менше - гіпотонічнимякщо таке ж - ізотонічним.
Тургор рослинної клітини.Якщо помістити дорослі клітини рослин (у складі тканини, наприклад, епідермісу) в гіпотонічні умови, вони не луснуть, оскільки кожна клітина рослини оточена більш менш товстою клітинною стінкою. Вона служить ригідною структурою, що не дозволяє воді, що припливає, розірвати клітину. Якби клітинна стінка та плазматична мембрана клітини могли розтягуватися, вода входила б у клітину до того часу, поки концентрація осмотично активних речовинзовні та всередині клітини не вирівнялася б. Насправді клітинна стінка - міцна нерозтяжна структура, й у гіпотонічних умовах вода, що входить у клітину, тисне на клітинну стінку, щільно притискаючи до неї плазмалему. Тиск протопласту зсередини на клітинну стінку називається тургорним тиском. Клітини рослин мають тургесцентністю. Тургорний тиск перешкоджає подальшому надходженню води у клітину. Стан внутрішньої напруги клітини, обумовлений високим вмістом води і тиском вмісту клітини, що розвивається, на її оболонку називається тургор.
1 слайд
Презентація на предмет «біологія». Тема: «Мінеральні речовини та його роль клітині». Презентацію підготувала Учениця 10 класу Нойкова Є. Викладач: Данилкіна О.М.
2 слайд
До макроелементів відносять натрій, калій, кальцій, магній, хлор, кремній, сірку, залізо та ін. Мінімальний вміст, мікроелементи винятково важливі для харчування людини. Поруч із органічними речовинами - білками, вуглеводами, жирами - у клітинах живих організмів містяться сполуки, що становлять велику групу мінеральних речовин. До них відносяться вода та різні солі, які, перебуваючи в розчиненому стані, дисоціюють (розпадаються) з утворенням іонів: катіонів (позитивно заряджених) та аніонів (негативно заряджених). Мінеральні речовини входять до складу всіх клітин, тканин, кісток; вони підтримують кислотно-лужну рівновагу в організмі та надають великий впливна обмін речовин. Мінеральні речовини залежно від їх вмісту в продуктах чи організмі людини умовно поділяють на макроелементи та мікроелементи.
3 слайд
Багато мінеральних речовин є незамінними структурними елементамиорганізму – кальцію та фосфор складають основну масу мінеральної речовини кісток та зубів, натрій та хлор є основними іонами плазми, а калій, у великих кількостях міститься усередині живих клітин. Підтримання сталості внутрішнього середовища (гомеостазу) організму та осмотичного тиску на мембранах клітини, передбачає насамперед підтримку якісного та кількісного вмісту мінеральних речовин у тканинах органах на фізіологічному рівні. Навіть невеликі відхилення від норми можуть спричинити найважчі наслідки для здоров'я організму або окремо взятої клітини. Вся сукупність макро та мікроелементів забезпечує процеси зростання та розвитку організму. Мінеральні речовини відіграють важливу роль у регуляції імунних процесів, підтримують цілісність клітинних мембран, забезпечують дихання тканин.
4 слайд
Неорганічні іони: катіони та аніони Катіони – калій, натрій, магній та кальцій. Аніони – хлорид аніон, гідрокарбонат аніон, гідрофосфат аніон, дигідрофосфат аніон, карбонат аніон, фосфат аніон та нітрат аніон. Розглянемо значення іонів. Іони, розташовуючись по різні сторониклітинних мембран, що утворюють так званий трансмембранний потенціал. Багато іонів нерівномірно розподілені між клітиною та навколишнім середовищем. Так, концентрація іонів калію (К+) у клітині у 20–30 разів вища, ніж у навколишньому середовищі; а концентрація іонів натрію (Na+) у десять разів нижче у клітині, ніж у навколишньому середовищі. Завдяки існуванню градієнтів концентрації здійснюються багато життєво важливих процесів, таких як скорочення м'язових волокон, збудження нервових клітин, перенесення речовин через мембрану. Катіони впливають на в'язкість та плинність цитоплазми. Іони калію зменшують в'язкість і збільшують плинність, іони кальцію (Са2+) мають протилежну дію на цитоплазму клітини. Аніони слабких кислот – гідрокарбонат аніон (НСО3-), гідрофосфат аніон (НРО42-) – беруть участь у підтримці кислотно-лужного балансу клітини, тобто pH середовища. За своєю реакції розчини можуть бути кислими, нейтральними та основними.
5 слайд
рН середовища та роль іонів у його підтримці Значення pH у клітині приблизно дорівнює 7. Зміна pH у той чи інший бік згубно діє на клітину, оскільки відразу ж змінюються біохімічні процеси, що проходять у клітині. Постійність pH клітини підтримується завдяки буферним властивостям вмісту. Буферним називають розчин, що підтримує постійне значення pH середовища. Зазвичай буферна система складається з сильного та слабкого електроліту: солі та слабкої основи або слабкої кислоти, які її утворюють. Дія буферного розчину полягає в тому, що він протистоїть змінам pH середовища. Зміна pH середовища може виникнути внаслідок концентрування розчину або розведення його водою, кислотою чи лугом. Коли кислотність, тобто концентрація іонів водню зростає, вільні аніони, джерелом яких є сіль, взаємодіють з протонами і видаляють їх з розчину.
6 слайд
рН середовища та роль іонів у його підтримці Коли кислотність знижується, то посилюється тенденція до звільнення протонів. Таким чином, підтримується pH на певному рівні, тобто підтримується концентрація протонів на певному постійному рівні. Деякі органічні сполуки, зокрема білки, також мають буферні властивості. Катіони магнію, кальцію, заліза, цинку, кобальту, марганцю входять до складу ферментів та вітамінів Катіони металів входять до складу гормонів. Цинк входить до складу інсуліну. Інсулін – це гормон підшлункової залози, який регулює рівень глюкози у крові. Магній входить до складу хлорофілу. Залізо входить до складу гемоглобіну. При нестачі цих катіонів порушується процеси життєдіяльності клітини
7 слайд
Буферна система крові В організмі людини завжди є певні умови для зсуву нормальної реакціїсередовища тканини, наприклад, крові, у бік ацидозу (закислення) або алкалозу (розкислення – зміщення рН у велику сторону). У кров надходять різні продукти, наприклад, молочна кислота, фосфорна кислота, сірчиста кислота, що утворюються в результаті окислення фосфорорганічних сполук або сірковмісних білків. При цьому реакція крові може зрушуватися у бік кислих продуктів. При вживанні м'ясних продуктів у кров надходять кислі сполуки. При вживанні рослинної їжі, в кров надходять основи. Проте pH крові залишається на певному постійному рівні. У крові є буферні системи, які підтримують pH певному рівні. До буферних систем крові відносяться: - карбонатна буферна система, - фосфатна буферна система, - буферна система гемоглобіну, - буферна система білків плазми
Клітина складається з органічних та мінеральних речовин.
Мінеральний склад клітин
З не органічних речовиндо складу клітини входять 86 елементів Періодичної таблиці, близько 16-18 елементів життєво потрібні для нормального існування живої клітини.
Серед елементів виділяють: органогени, макроелементи, мікроелементи та ультрамікроелементи.
Органогени
Це речовини, з яких складаються органічні речовини: кисень, вуглець, водень та азот.
Кисень(65-75%) - міститься в величезній кількості органічних молекул- білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти. У вигляді простої речовини(О2) утворюється у процесі оксигенного фотосинтезу (ціанобактерії, водорості, рослини).
Функції: 1. Кисень - сильний окислювач (окислює глюкозу у процесі клітинного дихання, у процесі виділяється енергія)
2. Входить до складу органічних речовин клітини
3. Входить до складу молекули води
Вуглець(15-18%) – є основою будови всіх органічних речовин. У вигляді вуглекислого газувиділяється у процесі дихання, а поглинається у процесі фотосинтезу. Можливо у вигляді СО - чадного газу. У вигляді карбонату кальцію (СаСО3) входить до складу кісток.
Водень(8 - 10%) - як і вуглець входить до складу будь-якої органічної сполуки. А ще входить до складу води.
Азот(2 – 3%) – входить до складу амінокислот, а значить і білків, нуклеїнових кислот, деяких вітамінів та пігментів. Фіксується бактеріями із атмосфери.
Макроелементи
Магній (0,02 - 0,03%)
1. У клітині - входить до складу ферментів, бере участь у синтезі ДНК та енергетичному обміні
2. У рослин – входить до складу хлорофілу
3. У тварин - входить до складу ферментів, що беруть участь у функціонуванні м'язової, нервової та кісткової тканин.
Натрій (0,02 - 0,03%)
1. У клітці - входить до складу калієво-натрієвих каналів та насосів
2. У рослин – бере участь в осмосі, що забезпечує поглинання води із ґрунту
3. У тварин – бере участь у роботі нирок, підтримці серцевого ритму, входить до складу крові (NaCl), допомагає підтримувати кислотно-лужний баланс
Кальцій (0,04 - 2,0%)
1. У клітині – бере участь у виборчій проникності мембрани, у процесі з'єднання ДНК з білками
2. У рослин – утворює солі пектинових речовин, надає твердості міжклітинній речовині, що сполучає рослинні клітини, а також бере участь у формуванні міжклітинних контактів.
3. У тварин – входить до складу кісток хребетних, раковин молюсків та коралових поліпів, бере участь у освіті жовчі, підвищує рефлекторну збудливість спинного мозкуі центру слиновиділення, що бере участь у синаптичній передачі нервового імпульсу, у процесах згортання крові, є необхідним фактором скорочення поперечно-смугастої мускулатури
Залізо (0,02%)
1. У клітці – входить до складу цитохромів
2. У рослин – бере участь у синтезі хлорофілу, входить до складу ферментів, що беруть участь у диханні, входять до складу цитохромів
3. У тварин – входить до складу гемоглобіну
Калій (0,15 - 0,4%)
1. У клітині – підтримує колоїдні властивості цитоплазми, входить до складу калієво-натрієвих насосів та каналів, активізує ферменти, що беруть участь у синтезі білка при гліколізі
2. У рослин - бере участь у регуляції водного обміну та фотосинтезу
3. Потрібен для правильного серцевого ритму, бере участь у проведенні нервового імпульсу
Сірка (0,15 - 0,2%)
1. У клітині – входить до складу деяких амінокислот – цитину, цистеїну та метіоніну, утворює дисульфідні містки у третинній структурі білка, входить до складу деяких ферментів та коферменту А, входить до складу бактеріохлорофілу, деякі хемосинтетики використовують сполуки сірки для отримання енергії
2. У тварин – входить до складу інсуліну, вітаміну В1, біотину
Фосфор (0,2 - 1,0%)
1. У клітині - у вигляді залишків фосфорної кислоти входить до складу ДНК, РНК, АТФ, нуклеотидів, коферментів НАД, НАДФ, ФАД, фосфорильованих цукрів, фосфоліпідів та багатьох ферментів, у складі фосфоліпідів утворює мембрани
2. У тварин – входить до складу кісток, зубів, у ссавців є компонентом буферної системи, підтримує кислотний баланс тканинної рідини щодо постійних
Хлор (0,05 - 0,1%)
1. У клітині - бере участь у підтримці електронейтральності клітини
2. У рослин – бере участь у регуляції тургорного тиску
3. У тварин – бере участь у формуванні осмотичного потенціалу плазми крові, також у процесах збудження та гальмування у нервових клітинах, входить до складу шлункового соку у вигляді соляної кислоти
Мікроелементи
Мідь
1. У клітині – входить до складу ферментів, що беруть участь у синтезі цитохромів
2. У рослин – входить до складу ферментів, що беруть участь у реакціях темнової фази фотосинтезу
3. У тварин – бере участь у синтезі гемоглобіну, у безхребетних входить до складу гемоціанінів – переносників кисню, у людини – входить до складу пігменту шкіри – меланіну
Цинк
1. Бере участь у спиртовому бродінні
2. У рослин - входить до складу ферментів, що беруть участь у розщепленні вугільної кислоти та у синтезі рослинних гормонів-ауксинів
Йод
1. У хребетних – входить до складу гормонів щитовидної залози (тироксин)
Кобальт
1. У тварин – входить до складу вітаміну В12 (бере участь у синтезі гемоглобіну), його недолік призводить до анемії
Фтор
1. У тварин - надає міцність кісткам та зубній емалі
Марганець
1. У клітині - входить до складу ферментів, що беруть участь у диханні, окисленні жирних кислот, підвищує активність карбоксилази
2. У рослин - у складі ферментів бере участь у темнових реакціях фотосинтезу та у відновленні нітратів
3. У тварин – входить до складу фосфатаз-ферментів, необхідних для зростання кісток
Бром
1. У клітці – входить до складу вітаміну В1, який бере участь у розщепленні піровиноградної кислоти
Молібден
1. У клітині - у складі ферментів бере участь у фіксації атмосферного азоту
2. У рослин - у складі ферментів бере участь у роботі продихів і ферментів, що беруть участь у синтезі амінокислот
Бор
1. Впливає зростання рослин
З цього уроку ви дізнаєтеся про роль мінеральних сполук мікро- та макроелементів у життєдіяльності живих організмів. Ви познайомитеся з водневим показником середовища - рН, дізнаєтесь, як цей показник пов'язаний із фізіологією організму, яким чином в організмі підтримується постійний рН середовища. З'ясуйте роль неорганічних аніонів та катіонів у процесах обміну речовин, дізнаєтеся подробиці про функції катіонів Na, K та Са в організмі, а також які інші метали входять до складу нашого тіла та які їх функції.
Вступ
Тема: Основи цитології
Урок: Мінеральні речовини та їх роль у життєдіяльності клітини
1. Введення. Мінеральні речовини у клітці
Мінеральні речовинистановлять від 1 до 1,5% від сирої маси клітини, і перебувають у клітини як солей дислокованих на іони, або у твердому стані (рис. 1).
Рис. 1. Хімічний складклітин живих організмів
У цитоплазмі будь-якої клітини знаходяться кристалічні включення, які представлені слаборозчинними солями кальцію та фосфору; крім них можуть знаходитися оксид кремнію та інші неорганічні сполуки, що беруть участь в утворенні опорних структур клітини - у разі мінерального скелета радіолярій - та організму, тобто утворюють мінеральну речовину кісткової тканини.
2. Неорганічні іони: катіони та аніони
Неорганічні іони мають значення для життєдіяльності клітини (рис. 2).
Рис. 2. Формули основних іонів клітини
Катіони- калій, натрій, магній та кальцій.
Аніони- хлорид аніон, гідрокарбонат аніон, гідрофосфат аніон, дигідрофосфат аніон, карбонат аніон, фосфат аніон та нітрат аніон.
Розглянемо значення іонів.
Іони, розташовуючись на різні боки клітинних мембран, утворюють так званий трансмембранний потенціал. Багато іонів нерівномірно розподілені між клітиною та навколишнім середовищем. Так, концентрація іонів калію (К+) у клітині в 20-30 разів вище, ніж у навколишньому середовищі; а концентрація іонів натрію (Na+) у десять разів нижче у клітині, ніж у навколишньому середовищі.
Завдяки існуванню градієнтів концентрації, здійснюються багато життєво важливих процесів, таких як скорочення м'язових волокон, збудження нервових клітин, перенесення речовин через мембрану.
Катіони впливають на в'язкість та плинність цитоплазми. Іони калію зменшують в'язкість і збільшують плинність, іони кальцію (Са2+) мають протилежну дію на цитоплазму клітини.
Аніони слабких кислот – гідрокарбонат аніон (НСО3-), гідрофосфат аніон (НРО42-) – беруть участь у підтримці кислотно-лужного балансу клітини, тобто pHсереди. За своєю реакції розчини можуть бути кислими, нейтральнимиі основними.
Кислотність чи основність розчину визначається концентрацією у ньому іонів водню (рис. 3).
Рис. 3. Визначення кислотності розчину за допомогою універсального індикатора
Цю концентрацію виражають за допомогою водневого показника pH, довжина шкали від 0 до 14. Нейтральне середовище pH – близько 7. Кисла – менше 7. Основна – більше 7. Швидко визначити pH середовища можна за допомогою індикаторних папірців, або смужок (див. відео).
Ми опускаємо індикаторний папірець у розчин, потім смужку виймаємо і відразу ж порівнюємо фарбування індикаторної зони смужки з кольорами стандартної шкали порівняння, яка входить у комплект, оцінюючи схожість фарбування та визначаючи значення pH (див. відео).
3. рН середовища проживання і роль іонів у його підтримці
Значення pH у клітині приблизно дорівнює 7.
Зміна pH у той чи інший бік згубно діє клітину, оскільки відразу ж змінюються біохімічні процеси, які у клітині.
Постійність pH клітини підтримується завдяки буферним властивостямїї вмісту. Буферним називають розчин, що підтримує постійне значення pH середовища. Зазвичай буферна система складається з сильного та слабкого електроліту: солі та слабкої основи або слабкої кислоти, які її утворюють.
Дія буферного розчину полягає в тому, що він протистоїть змінам pH середовища. Зміна pH середовища може виникнути внаслідок концентрування розчину або розведення його водою, кислотою чи лугом. Коли кислотність, тобто концентрація іонів водню зростає, вільні аніони, джерелом яких є сіль, взаємодіють з протонами і видаляють їх з розчину. Коли кислотність знижується, посилюється тенденція до звільнення протонів. Таким чином, підтримується pH на певному рівні, тобто підтримується концентрація протонів на певному постійному рівні.
Деякі органічні сполуки, зокрема білки, також мають буферні властивості.
Катіони магнію, кальцію, заліза, цинку, кобальту, марганцю входять до складу ферментів та вітамінів (див. відео).
Катіони металів входять до складу гормонів.
Цинк входить до складу інсуліну. Інсулін – це гормон підшлункової залози, який регулює рівень глюкози у крові.
Магній входить до складу хлорофілу.
Залізо входить до складу гемоглобіну.
За нестачі цих катіонів порушується процеси життєдіяльності клітини.
4. Іони металів як кофактори
Значення іонів натрію та калію
Іони натрію і калію розподілені по всьому об'єму організму, при цьому іони натрію входять в основному до складу міжклітинної рідини, а іони калію містяться всередині клітин: 95% іонів каліюутримуються всередині клітин, а 95% іонів натріюмістяться в міжклітинних рідинах(Рис. 4).
З іонами натрію пов'язано осмотичний тискрідин, утримання води тканинами, а також перенесення, або транспорттаких речовин як амінокислот та цукру через мембранну.
Значення кальцію в організмі людини
Кальцій є одним із найпоширеніших елементів в організмі людини. Основна маса кальцію входить до складу кісток та зубів. Фракція поза кістковим кальцієм становить 1% від загальної кількості кальцію в організмі. Зовнішній кальцій впливає на згортання крові, а також нервово-м'язову збудливість та скорочення м'язових волокон.
Фосфатна буферна система
Фосфатна буферна система відіграє роль у підтримці кислотно-лужного балансу організму, крім цього вона підтримує баланс у просвіті канальців нирок, а також внутрішньоклітинної рідини.
Фосфатна буферна система складається з дигідрофосфату та гідрофосфату. Гідрофосфат пов'язує, тобто протон нейтралізує. Дигідрофосфат вивільняє протон і взаємодіє з лужними продуктами, що надійшли в кров.
Фосфатна буферна система входить до буферної системи крові (Рис. 5).
Буферна система крові
В людини завжди є певні умови для зсуву нормальної реакції середовища тканини, наприклад, крові, у бік ацидозу (закислення) або алкалозу (розкислення - зміщення рН у більшу сторону).
У кров надходять різні продукти, наприклад, молочна кислота, фосфорна кислота, сірчиста кислота, що утворюються в результаті окислення фосфорорганічних сполук або сірковмісних білків. При цьому реакція крові може зрушуватися у бік кислих продуктів.
При вживанні м'ясних продуктів у кров надходять кислі сполуки. При вживанні рослинної їжі, в кров надходять основи.
Проте pH крові залишається на певному постійному рівні.
У крові є буферні системи, які підтримують рН на певному рівні.
До буферних систем крові відносяться:
Карбонатна буферна система,
Фосфатна буферна система
Буферна система гемоглобіну,
Буферна система білків плазми (Мал. 6).
Взаємодія цих буферних систем створює певний постійний pH крові.
Таким чином, сьогодні ми з вами розглянули мінеральні речовини та їхню роль у життєдіяльності клітини.
Домашнє завдання
Які хімічні речовининазивають мінеральними? Яким є значення мінеральних речовин для живих організмів? З яких речовин складаються живі організми? Які катіони входять до складу живих організмів? Які їхні функції? Які аніони входять до складу живих організмів? Яка їхня роль? Що таке буферна система? Які буферні системи вам відомі? Із чим пов'язаний вміст мінеральних речовин в організмі?
1. Хімічний склад живих організмів.
2. Вікіпедія.
3. Біологія та медицина.
4. Освітній центр.
Список літератури
1. Каменський А. А., Криксунов Є. А., Пасічник В. В. Загальна біологія 10-11 клас Дрофа, 2005.
2. Біологія. 10 клас. Загальна біологія. Базовий рівень/ П. В. Іжевський, О. А. Корнілова, Т. Є. Лощіліна та ін - 2-ге вид., Перероблене. – Вентана-Граф, 2010. – 224 стор.
3. Бєляєв Д. К. Біологія 10-11 клас. Загальна біологія. Базовий рівень. - 11-те вид., стереотип. – М.: Просвітництво, 2012. – 304 с.
4. Агафонова І. Б., Захарова Є. Т., Сивоглазов В. І. Біологія 10-11 клас. Загальна біологія. Базовий рівень. - 6-те вид., Дод. – Дрофа, 2010. – 384 с.
