Compoziția chimică a celulei. Mineralele și rolul lor în celulă
Mineralele și rolul lor în celulă
1. Ce substanțe se numesc minerale?
2. Ce proces se numește disociere?
3. Ce sunt ionii?
Mineralele celulei.
Majoritatea mineralelor celule este sub formă de săruri, disociate în ioni sau în stare solidă.
În funcție de reacția lor, soluțiile pot fi acide, bazice sau neutre. Aciditatea sau bazicitatea unei soluții este determinată de concentrația ionilor de H+ din aceasta. Această concentrație este exprimată folosind un indicator de hidrogen - pH ("pH"). O reacție neutră a unui lichid corespunde cu pH = 7,0, o reacție acidă - pH< 7,0 и основной - рН >7.0. Lungimea scalei pH este de la 0 la 14,0.
Valoarea pH-ului în celule este de aproximativ 7,0. Schimbarea lui cu una sau două unități este dăunătoare celulei.
pH-ul constant în celule este menținut datorită proprietăților de tamponare ale conținutului lor.
O soluție tampon este o soluție care conține un amestec de oricare acid slabși sarea sa solubilă. Când aciditatea (concentrația ionilor de H+) crește, anionii liberi care provin din sare se combină ușor cu ionii de H+ liberi și îi îndepărtează din soluție. Când aciditatea scade, se eliberează ioni H+ suplimentari. În acest fel, o concentrație relativ constantă de ioni H+ este menținută în soluția tampon.
Unele compuși organici, în special proteinele, au și proprietăți de tamponare.
Ca componente ale sistemelor tampon ale corpului, ionii determină proprietățile lor - capacitatea de a menține pH-ul la un nivel constant (aproape de o reacție neutră), în ciuda faptului că în timpul procesului metabolic se formează continuu produse acide și alcaline. Deci, sistemul tampon fosfat mamifere, format din HPO|42- și H2PO-4, menține pH-ul fluidului intracelular în intervalul 6,9-7,4 Principalul sistem tampon al mediului extracelular (plasma sanguină) este sistemul bicarbonat, format din H2CO3 și HCO4- și menținerea. pH la 7,4.
Compuși ai azotului, fosforului, calciului și alții substanțe anorganice utilizat pentru sinteza moleculelor organice (aminoacizi, proteine, acizi nucleici etc.).
Ionii unor metale (Mg, Ca, Ze, Cu, Mn, Mo, Br, Co) sunt componente ale multor enzime, hormoni și vitamine sau activați-le. De exemplu, ionul Fe face parte din hemoglobina din sânge, iar ionul Zn face parte din hormonul insulină. Cu deficiența lor, cele mai importante procese ale vieții celulare sunt perturbate.
Sistem tampon.
1. În ce formă sunt prezente mineralele în organismele vii?
2. Care este rolul ionilor anorganici în celulă?
3. Care este rolul ionilor în sistemele tampon ale corpului?
4. De ce lipsa sau absența anumitor ioni metalici duce la perturbarea funcționării celulelor?
Acizii anorganici și sărurile lor joacă un rol important în viața organismelor. Astfel, acidul clorhidric face parte din sucul gastric și creează condiții pentru digestia proteinelor alimentare. Reziduurile de acid sulfuric ajută la eliminarea substanțelor insolubile în apă din organism.
Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologie clasa a X-a
Trimis de cititorii de pe site
1). Aceștia joacă rolul de cofactori în reacțiile enzimatice. Astfel, mulți ioni formează complexe cu proteinele, inclusiv cu enzimele. Pentru manifestarea completă a activității lor catalitice, acestea din urmă necesită prezența cofactorilor minerali - ioni de potasiu, calciu, sodiu, magneziu și fier. Ionii de fier, cupru și în special magneziu sunt necesari pentru activarea enzimelor asociate cu transferul și eliberarea energiei, transportul și legarea oxigenului.
2). Ele participă la menținerea presiunii osmotice și a echilibrului acido-bazic (tampoane fosfat și bicarbonat).
3). Oferă procese de coagulare a sângelui
4). Creați potențialul de membrană și potențialul de acțiune al celulelor excitabile
5). Mineralele sunt incluse în structurile diferitelor organe ale corpului. Substanțele anorganice pot fi sub formă de compuși insolubili în organism (de exemplu, în țesutul osos și cartilaj).
6). Participați la reacții redox etc.
Rol mare Ionii de sodiu și potasiu joacă un rol în metabolismul mineral. Acești cationi determină valoarea pH-ului, presiunea osmotică și volumul fluidelor corporale. Ei participă la formarea potențialelor bioelectrice și la transportul aminoacizilor, zaharurilor și ionilor prin membrana celulară. Sodiul reprezintă 93% din toți cationii din plasmă sanguină, concentrația sa în plasma sanguină este de 135-145 mmol/l. Potasiul este în principal un cation intracelular; concentrația sa este de 3,3-4,9 mmol/l.
Corpul unei persoane sănătoase care cântărește aproximativ 70 kg conține 150-170 g de sodiu. Dintre acestea, 25-30% fac parte din oase și nu participă direct la metabolism. Aproximativ 70% din totalul de sodiu din organism este de fapt sodiu schimbabil.
Dieta zilnică a locuitorilor țărilor civilizate conține în medie 10-12 g de clorură de sodiu, dar nevoia umană reală pentru aceasta este mult mai mică și se apropie de 4-7 g. Această cantitate de clorură de sodiu este conținută în alimentele obișnuite, ceea ce pune la îndoială privind necesitatea sărarii suplimentare.
Aportul excesiv de sare de masă poate duce la o creștere a volumului lichidelor corporale, crescând încărcătura asupra inimii și rinichilor. În aceste condiții, creșterea pătrunderii sodiului și, odată cu acesta, a apei în spațiile intercelulare ale țesuturilor pereților vaselor de sânge contribuie la umflarea și îngroșarea acestora, precum și la îngustarea lumenului vaselor de sânge.
Constanța conținutului de ioni de sodiu și potasiu din plasma sanguină este menținută în principal de rinichi. Odată cu scăderea concentrației de sodiu și creșterea potasiului, reabsorbția de sodiu crește și reabsorbția de potasiu scade, iar secreția de potasiu în tubii renali crește sub influența mineralocorticoidului aldosteronului cortexului suprarenal.
Corpul unei persoane sănătoase care cântărește 70 kg conține 45-35 mmol/kg de potasiu. Dintre acestea, doar 50-60 mmol se află în spațiul extracelular, iar restul de potasiu este concentrat în celule. Astfel, potasiul este principalul cation intracelular. Odată cu vârsta, conținutul total de potasiu din organism scade.
Aportul zilnic de potasiu este de 60-100 mmol; Aproape aceeași cantitate este excretată de rinichi și doar puțin (2%) este excretată în fecale.
Rolul fiziologic al potasiului este participarea sa la toate tipurile de metabolism, la sinteza ATP și, prin urmare, afectează contractilitatea. Deficiența acestuia provoacă atonia mușchilor scheletici, un exces moderat determină creșterea tonusului, iar un conținut foarte mare paralizează fibra musculară. Potasiul provoacă vasodilatație. De asemenea, este implicat în sinteza acetilcolinei, în distrugerea colinesterazei și, prin urmare, afectează transmiterea sinaptică a excitației. Împreună cu alți ioni, oferă celulei capacitatea de a excita.
Clorul este al doilea anion extracelular după sodiu. Concentrația sa în lichidul extracelular și plasmă este de 103-110 mmol/l. Conținut general clorul din organism este de aproximativ 30 mmol/kg. O cantitate semnificativă de clor a fost găsită doar în celulele mucoasei gastrice. Acesta este rezerva pentru sinteza acidului clorhidric în sucul gastric, combinându-se cu ionii de hidrogen, care sunt extrași din sânge de celulele membranei mucoase și îndepărtați în lumenul stomacului.
Nivelurile normale de calciu plasmatic sunt de 2,1-2,6 mmol/l. Dintre acestea, 50% sunt asociate cu proteine plasmatice (în special albumine), 10% fac parte din complexe solubile, 40% sunt în formă ionizată liberă, care punct clinic priveliștea este de cel mai mare interes.
Doar ionii liberi de Ca 2+ sunt activi din punct de vedere fiziologic, prin urmare reglarea metabolismului are ca scop menținerea unei concentrații plasmatice constante nu a calciului total, ci doar a fracțiunii sale fiziologic active.
Ionii de calciu legați de ionii de fosfor au cea mai mare activitate funcțională. Calciul participă activ la procesele de excitare, transmitere sinaptică, contracție musculară, activitatea cardiacă, participă la fosforilarea oxidativă a carbohidraților și grăsimilor, la coagularea sângelui și afectează permeabilitatea membranele celulare, formează baza structurală a scheletului osos. O parte semnificativă a calciului intracelular este localizată în reticulul endoplasmatic (tancuri T).
Rolul principal în reglarea echilibrului dintre calciul plasmatic și calciul osos îi revine hormonului glandelor paratiroide (paratirina).
Atunci când se consumă alimente care conțin cantități semnificative de calciu, cea mai mare parte a acestuia este excretată prin intestine ca urmare a precipitării în mediul intestinal principal sub formă de compuși insolubili.
Fosforul intră în organism în principal prin produse lactate, carne, pește și leguminoase. Concentrația sa în serul sanguin este de 0,81-1,45 mmol/l. Necesarul zilnic de fosfor este de aproximativ 1,2 g, la femeile însărcinate și care alăptează - până la 1,6-1,8 g Fosforul este un anion de lichid intracelular, compuși cu energie ridicată și coenzime respirația tisularăși glicoliză. Fosfații de calciu insolubili constituie componenta minerală majoră a oaselor, dându-le rezistență și duritate. Sărurile acidului fosforic și esterii săi sunt componente ale sistemelor tampon pentru menținerea stării acido-bazice a țesuturilor.
Fierul este necesar pentru transportul oxigenului și pentru reacțiile oxidative, deoarece face parte din hemoglobină și citocromurile mitocondriale. Concentrația sa în sânge în combinație cu proteina de transport transferină este în mod normal de 1,0-1,5 mg/l. Necesarul zilnic de fier pentru bărbați corespunde cu 10 mg pentru femeile de vârstă fertilă, din cauza pierderii de sânge menstrual, această valoare este mult mai mare și se apropie de 18 mg. Pentru femeile însărcinate și care alăptează, din cauza nevoilor corpului copilului, acest parametru se apropie de 33, respectiv 38 mg. Fierul se găsește în carne, ficat, leguminoase, hrișcă și cereale de mei. Aportul insuficient de fier în organism este frecvent. Astfel, 10-30% dintre femeile aflate la vârsta fertilă au anemie feriprivă.
Iodul este singurul oligoelement cunoscut implicat în construcția moleculelor hormonale. Sursele de iod sunt plantele marine și peștele de mare, carnea și produsele lactate. Concentrația de iod în plasma sanguină este de 10-15 mcg/l. Necesarul zilnic este de 100-150 mcg, pentru femeile însărcinate și care alăptează - 180-200 mcg. Până la 90% din iodul organic care circulă în sânge provine din tiroxină și triiodotironină. Aportul insuficient de iod în organism poate provoca disfuncții ale glandei tiroide.
Fluorul protejează dinții de carii. Necesarul zilnic de fluor este de 0,5-1,0 mg. Intră în organism cu apă de băut, pește, nuci, ficat, carne și produse din ovăz. Se crede că blochează microelementele necesare pentru activarea enzimelor bacteriene. Fluorul stimulează hematopoieza, reacțiile imune și previne dezvoltarea osteoporozei senile.
Magneziul este un cation intracelular (Mg 2+), continut in organism intr-o cantitate de 30 mmol/kg greutate corporala. Concentrația de magneziu în plasma sanguină este de 0,65-1,10 mmol/l. Necesarul zilnic pentru acesta este de aproximativ 0,4 g Magneziul este un catalizator pentru multe procese intracelulare, în special pentru cele legate de metabolismul carbohidraților. Reduce excitabilitatea sistemul nervosși activitatea contractilă a mușchilor scheletici, ajută la dilatarea vaselor de sânge, la reducerea ritmului cardiac și la scăderea tensiunii arteriale.
Ionii anorganici sau mineralele îndeplinesc următoarele funcții în organism:
1. Funcția bioelectrică. Această funcție este asociată cu apariția unei diferențe de potențial pe membranele celulare. Gradientul de concentrație ionică de pe ambele părți ale membranei creează un potențial de aproximativ 60-80 mV în celule diferite. Partea interioară a membranei celulare este încărcată negativ în raport cu cea exterioară. Cu cât potențialul electric al membranei este mai mare, cu atât mai mult conținut proteina și ionizarea acesteia (încărcare negativă) în interiorul celulei și concentrația de cationi în afara celulei (difuzia ionilor de Na + și K + prin membrană în celulă este dificilă). Această funcție ionii anorganici sunt utilizați pentru a regla funcțiile celulelor în special excitabile (nerv, mușchi) și pentru a conduce impulsurile nervoase.
2. Funcția osmotică folosit pentru reglarea presiunii osmotice. O celulă vie respectă legea isosmopolarității: în toate mediile corpului, între care există un schimb liber de apă, se stabilește aceeași presiune osmotică. Dacă numărul de ioni într-un anumit mediu crește, atunci apa se repezi după ei până când se stabilește un nou echilibru și un nou nivel de presiune osmotică.
3. Funcția structurală datorită proprietăților de complexare ale metalelor. Ionii metalici interacționează cu grupele anionice de proteine, acizi nucleiciși alte macromolecule și astfel asigură, alături de alți factori, menținerea anumitor conformații ale acestor molecule. Deoarece activitatea biologică a biopolimerilor depinde de conformațiile lor, implementarea normală a funcțiilor lor de către proteine, implementarea nestingherită a informațiilor conținute în acizii nucleici, formarea de complexe supramoleculare, formarea structurilor subcelulare și alte procese sunt de neconceput fără participarea cationi si anioni.
4. Funcția de reglementare este că ionii metalici sunt activatori ai enzimelor și, prin urmare, reglează viteza transformărilor chimice în celulă. Acesta este un efect reglator direct al cationilor. Indirect, ionii metalici sunt adesea necesari pentru acțiunea unui alt regulator, de exemplu, un hormon. Să dăm câteva exemple. Formarea formei active de insulină este imposibilă fără ionii de zinc. Structura terțiară a ARN-ului este determinată în mare măsură de puterea ionică a soluției, iar cationii precum Cr 2+, Ni 2+, Fe 2+, Zn 2+, Mn 2+ și alții sunt direct implicați în formarea elicoidalului. structura acizilor nucleici. Concentrația ionilor de Mg 2+ afectează formarea unei astfel de structuri supramoleculare precum ribozomii.
5. Funcția de transport se manifestă prin participarea anumitor metale (ca parte a metaloproteinelor) la transferul de electroni sau molecule simple. De exemplu, fierul și cationii de cupru fac parte din citocromi, care sunt purtători de electroni în lanțul respirator, iar fierul din hemoglobină leagă oxigenul și participă la transferul acestuia.
6. Funcția energetică asociat cu utilizarea anionilor fosfat în formarea de ATP și ADP (ATP este principalul purtător de energie în organismele vii).
7. Funcția mecanică. De exemplu, cationul Ca +2 și anionul fosfat fac parte din hidroxilapatita și fosfatul de calciu al oaselor și determină rezistența lor mecanică.
8. Funcția sintetică. Mulți ioni anorganici sunt utilizați în sinteza moleculelor complexe. De exemplu, ionii de iod I¯ sunt implicați în sinteza iodotironinelor în celulele tiroidiene; anion (SO 4) 2- - în sinteza compușilor ester-sulfuri (în timpul neutralizării alcoolilor și acizilor organici nocivi din organism). Seleniul este important în mecanismul de protecție împotriva efectelor toxice ale peroxidului. Formează selenocisteină, un analog al cisteinei, în care atomii de seleniu înlocuiesc atomii de sulf. Selenocisteina este o componentă a enzimei glutation peroxidază, care catalizează reducerea peroxidului de hidrogen cu glutation (tripeptidă - γ-glutamil-cisteinilglicină)
Este important de menționat că, în anumite limite, interschimbabilitatea unor ioni este posibilă. Dacă există o deficiență a unui ion metalic, acesta poate fi înlocuit cu un alt ion metalic similar în proprietăți fizice și chimiceși raza ionică. De exemplu, ionul de sodiu este înlocuit cu un ion de litiu; ion de calciu - ion de stronțiu; ion de molibden - ion de vanadiu; ion de fier - ion de cobalt; uneori ioni de magneziu - ionii de mangan.
Datorită faptului că mineralele activează acțiunea enzimelor, acestea afectează toate aspectele metabolismului. Să luăm în considerare modul în care metabolismul acizilor nucleici, proteinelor, carbohidraților și lipidelor depinde de prezența anumitor ioni anorganici.
Din această lecție veți afla despre rolul compușilor minerali ai micro și macroelementelor în viața organismelor vii. Veți face cunoștință cu indicatorul de hidrogen al mediului - pH, aflați cum acest indicator este legat de fiziologia corpului, cum corpul menține un pH constant al mediului. Aflați rolul anionilor și cationilor anorganici în procesele metabolice, aflați detalii despre funcțiile cationilor Na, K și Ca în organism, precum și ce alte metale fac parte din corpul nostru și care sunt funcțiile lor.
Introducere
Tema: Bazele citologiei
Lecție: Mineralele și rolul lor în viața celulară
1. Introducere. Minerale în celulă
Minerale alcătuiesc de la 1 până la 1,5% din greutatea umedă a celulei și sunt în celulă sub formă de săruri dislocate în ioni, sau în stare solidă (Fig. 1).
Orez. 1. Compoziția chimică celulele organismelor vii
În citoplasma oricărei celule există incluziuni cristaline, care sunt reprezentate de săruri de calciu și fosfor ușor solubile; pe langa ele pot fi si oxid de siliciu si altele compuși anorganici, care participă la formarea structurilor de susținere ale celulei - în cazul scheletului mineral al radiolarilor - și organismului, adică formează substanța minerală a țesutului osos.
2. Ioni anorganici: cationi si anioni
Ionii anorganici sunt importanți pentru viața celulei (Fig. 2).
Orez. 2. Formule ale ionilor principali ai celulei
Cationii- potasiu, sodiu, magneziu si calciu.
Anionii- anion clorură, anion bicarbonat, anion fosfat hidrogen, anion fosfat dihidrogen, anion carbonat, anion fosfat și anion nitrat.
Să luăm în considerare semnificația ionilor.
Ionii, localizați pe părțile opuse ale membranelor celulare, formează așa-numitul potențial transmembranar. Mulți ioni sunt distribuiți neuniform între celulă și mediu. Astfel, concentrația ionilor de potasiu (K+) în celulă este de 20-30 de ori mai mare decât în mediu; iar concentraţia ionilor de sodiu (Na+) este de zece ori mai mică în celulă decât în mediu.
Datorită existenței gradienti de concentrare, sunt efectuate multe procese vitale, cum ar fi contracția fibrelor musculare, excitația celulele nervoase, transferul de substanțe prin membrană.
Cationii afectează vâscozitatea și fluiditatea citoplasmei. Ionii de potasiu reduc vascozitatea si cresc fluiditatea, ionii de calciu (Ca2+) au efect invers asupra citoplasmei celulare.
Anionii acizilor slabi - anionul bicarbonat (HCO3-), anionul hidrogen fosfat (HPO42-) - sunt implicați în menținerea echilibrului acido-bazic al celulei, adică pHmediu. În funcție de reacția lor, soluțiile pot fi acru, neutruŞi principal.
Aciditatea sau bazicitatea unei soluții este determinată de concentrația ionilor de hidrogen din aceasta (Fig. 3).
Orez. 3. Determinarea acidității unei soluții cu ajutorul unui indicator universal
Această concentrație este exprimată folosind valoarea pH-ului, scala variază de la 0 la 14. Mediu neutru pH - aproximativ 7. Acid - mai mic de 7. Bazic - mai mult de 7. Puteți determina rapid pH-ul mediului folosind hârtii sau benzi indicatoare (vezi video).
Înmuiem hârtia indicator în soluție, apoi scoatem banda și comparăm imediat culoarea zonei indicator a benzii cu culorile scalei de comparație standard incluse în kit, evaluând asemănarea culorii și determinând pH-ul. valoare (vezi video).
3. pH-ul mediului și rolul ionilor în menținerea acestuia
Valoarea pH-ului în celulă este de aproximativ 7.
O modificare a pH-ului într-o direcție sau alta are un efect negativ asupra celulei, deoarece procesele biochimice care au loc în celulă se schimbă imediat.
Constanța pH-ului celular este menținută datorită proprietăți tampon continutul acestuia. O soluție tampon este o soluție care menține o valoare constantă a pH-ului. De obicei, un sistem tampon constă dintr-un electrolit puternic și slab: o sare și o bază slabă sau un acid slab care îl formează.
Efectul unei soluții tampon este că rezistă la modificări ale pH-ului mediului. O modificare a pH-ului mediului poate apărea din cauza concentrației soluției sau a diluției cu apă, acid sau alcali. Când aciditatea, adică concentrația ionilor de hidrogen, crește, anionii liberi, a căror sursă este sarea, interacționează cu protonii și îi elimină din soluție. Când aciditatea scade, tendința de a elibera protoni crește. În acest fel, pH-ul este menținut la un anumit nivel, adică concentrația de protoni este menținută la un anumit nivel constant.
Unii compuși organici, în special proteinele, au și proprietăți de tamponare.
Cationii de magneziu, calciu, fier, zinc, cobalt, mangan fac parte din enzime și vitamine (vezi video).
Cationii metalici fac parte din hormoni.
Zincul face parte din insulină. Insulina este un hormon pancreatic care reglează nivelul de glucoză din sânge.
Magneziul face parte din clorofilă.
Fierul face parte din hemoglobina.
Cu lipsa acestor cationi, procesele vitale ale celulei sunt perturbate.
4. Ionii metalici ca cofactori
Importanța ionilor de sodiu și potasiu
Ionii de sodiu și potasiu sunt distribuiți în întregul corp, în timp ce ionii de sodiu sunt incluși în principal în lichidul intercelular, iar ionii de potasiu sunt conținuți în interiorul celulelor: 95% din ioni potasiu cuprinse în interiorul celulelorși 95% din ioni sodiu cuprins în fluide intercelulare(Fig. 4).
Asociat cu ionii de sodiu presiunea osmotică fluide, retenție tisulară de apă și transport, sau transport substanțe precum aminoacizi și zaharuri prin membrană.
Importanța calciului în corpul uman
Calciul este unul dintre cele mai abundente elemente din corpul uman. Cea mai mare parte a calciului se găsește în oase și dinți. Fracția din afara calciului osos reprezintă 1% din cantitatea totală de calciu din organism. Calciul extraos afectează coagularea sângelui, precum și excitabilitatea neuromusculară și contracția fibrelor musculare.
Sistem tampon fosfat
Sistemul tampon de fosfat joacă un rol în menținerea echilibrului acido-bazic al organismului, în plus, menține echilibrul în lumenul tubilor renali, precum și în lichidul intracelular.
Sistemul tampon fosfat constă din dihidrogen fosfat și hidrogen fosfat. Fosfatul de hidrogen se leagă, adică neutralizează protonul. Fosfatul dihidrogen eliberează un proton și interacționează cu produsele alcaline care intră în sânge.
Sistemul tampon de fosfat face parte din sistemul tampon de sânge (Fig. 5).
Sistem tampon de sânge
În corpul uman, există întotdeauna anumite condiții pentru o schimbare a reacției normale a mediului țesut, de exemplu, sânge, către acidoză (acidificare) sau alcaloză (dezoxidare - o schimbare în sus a pH-ului).
Diverse produse intră în sânge, de exemplu, acid lactic, acid fosforic, acid sulfuros, formate ca urmare a oxidării compușilor organofosforici sau a proteinelor care conțin sulf. În acest caz, reacția sângelui se poate deplasa către alimente acide.
Când se consumă produse din carne, compușii acizi intră în sânge. Când mănânci alimente vegetale, bazele intră în sânge.
Cu toate acestea, pH-ul sângelui rămâne la un anumit nivel constant.
Sunt în sânge sisteme tampon, care mențin pH-ul la un anumit nivel.
Sistemele tampon de sânge includ:
Sistem tampon carbonat,
sistem tampon fosfat,
sistem tampon pentru hemoglobina,
Sistem tampon de proteine plasmatice (Fig. 6).
Interacțiunea acestor sisteme tampon creează un anumit pH constant al sângelui.
Astfel, astăzi ne-am uitat la minerale și rolul lor în viața celulei.
Teme pentru acasă
Care chimicale numit mineral? Care este importanța mineralelor pentru organismele vii? Din ce substanțe constau în principal organismele vii? Ce cationi se găsesc în organismele vii? Care sunt funcțiile lor? Ce anioni se găsesc în organismele vii? Care este rolul lor? Ce este un sistem tampon? Ce sisteme tampon de sânge cunoașteți? Cu ce este legat conținutul de minerale din organism?
1. Compoziția chimică a organismelor vii.
2. Wikipedia.
3. Biologie și medicină.
4. Centru educațional.
Referințe
1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Biologie generală Calea 10-11 Butarda, 2005.
2. Biologie. clasa a X-a. Biologie generală. Nivel de bază/ P. V. Izhevsky, O. A. Kornilova, T. E. Loshchilina și alții - ed. a II-a, revizuită. - Ventana-Graf, 2010. - 224 p.
3. Belyaev D.K Biologie clasa 10-11. Biologie generală. Nivel de bază. - Ed. a 11-a, stereotip. - M.: Educație, 2012. - 304 p.
4. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biologie clasa 10-11. Biologie generală. Nivel de bază. - Ed. a VI-a, add. - Buttard, 2010. - 384 p.
1. Ce substanțe se numesc minerale?
Răspuns. Minerale elemente chimice, necesar unui organism viu pentru a asigura funcționarea normală (calciu fosfor potasiu magneziu)
Magneziul este un element vital; Magneziul inhibă excitarea terminațiilor nervoase, participă la multe procese catalitice, are capacitatea de a stimula motilitatea intestinală, promovând astfel eliminarea toxinelor (inclusiv colesterolul) și creșterea secreției de bilă. Magneziul are un efect vasodilatator și îmbunătățește alimentarea cu sânge a mușchiului inimii.
Potasiul este un mineral care este necesar pentru funcționarea normală a celulelor sistemului nervos periferic și central, pentru menținerea presiunii osmotice și pentru funcționarea normală a tuturor mușchilor. Ele ajută la eliminarea apei din organism și, prin urmare, a produselor metabolice dăunătoare.
Sodiu. Sarea de masă este necesară organismului nostru. Este o componentă a sângelui și a lichidului tisular. Cantitatea necesară intră în organism cu alimente.
Fosforul este un element esențial care face parte din proteinele acidului nucleic și din țesutul osos; Afectează procesele de creștere și restaurare în țesuturi. Fosforul este necesar pentru oase și este necesar și pentru mușchi. Acumulatorul de energie uman este acidul adenozin trifosforic (ATP). Când o persoană lucrează, acest acid se dezintegrează, eliberând energia conținută în el.
Un element vital este sulful, a cărui semnificație este determinată în primul rând de faptul că este inclus în proteine sub formă de aminoacizi care conțin sulf (cisteină și metionină), precum și în compoziția unor hormoni și vitamine. . Nevoia de sulf a unei persoane este satisfăcută (aproximativ 1 g pe zi) cu o dietă zilnică normală.
De asemenea, clorul este un element vital care este implicat în formarea sucului gastric, formează plasmă și activează o serie de enzime. Conținutul de clor în produse alimentare variază de la 2-160 mg/%. Fără adăugarea de sare de masă, dieta ar conține 1,6 g de clor.
Fierul este necesar pentru hematopoieza; asigura transportul oxigenului de la plamani la tesuturi. Fierul face parte din hemoglobina - pigmentul roșu al sângelui. Celulele roșii din sânge sunt produse în măduva osoasă; Ele intră în sânge și circulă în el timp de 6 săptămâni. Apoi se dezintegrează în părțile lor componente, iar fierul conținut în ele intră în splină și ficat, depunându-se acolo „până când este necesar”.
Zincul se găsește în sânge și în țesutul muscular. Acest element este necesar, a cărui semnificație este determinată de faptul că face parte din hormonul pancreatic insulina, care reglează nivelul zahărului din sânge. De asemenea, este important pentru vindecarea completă a rănilor, participă la reglarea tensiunii arteriale și promovează formarea de prostaglandine, care au un efect antiinflamator; ajută la eliminarea colesterolului din organism.
2. Ce proces se numește disociere?
Răspuns. Disocierea electrolitică este procesul de descompunere a unui electrolit în ioni atunci când este dizolvat în apă sau la topire.
Disocierea în ioni are loc datorită interacțiunii unei substanțe dizolvate cu un solvent; Conform metodelor spectroscopice, această interacțiune este în mare parte de natură chimică. Alături de capacitatea de solvatare a moleculelor de solvent, un anumit rol în disociere electrolitică Proprietatea macroscopică a solventului joacă, de asemenea, un rol - constanta sa dielectrică
3. Ce sunt ionii?
Răspuns. Un ion este o particulă în care numărul total de protoni nu este echivalent cu numărul total de electroni. Un ion în care numărul total de protoni este mai mare decât numărul total de electroni are sarcină pozitivă și se numește cation. Un ion în care numărul total de protoni este mai mic decât numărul total de electroni are sarcină negativă și se numește anion.
Sub formă de particule independente, ionii se găsesc în toate stări de agregare substanțe: în gaze (în special, în atmosferă), în lichide (în topituri și soluții), în cristale și în plasmă (în special, în spațiul interstelar).
Întrebări după §8
1. În ce formă sunt prezente mineralele în organismele vii?
Răspuns. Majoritatea substanțelor minerale ale celulei sunt sub formă de săruri, disociate în ioni sau în stare solidă.
În citoplasma aproape oricărei celule există incluziuni cristaline, constând de obicei din săruri de calciu și fosfor ușor solubile. Pe lângă acestea, pot conține dioxid de siliciu și alte substanțe anorganice. Ele sunt utilizate pentru a forma structuri de susținere ale celulei (de exemplu, scheletul mineral al radiolarilor) și al corpului - substanța minerală a țesutului osos (săruri de calciu și fosfor), cochilii de moluște (săruri de calciu), chitina (săruri de calciu), etc.
2. Care este rolul ionilor anorganici în celulă?
Răspuns. Ionii anorganici, care au o importanță nu mică pentru asigurarea proceselor vitale ale celulei, sunt reprezentați de cationi (K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH) și anioni (Cl-, HPO, H2PO, HCO, NO, PO, CO). ) de săruri minerale. Concentrația de cationi și anioni în celulă și în mediul acesteia este diferită. Ca urmare, se formează o diferență de potențial între conținutul celulei și mediul înconjurător, oferind procese atât de importante precum iritabilitatea și transmiterea excitației de-a lungul unui nerv sau mușchi.
3. Care este rolul ionilor în sistemele tampon ale corpului?
Răspuns. pH-ul constant în celule este menținut datorită proprietăților de tamponare ale conținutului lor. O soluție tampon este o soluție care conține un amestec de acid slab și sarea sa solubilă. Când aciditatea (concentrația ionilor de H+) crește, anionii liberi care provin din sare se combină ușor cu ionii de H+ liberi și îi îndepărtează din soluție. Când aciditatea scade, se eliberează ioni H+ suplimentari. În acest fel, o concentrație relativ constantă de ioni H+ este menținută în soluția tampon. Unii compuși organici, în special proteinele, au și proprietăți de tamponare.
Fiind componente ale sistemelor tampon ale organismului, ionii le determină proprietățile - capacitatea de a menține pH-ul la un nivel constant (aproape de o reacție neutră), în ciuda faptului că în timpul procesului metabolic se formează continuu produse acide și alcaline. Astfel, sistemul tampon fosfat al mamiferelor, constând din HPO42- și H2PO4-, menține pH-ul fluidului intracelular în intervalul 6,9-7,4. Principalul sistem tampon al mediului extracelular (plasma sanguină) este sistemul bicarbonat, format din H2CO3 și HCO4- și menținând un pH de 7,4.
4. De ce lipsa sau absența anumitor ioni metalici duce la perturbarea funcționării celulelor?
Răspuns. Ionii unor metale (Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Br, Co) sunt componente ale multor enzime, hormoni și vitamine sau le activează. De exemplu, ionul Fe face parte din hemoglobina din sânge, iar ionul Zn face parte din hormonul insulină. Cu deficiența lor, cele mai importante procese ale vieții celulare sunt perturbate.
