องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์ แร่ธาตุและบทบาทในเซลล์
แร่ธาตุและบทบาทในเซลล์
1. สารอะไรที่เรียกว่าแร่?
2. กระบวนการใดที่เรียกว่าการแยกตัวออกจากกัน?
3. ไอออนคืออะไร?
แร่ธาตุของเซลล์
แร่ธาตุส่วนใหญ่ เซลล์อยู่ในรูปของเกลือ แยกตัวเป็นไอออน หรืออยู่ในสถานะของแข็ง
ตามปฏิกิริยาของพวกเขา สารละลายอาจเป็นกรด เป็นเบสหรือเป็นกลาง ความเป็นกรดหรือความเป็นด่างของสารละลายถูกกำหนดโดยความเข้มข้นของไอออน H+ ในนั้น ความเข้มข้นนี้แสดงโดยใช้ตัวบ่งชี้ไฮโดรเจน - pH (“pH”) ปฏิกิริยาที่เป็นกลางของของเหลวสอดคล้องกับ pH = 7.0 ปฏิกิริยาที่เป็นกรด - pH< 7,0 и основной - рН >7.0. ความยาวของระดับ pH คือตั้งแต่ 0 ถึง 14.0
ค่า pH ในเซลล์อยู่ที่ประมาณ 7.0 การเปลี่ยนหนึ่งหรือสองหน่วยเป็นอันตรายต่อเซลล์
ค่า pH คงที่ในเซลล์จะคงอยู่เนื่องจากคุณสมบัติการบัฟเฟอร์ของเนื้อหา
สารละลายบัฟเฟอร์ คือ สารละลายที่มีส่วนผสมของสารใดๆ กรดอ่อนและเกลือที่ละลายน้ำได้ เมื่อความเป็นกรด (ความเข้มข้นของไอออน H+) เพิ่มขึ้น แอนไอออนอิสระที่มาจากเกลือจะรวมตัวกับไอออน H+ อิสระทันทีและกำจัดพวกมันออกจากสารละลาย เมื่อความเป็นกรดลดลง H+ ไอออนจะถูกปล่อยออกมาเพิ่มเติม ด้วยวิธีนี้ ความเข้มข้นของ H+ ไอออนจะคงที่ค่อนข้างคงที่ในสารละลายบัฟเฟอร์
บาง สารประกอบอินทรีย์โดยเฉพาะโปรตีนก็มีคุณสมบัติในการบัฟเฟอร์เช่นกัน
ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบของระบบบัฟเฟอร์ของร่างกาย ไอออนจะกำหนดคุณสมบัติของพวกเขา - ความสามารถในการรักษา pH ในระดับคงที่ (ใกล้กับปฏิกิริยาที่เป็นกลาง) แม้ว่าผลิตภัณฑ์ที่เป็นกรดและด่างจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในระหว่างกระบวนการเผาผลาญก็ตาม ดังนั้นระบบบัฟเฟอร์ฟอสเฟต สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมซึ่งประกอบด้วย HPO|42- และ H2PO-4 จะรักษาค่า pH ของของเหลวในเซลล์ให้อยู่ในช่วง 6.9-7.4 ระบบบัฟเฟอร์หลักของสภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์ (พลาสมาในเลือด) คือระบบไบคาร์บอเนต ซึ่งประกอบด้วย H2CO3 และ HCO4- และการรักษา ค่า pH ที่ 7.4
สารประกอบไนโตรเจน ฟอสฟอรัส แคลเซียม และอื่นๆ สารอนินทรีย์ใช้สำหรับการสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ (กรดอะมิโน โปรตีน กรดนิวคลีอิกฯลฯ)
ไอออนของโลหะบางชนิด (Mg, Ca, Ze, Cu, Mn, Mo, Br, Co) เป็นส่วนประกอบของเอนไซม์ ฮอร์โมน และ วิตามินหรือเปิดใช้งาน ตัวอย่างเช่น Fe ไอออนเป็นส่วนหนึ่งของฮีโมโกลบินในเลือด และไอออน Zn เป็นส่วนหนึ่งของฮอร์โมนอินซูลิน เมื่อขาดสารอาหาร กระบวนการที่สำคัญที่สุดของชีวิตเซลล์ก็จะหยุดชะงัก
ระบบบัฟเฟอร์
1. แร่ธาตุที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตอยู่ในรูปแบบใด?
2. บทบาทของไอออนอนินทรีย์ในเซลล์คืออะไร?
3. ไอออนมีบทบาทอย่างไรในระบบบัฟเฟอร์ของร่างกาย?
4. เหตุใดการขาดหรือไม่มีไอออนของโลหะบางชนิดจึงทำให้การทำงานของเซลล์หยุดชะงัก?
กรดอนินทรีย์และเกลือมีบทบาทสำคัญในชีวิตของสิ่งมีชีวิต ดังนั้นกรดไฮโดรคลอริกจึงเป็นส่วนหนึ่งของน้ำย่อยและสร้างเงื่อนไขสำหรับการย่อยโปรตีนในอาหาร สารตกค้างของกรดซัลฟิวริกช่วยขจัดสารที่ไม่ละลายน้ำออกจากร่างกาย
Kamensky A. A. , Kriksunov E. V. , Pasechnik V. V. ชีววิทยา ชั้นประถมศึกษาปีที่ 10
ส่งโดยผู้อ่านจากเว็บไซต์
1) พวกมันมีบทบาทเป็นปัจจัยร่วมในปฏิกิริยาของเอนไซม์ ดังนั้นไอออนจำนวนมากจึงก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนกับโปรตีนรวมถึงเอนไซม์ด้วย เพื่อให้เกิดกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาอย่างเต็มรูปแบบ ปัจจัยหลังจำเป็นต้องมีปัจจัยร่วมของแร่ธาตุ ได้แก่ โพแทสเซียม แคลเซียม โซเดียม แมกนีเซียม และไอออนของเหล็ก เหล็ก ทองแดง และโดยเฉพาะอย่างยิ่งแมกนีเซียมไอออนมีความจำเป็นต่อการกระตุ้นเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนและการปลดปล่อยพลังงาน การขนส่ง และการจับกับออกซิเจน
2). พวกเขามีส่วนร่วมในการรักษาความดันออสโมติกและความสมดุลของกรดเบส (บัฟเฟอร์ฟอสเฟตและไบคาร์บอเนต)
3). ให้กระบวนการแข็งตัวของเลือด
4) สร้างศักยภาพของเมมเบรนและศักยภาพในการทำงานของเซลล์ที่ถูกกระตุ้น
5). แร่ธาตุรวมอยู่ในโครงสร้างของอวัยวะต่าง ๆ ของร่างกาย สารอนินทรีย์อาจอยู่ในรูปของสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำในร่างกาย (เช่น ในเนื้อเยื่อกระดูกและกระดูกอ่อน)
6). มีส่วนร่วมในปฏิกิริยารีดอกซ์ ฯลฯ
บทบาทที่ยิ่งใหญ่โซเดียมและโพแทสเซียมไอออนมีบทบาทในการเผาผลาญแร่ธาตุ แคตไอออนเหล่านี้จะกำหนดค่า pH ความดันออสโมติก และปริมาตรของของเหลวในร่างกาย มีส่วนร่วมในการก่อตัวของศักย์ไฟฟ้าชีวภาพและในการขนส่งกรดอะมิโน น้ำตาล และไอออนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ โซเดียมคิดเป็น 93% ของแคตไอออนในเลือดทั้งหมด ความเข้มข้นในเลือดคือ 135-145 มิลลิโมล/ลิตร โพแทสเซียมส่วนใหญ่เป็นไอออนบวกในเซลล์ ในพลาสมามีความเข้มข้น 3.3-4.9 มิลลิโมล/ลิตร
ร่างกายของคนที่มีสุขภาพแข็งแรงซึ่งมีน้ำหนักประมาณ 70 กก. มีโซเดียม 150-170 กรัม ในจำนวนนี้ 25-30% เป็นส่วนหนึ่งของกระดูกและไม่มีส่วนร่วมโดยตรงในการเผาผลาญ จริงๆ แล้วประมาณ 70% ของโซเดียมทั้งหมดในร่างกายเป็นโซเดียมที่แลกเปลี่ยนได้
อาหารประจำวันของผู้อยู่อาศัยในประเทศอารยะมีโซเดียมคลอไรด์โดยเฉลี่ย 10-12 กรัม แต่ความต้องการที่แท้จริงของมนุษย์นั้นต่ำกว่ามากและเข้าใกล้ 4-7 กรัม ปริมาณโซเดียมคลอไรด์นี้มีอยู่ในอาหารธรรมดา ซึ่งทำให้เกิดความสงสัย ความต้องการเกลือเพิ่มเติม
การบริโภคเกลือแกงมากเกินไปอาจทำให้ปริมาณของเหลวในร่างกายเพิ่มขึ้น ทำให้หัวใจและไตทำงานหนักขึ้น ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้การเพิ่มขึ้นของการแทรกซึมของโซเดียมและด้วยน้ำเข้าไปในช่องว่างระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อของผนังหลอดเลือดทำให้เกิดอาการบวมและหนาขึ้นเช่นเดียวกับการตีบตันของหลอดเลือดของหลอดเลือด
ความคงที่ของปริมาณโซเดียมและโพแทสเซียมไอออนในเลือดจะคงอยู่โดยไตเป็นหลัก เมื่อความเข้มข้นของโซเดียมลดลงและโพแทสเซียมเพิ่มขึ้น การดูดซึมโซเดียมกลับเพิ่มขึ้นและการดูดซึมโพแทสเซียมกลับลดลง และการหลั่งโพแทสเซียมในท่อไตจะเพิ่มขึ้นภายใต้อิทธิพลของต่อมหมวกไตแร่มิเนอรัลคอร์ติคอยด์อัลโดสเตอโรน
ร่างกายของคนที่มีสุขภาพแข็งแรงซึ่งมีน้ำหนัก 70 กก. มีโพแทสเซียม 45-35 มิลลิโมล/กก. ในจำนวนนี้มีเพียง 50-60 มิลลิโมลเท่านั้นที่อยู่ในพื้นที่นอกเซลล์และโพแทสเซียมที่เหลือจะกระจุกตัวอยู่ในเซลล์ ดังนั้นโพแทสเซียมจึงเป็นไอออนบวกหลักในเซลล์ เมื่ออายุมากขึ้น ปริมาณโพแทสเซียมทั้งหมดในร่างกายจะลดลง
ปริมาณโพแทสเซียมรายวันคือ 60-100 มิลลิโมล; ไตขับออกในปริมาณเกือบเท่ากันและขับออกทางอุจจาระเพียงเล็กน้อย (2%)
บทบาททางสรีรวิทยาของโพแทสเซียมคือการมีส่วนร่วมในการเผาผลาญทุกประเภทในการสังเคราะห์ ATP และส่งผลต่อการหดตัว การขาดมันทำให้เกิด atony ของกล้ามเนื้อโครงร่าง ส่วนเกินปานกลางทำให้เกิดเสียงเพิ่มขึ้น และเนื้อหาที่สูงมากจะทำให้เส้นใยกล้ามเนื้อเป็นอัมพาต โพแทสเซียมทำให้เกิดการขยายตัวของหลอดเลือด นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ acetylcholine ในการทำลาย cholinesterase และส่งผลต่อการส่งผ่านการกระตุ้นแบบ synaptic เมื่อใช้ร่วมกับไอออนอื่นๆ จะทำให้เซลล์มีความสามารถในการกระตุ้น
คลอรีนเป็นไอออนนอกเซลล์ตัวที่สองรองจากโซเดียม ความเข้มข้นของของเหลวนอกเซลล์และพลาสมาอยู่ที่ 103-110 มิลลิโมล/ลิตร เนื้อหาทั่วไปคลอรีนในร่างกายประมาณ 30 มิลลิโมล/กก. พบคลอรีนจำนวนมากในเซลล์ของเยื่อบุกระเพาะอาหารเท่านั้น นี่คือปริมาณสำรองสำหรับการสังเคราะห์กรดไฮโดรคลอริกในน้ำย่อยรวมกับไฮโดรเจนไอออนซึ่งถูกสกัดจากเลือดโดยเซลล์ของเยื่อเมือกและนำออกเข้าไปในรูของกระเพาะอาหาร
ระดับแคลเซียมในพลาสมาปกติคือ 2.1-2.6 มิลลิโมล/ลิตร ในจำนวนนี้ 50% เกี่ยวข้องกับโปรตีนในพลาสมา (โดยเฉพาะอัลบูมิน) 10% เป็นส่วนหนึ่งของคอมเพล็กซ์ที่ละลายน้ำได้ 40% อยู่ในรูปแบบแตกตัวเป็นไอออนอิสระซึ่ง จุดทางคลินิกมุมมองเป็นที่สนใจอย่างยิ่ง
ไอออน Ca 2+ อิสระเท่านั้นที่มีฤทธิ์ทางสรีรวิทยาดังนั้นการควบคุมการเผาผลาญจึงมีจุดมุ่งหมายเพื่อรักษาความเข้มข้นในพลาสมาให้คงที่ไม่ใช่แคลเซียมทั้งหมด แต่เป็นเพียงส่วนที่ออกฤทธิ์ทางสรีรวิทยาเท่านั้น
แคลเซียมไอออนที่จับกับฟอสฟอรัสไอออนมีฤทธิ์การทำงานสูงสุด แคลเซียมมีส่วนร่วมในกระบวนการกระตุ้น, การส่งผ่านซินแนปติก, การหดตัวของกล้ามเนื้อ, กิจกรรมการเต้นของหัวใจ, มีส่วนร่วมในการออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่นของคาร์โบไฮเดรตและไขมัน, ในการแข็งตัวของเลือด และส่งผลต่อการซึมผ่าน เยื่อหุ้มเซลล์ก่อให้เกิดรากฐานโครงสร้างของโครงกระดูก ส่วนสำคัญของแคลเซียมในเซลล์อยู่ในเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ทีแทงค์)
บทบาทหลักในการควบคุมความสมดุลระหว่างแคลเซียมในพลาสมาและแคลเซียมในกระดูกเป็นของฮอร์โมนของต่อมพาราไธรอยด์ (พาราไธริน)
เมื่อบริโภคอาหารที่มีแคลเซียมในปริมาณมาก อาหารส่วนใหญ่จะถูกขับออกทางลำไส้เนื่องจากการตกตะกอนในสภาพแวดล้อมหลักของลำไส้ในรูปของสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ
ฟอสฟอรัสเข้าสู่ร่างกายส่วนใหญ่ผ่านทางนม เนื้อสัตว์ ปลา และผลิตภัณฑ์จากพืชตระกูลถั่ว ความเข้มข้นในเลือดคือ 0.81-1.45 มิลลิโมล/ลิตร ความต้องการฟอสฟอรัสต่อวันคือประมาณ 1.2 กรัมในสตรีมีครรภ์และให้นมบุตร - มากถึง 1.6-1.8 กรัม ฟอสฟอรัสเป็นไอออนของของเหลวในเซลล์ สารประกอบพลังงานสูง และโคเอ็นไซม์ การหายใจของเนื้อเยื่อและไกลโคไลซิส แคลเซียมฟอสเฟตที่ไม่ละลายน้ำเป็นส่วนประกอบแร่ธาตุหลักของกระดูก ทำให้กระดูกมีความแข็งแรงและกระด้าง เกลือของกรดฟอสฟอริกและเอสเทอร์เป็นส่วนประกอบของระบบบัฟเฟอร์เพื่อรักษาสถานะกรด-เบสของเนื้อเยื่อ
เหล็กเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการขนส่งออกซิเจนและปฏิกิริยาออกซิเดชั่น เนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของฮีโมโกลบินและไซโตโครมไมโตคอนเดรีย ความเข้มข้นในเลือดร่วมกับโปรตีนขนส่งทรานสเฟอร์รินปกติคือ 1.0-1.5 มก./ลิตร ความต้องการธาตุเหล็กรายวันสำหรับผู้ชายเท่ากับ 10 มก. สำหรับผู้หญิงวัยเจริญพันธุ์เนื่องจากการสูญเสียเลือดประจำเดือนค่านี้จะสูงกว่ามากและเข้าใกล้ 18 มก. สำหรับสตรีมีครรภ์และให้นมบุตรเนื่องจากความต้องการของร่างกายเด็ก พารามิเตอร์นี้จึงเข้าใกล้ 33 และ 38 มก. ตามลำดับ ธาตุเหล็กพบได้ในเนื้อสัตว์ ตับ พืชตระกูลถั่ว บัควีท และธัญพืชลูกเดือย ปริมาณธาตุเหล็กในร่างกายไม่เพียงพอเป็นเรื่องปกติ ดังนั้น 10-30% ของผู้หญิงวัยเจริญพันธุ์จึงมีภาวะโลหิตจางจากการขาดธาตุเหล็ก
ไอโอดีนเป็นธาตุเดียวที่รู้จักซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างโมเลกุลฮอร์โมน แหล่งที่มาของไอโอดีน ได้แก่ พืชทะเล ปลาทะเล เนื้อสัตว์และผลิตภัณฑ์จากนม ความเข้มข้นของไอโอดีนในเลือดคือ 10-15 ไมโครกรัม/ลิตร ความต้องการรายวันคือ 100-150 ไมโครกรัม สำหรับสตรีมีครรภ์และให้นมบุตร - 180-200 ไมโครกรัม ไอโอดีนอินทรีย์ที่ไหลเวียนในเลือดมากถึง 90% มาจากไทรอกซีนและไตรไอโอโดไทโรนีน ปริมาณไอโอดีนในร่างกายไม่เพียงพออาจทำให้ต่อมไทรอยด์ทำงานผิดปกติได้
ฟลูออไรด์ช่วยปกป้องฟันจากฟันผุ ความต้องการฟลูออไรด์รายวันคือ 0.5-1.0 มก. เข้าสู่ร่างกายด้วยน้ำดื่ม ปลา ถั่ว ตับ เนื้อสัตว์ และผลิตภัณฑ์จากข้าวโอ๊ต เชื่อกันว่ามันจะสกัดกั้นองค์ประกอบขนาดเล็กที่จำเป็นสำหรับการกระตุ้นเอนไซม์ของแบคทีเรีย ฟลูออไรด์กระตุ้นการสร้างเม็ดเลือด ปฏิกิริยาภูมิคุ้มกัน และป้องกันการเกิดโรคกระดูกพรุนในวัยชรา
แมกนีเซียมเป็นไอออนบวกในเซลล์ (Mg 2+) ที่มีอยู่ในร่างกายในปริมาณ 30 มิลลิโมล/กิโลกรัมของน้ำหนักตัว ความเข้มข้นของแมกนีเซียมในเลือดคือ 0.65-1.10 มิลลิโมล/ลิตร ความต้องการรายวันคือประมาณ 0.4 กรัม แมกนีเซียมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการภายในเซลล์หลายอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต มันช่วยลดความตื่นเต้นง่าย ระบบประสาทและการหดตัวของกล้ามเนื้อโครงร่าง ช่วยในการขยายหลอดเลือด ลดอัตราการเต้นของหัวใจ และลดความดันโลหิต
ไอออนอนินทรีย์หรือแร่ธาตุทำหน้าที่ต่อไปนี้ในร่างกาย:
1. ฟังก์ชั่นไฟฟ้าชีวภาพฟังก์ชันนี้เกี่ยวข้องกับการเกิดความต่างศักย์บนเยื่อหุ้มเซลล์ การไล่ระดับความเข้มข้นของไอออนบนทั้งสองด้านของเมมเบรนทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้าประมาณ 60-80 มิลลิโวลต์ในเซลล์ต่างๆ ด้านในของเยื่อหุ้มเซลล์มีประจุลบสัมพันธ์กับด้านนอก ยิ่งศักย์ไฟฟ้าของเมมเบรนสูงขึ้นเท่าใด เนื้อหาเพิ่มเติมโปรตีนและการแตกตัวเป็นไอออน (ประจุลบ) ภายในเซลล์และความเข้มข้นของแคตไอออนนอกเซลล์ (การแพร่กระจายของ Na + และ K + ไอออนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าไปในเซลล์เป็นเรื่องยาก) ฟังก์ชั่นนี้ไอออนอนินทรีย์ถูกใช้เพื่อควบคุมการทำงานของเซลล์ที่ถูกกระตุ้นโดยเฉพาะ (เส้นประสาท กล้ามเนื้อ) และเพื่อนำกระแสประสาท
2. ฟังก์ชั่นออสโมติกใช้เพื่อควบคุมแรงดันออสโมติก เซลล์ที่มีชีวิตเป็นไปตามกฎของไอโซโมโพลาริตี: ในทุกสภาพแวดล้อมของร่างกายซึ่งมีการแลกเปลี่ยนน้ำอย่างอิสระ จะมีการสร้างแรงดันออสโมติกเท่ากัน หากจำนวนไอออนในตัวกลางเพิ่มขึ้น น้ำจะไหลตามมาจนกระทั่งเกิดความสมดุลใหม่และความดันออสโมติกระดับใหม่
3. ฟังก์ชั่นโครงสร้างเนื่องจากคุณสมบัติเชิงซ้อนของโลหะ ไอออนของโลหะมีปฏิกิริยากับกลุ่มโปรตีนประจุลบ กรดนิวคลีอิกและโมเลกุลขนาดใหญ่อื่น ๆ และด้วยเหตุนี้จึงช่วยให้แน่ใจว่าจะรักษาโครงสร้างบางอย่างของโมเลกุลเหล่านี้ไว้พร้อมกับปัจจัยอื่น ๆ เนื่องจากกิจกรรมทางชีวภาพของพอลิเมอร์ชีวภาพขึ้นอยู่กับโครงสร้างของพวกมัน การใช้งานปกติของการทำงานของพวกมันด้วยโปรตีน การใช้ข้อมูลที่มีอยู่ในกรดนิวคลีอิกอย่างไม่ จำกัด การก่อตัวของคอมเพล็กซ์ซูปราโมเลคิวลาร์ การก่อตัวของโครงสร้างเซลล์ย่อยและกระบวนการอื่น ๆ จึงไม่สามารถคิดได้หากปราศจากการมีส่วนร่วมของ แคตไอออนและแอนไอออน
4. หน้าที่ด้านกฎระเบียบคือไอออนของโลหะเป็นตัวกระตุ้นของเอนไซม์และด้วยเหตุนี้จึงควบคุมอัตราการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในเซลล์ นี่เป็นผลด้านกฎระเบียบโดยตรงของแคตไอออน ไอออนของโลหะโดยอ้อมมักจำเป็นสำหรับการทำงานของสารควบคุมอื่น เช่น ฮอร์โมน ลองยกตัวอย่างบางส่วน การก่อตัวของอินซูลินในรูปแบบที่ใช้งานอยู่เป็นไปไม่ได้หากไม่มีไอออนสังกะสี โครงสร้างระดับตติยภูมิของ RNA นั้นถูกกำหนดโดยความแรงของไอออนิกของสารละลายเป็นส่วนใหญ่ และแคตไอออน เช่น Cr 2+, Ni 2+, Fe 2+, Zn 2+, Mn 2+ และอื่นๆ เกี่ยวข้องโดยตรงในการก่อตัวของขดลวด โครงสร้างของกรดนิวคลีอิก ความเข้มข้นของไอออน Mg 2+ ส่งผลต่อการก่อตัวของโครงสร้างซูปราโมเลกุลเช่นไรโบโซม
5. ฟังก์ชั่นการขนส่งแสดงออกในการมีส่วนร่วมของโลหะบางชนิด (เป็นส่วนหนึ่งของ metalloproteins) ในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนหรือโมเลกุลอย่างง่าย ตัวอย่างเช่น ไอออนบวกของเหล็กและทองแดงเป็นส่วนหนึ่งของไซโตโครม ซึ่งเป็นพาหะของอิเล็กตรอนในห่วงโซ่ทางเดินหายใจ และเหล็กในฮีโมโกลบินจะจับออกซิเจนและมีส่วนร่วมในการถ่ายโอน
6. ฟังก์ชันพลังงานเกี่ยวข้องกับการใช้ฟอสเฟตแอนไอออนในการก่อตัวของ ATP และ ADP (ATP เป็นตัวพาพลังงานหลักในสิ่งมีชีวิต)
7. ฟังก์ชั่นทางกลตัวอย่างเช่น Ca +2 ไอออนบวกและฟอสเฟตไอออนเป็นส่วนหนึ่งของไฮดรอกซีลาพาไทต์และแคลเซียมฟอสเฟตของกระดูกและกำหนดความแข็งแรงเชิงกลของกระดูก
8. ฟังก์ชั่นสังเคราะห์ไอออนอนินทรีย์จำนวนมากถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์โมเลกุลเชิงซ้อน ตัวอย่างเช่น ไอโอดีนไอออน I มีส่วนเกี่ยวข้องในการสังเคราะห์ไอโอโดไทโรนีนในเซลล์ไทรอยด์ ไอออน (SO 4) 2- - ในการสังเคราะห์สารประกอบเอสเตอร์ - ซัลเฟอร์ (ในระหว่างการทำให้แอลกอฮอล์และกรดอินทรีย์ที่เป็นอันตรายในร่างกายเป็นกลาง) ซีลีเนียมมีความสำคัญในกลไกการป้องกันพิษของเปอร์ออกไซด์ มันก่อตัวเป็นซีลีโนซิสเทอีน ซึ่งเป็นอะนาล็อกของซิสเทอีน โดยมีอะตอมของซีลีเนียมมาแทนที่อะตอมของกำมะถัน Selenocysteine เป็นส่วนประกอบของเอนไซม์ glutathione peroxidase ซึ่งกระตุ้นการลดลงของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ด้วยกลูตาไธโอน (tripeptide - γ-glutamyl-cysteinylglycine)
สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าภายในขอบเขตที่กำหนด ไอออนบางตัวสามารถสับเปลี่ยนกันได้ หากมีการขาดไอออนของโลหะ ก็สามารถเปลี่ยนไอออนของโลหะอื่นที่คล้ายกันได้ คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีและรัศมีไอออนิก ตัวอย่างเช่น โซเดียมไอออนจะถูกแทนที่ด้วยลิเธียมไอออน แคลเซียมไอออน - สตรอนเซียมไอออน; โมลิบดีนัมไอออน - วาเนเดียมไอออน; ไอออนเหล็ก - โคบอลต์ไอออน บางครั้งแมกนีเซียมไอออน - ไอออนแมงกานีส
เนื่องจากแร่ธาตุกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ จึงส่งผลต่อการเผาผลาญในทุกด้าน ลองพิจารณาว่าเมแทบอลิซึมของกรดนิวคลีอิก โปรตีน คาร์โบไฮเดรต และไขมันขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของไอออนอนินทรีย์บางชนิดอย่างไร
จากบทเรียนนี้ คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับบทบาทของสารประกอบแร่ขององค์ประกอบจุลภาคและมหภาคในชีวิตของสิ่งมีชีวิต คุณจะได้ทำความคุ้นเคยกับตัวบ่งชี้ไฮโดรเจนของสิ่งแวดล้อม - pH เรียนรู้ว่าตัวบ่งชี้นี้เกี่ยวข้องกับสรีรวิทยาของร่างกายอย่างไรร่างกายจะรักษาค่า pH ของสิ่งแวดล้อมให้คงที่ได้อย่างไร ค้นหาบทบาทของแอนไอออนและแคตไอออนอนินทรีย์ในกระบวนการเมตาบอลิซึม เรียนรู้รายละเอียดเกี่ยวกับการทำงานของแคตไอออนของ Na, K และ Ca ในร่างกาย รวมถึงโลหะอื่นๆ ใดบ้างที่เป็นส่วนหนึ่งของร่างกายของเรา และหน้าที่ของพวกมันคืออะไร
การแนะนำ
หัวข้อ: พื้นฐานของเซลล์วิทยา
บทเรียน: แร่ธาตุและบทบาทในชีวิตของเซลล์
1. บทนำ. แร่ธาตุในเซลล์
แร่ธาตุคิดเป็น 1 ถึง 1.5% ของน้ำหนักเปียกของเซลล์ และอยู่ในเซลล์ในรูปของเกลือที่เคลื่อนตัวไปเป็นไอออนหรืออยู่ในสถานะของแข็ง (รูปที่ 1)
ข้าว. 1. องค์ประกอบทางเคมีเซลล์ของสิ่งมีชีวิต
ในพลาสซึมของเซลล์ใด ๆ จะมีการรวมผลึกซึ่งแสดงด้วยเกลือแคลเซียมและฟอสฟอรัสที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย นอกจากนั้นอาจมีซิลิคอนออกไซด์และอื่น ๆ สารประกอบอนินทรีย์ซึ่งมีส่วนร่วมในการก่อตัวของโครงสร้างรองรับของเซลล์ - ในกรณีของโครงกระดูกแร่ของ radiolarians - และสิ่งมีชีวิตนั่นคือพวกมันก่อตัวเป็นสารแร่ของเนื้อเยื่อกระดูก
2. ไอออนอนินทรีย์: แคตไอออนและแอนไอออน
ไอออนอนินทรีย์มีความสำคัญต่อชีวิตของเซลล์ (รูปที่ 2)
ข้าว. 2. สูตรไอออนหลักของเซลล์
แคตไอออน- โพแทสเซียม โซเดียม แมกนีเซียม และแคลเซียม
แอนไอออน- ไอออนคลอไรด์, ไอออนไบคาร์บอเนต, ไอออนไฮโดรเจนฟอสเฟต, ไอออนไดไฮโดรเจนฟอสเฟต, ไอออนคาร์บอเนต, ไอออนฟอสเฟต และไอออนไนเตรต
พิจารณาความหมายของไอออน
ไอออนซึ่งอยู่ที่ด้านตรงข้ามของเยื่อหุ้มเซลล์ ก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าศักย์ของเมมเบรน ไอออนจำนวนมากมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอระหว่างเซลล์และสิ่งแวดล้อม ดังนั้นความเข้มข้นของโพแทสเซียมไอออน (K+) ในเซลล์จึงสูงกว่าในเซลล์ถึง 20-30 เท่า สิ่งแวดล้อม- และความเข้มข้นของโซเดียมไอออน (Na+) ในเซลล์ต่ำกว่าในสิ่งแวดล้อมถึงสิบเท่า
ขอบคุณการดำรงอยู่ การไล่ระดับความเข้มข้นมีกระบวนการสำคัญหลายอย่างเกิดขึ้น เช่น การหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อ การกระตุ้น เซลล์ประสาท,การถ่ายเทสารผ่านเมมเบรน
แคตไอออนส่งผลต่อความหนืดและการไหลของไซโตพลาสซึม โพแทสเซียมไอออนจะลดความหนืดและเพิ่มความลื่นไหล แคลเซียมไอออน (Ca2+) มีผลตรงกันข้ามกับไซโตพลาสซึมของเซลล์
แอนไอออนของกรดอ่อน - แอนไอออนไบคาร์บอเนต (HCO3-), แอนไอออนไฮโดรเจนฟอสเฟต (HPO42-) - มีส่วนเกี่ยวข้องในการรักษาสมดุลของกรดเบสของเซลล์นั่นคือ ค่า pHสิ่งแวดล้อม- ตามปฏิกิริยาของพวกเขาสามารถแก้ปัญหาได้ เปรี้ยว, เป็นกลางและ หลัก.
ความเป็นกรดหรือความเป็นพื้นฐานของสารละลายถูกกำหนดโดยความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในนั้น (รูปที่ 3)
ข้าว. 3. การหาค่าความเป็นกรดของสารละลายโดยใช้ตัวบ่งชี้สากล
ความเข้มข้นนี้แสดงโดยใช้ค่า pH โดยมีสเกลตั้งแต่ 0 ถึง 14 สภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง pH - ประมาณ 7 ความเป็นกรด - น้อยกว่า 7 พื้นฐาน - มากกว่า 7 คุณสามารถระบุ pH ของตัวกลางได้อย่างรวดเร็วโดยใช้กระดาษหรือแถบบ่งชี้ (ดูวิดีโอ)
เราจุ่มกระดาษบ่งชี้ลงในสารละลาย จากนั้นนำแถบออกแล้วเปรียบเทียบสีของโซนตัวบ่งชี้ของแถบกับสีของสเกลเปรียบเทียบมาตรฐานที่รวมอยู่ในชุดทันที เพื่อประเมินความคล้ายคลึงของสีและกำหนด pH ค่า (ดูวิดีโอ)
3. ค่า pH ของสิ่งแวดล้อมและบทบาทของไอออนในการดูแลรักษา
ค่า pH ในเซลล์อยู่ที่ประมาณ 7
การเปลี่ยนแปลงค่า pH ในทิศทางเดียวหรืออย่างอื่นมีผลเสียต่อเซลล์เนื่องจากกระบวนการทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์เปลี่ยนไปทันที
คงความคงที่ของค่า pH ของเซลล์ไว้ด้วย คุณสมบัติบัฟเฟอร์เนื้อหาของมัน สารละลายบัฟเฟอร์คือสารละลายที่รักษาค่า pH ให้คงที่ โดยทั่วไป ระบบบัฟเฟอร์ประกอบด้วยอิเล็กโทรไลต์แบบเข้มข้นและแบบอ่อน ได้แก่ เกลือและเบสอ่อนหรือกรดอ่อนที่ก่อตัวขึ้น
ผลของสารละลายบัฟเฟอร์คือสามารถต้านทานการเปลี่ยนแปลงค่า pH ของสิ่งแวดล้อมได้ การเปลี่ยนแปลงค่า pH ของตัวกลางอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากความเข้มข้นของสารละลาย หรือการเจือจางด้วยน้ำ กรด หรือด่าง เมื่อความเป็นกรดนั่นคือความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนเพิ่มขึ้น แอนไอออนอิสระซึ่งเป็นแหล่งที่มาของเกลือ ทำปฏิกิริยากับโปรตอนและกำจัดพวกมันออกจากสารละลาย เมื่อความเป็นกรดลดลง แนวโน้มที่จะปล่อยโปรตอนจะเพิ่มขึ้น ด้วยวิธีนี้ ค่า pH จะถูกรักษาไว้ที่ระดับหนึ่ง นั่นคือความเข้มข้นของโปรตอนจะถูกรักษาไว้ที่ระดับคงที่ที่แน่นอน
สารประกอบอินทรีย์บางชนิด โดยเฉพาะโปรตีน ก็มีคุณสมบัติในการบัฟเฟอร์เช่นกัน
แคตไอออนของแมกนีเซียม แคลเซียม เหล็ก สังกะสี โคบอลต์ แมงกานีส เป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์และวิตามิน (ดูวิดีโอ)
ไอออนบวกของโลหะเป็นส่วนหนึ่งของฮอร์โมน
สังกะสีเป็นส่วนหนึ่งของอินซูลิน อินซูลินเป็นฮอร์โมนตับอ่อนที่ควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด
แมกนีเซียมเป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์
เหล็กเป็นส่วนหนึ่งของฮีโมโกลบิน
เมื่อขาดแคตไอออนเหล่านี้ กระบวนการสำคัญของเซลล์จะหยุดชะงัก
4. ไอออนของโลหะเป็นปัจจัยร่วม
ความสำคัญของโซเดียมและโพแทสเซียมไอออน
ไอออนของโซเดียมและโพแทสเซียมจะกระจายไปทั่วร่างกาย ในขณะที่ไอออนของโซเดียมจะรวมอยู่ในของเหลวระหว่างเซลล์เป็นหลัก และโพแทสเซียมไอออนจะอยู่ภายในเซลล์: 95% ของไอออน โพแทสเซียมมีอยู่ ภายในเซลล์และไอออน 95% โซเดียมบรรจุอยู่ใน ของเหลวระหว่างเซลล์(รูปที่ 4)
เกี่ยวข้องกับโซเดียมไอออน แรงดันออสโมติกของเหลว การกักเก็บน้ำของเนื้อเยื่อ และการขนส่ง หรือ ขนส่งสารเช่นกรดอะมิโนและน้ำตาลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
ความสำคัญของแคลเซียมในร่างกายมนุษย์
แคลเซียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในร่างกายมนุษย์ แคลเซียมส่วนใหญ่พบได้ในกระดูกและฟัน แคลเซียมที่อยู่นอกกระดูกคิดเป็น 1% ของปริมาณแคลเซียมทั้งหมดในร่างกาย แคลเซียมส่วนเกินส่งผลต่อการแข็งตัวของเลือด เช่นเดียวกับความตื่นเต้นง่ายของกล้ามเนื้อและกล้ามเนื้อ และการหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อ
ระบบบัฟเฟอร์ฟอสเฟต
ระบบบัฟเฟอร์ฟอสเฟตมีบทบาทในการรักษาสมดุลของกรดเบสของร่างกาย นอกจากนี้ยังรักษาสมดุลในรูของท่อไตตลอดจนของเหลวในเซลล์
ระบบบัฟเฟอร์ฟอสเฟตประกอบด้วยไดไฮโดรเจนฟอสเฟตและไฮโดรเจนฟอสเฟต ไฮโดรเจนฟอสเฟตจับตัวกัน กล่าวคือ ทำให้โปรตอนเป็นกลาง ไดไฮโดรเจนฟอสเฟตปล่อยโปรตอนและทำปฏิกิริยากับผลิตภัณฑ์ที่เป็นด่างที่เข้าสู่กระแสเลือด
ระบบบัฟเฟอร์ฟอสเฟตเป็นส่วนหนึ่งของระบบบัฟเฟอร์เลือด (รูปที่ 5)
ระบบบัฟเฟอร์เลือด
ในร่างกายมนุษย์ มีเงื่อนไขบางประการสำหรับการเปลี่ยนแปลงในปฏิกิริยาปกติของสภาพแวดล้อมในเนื้อเยื่อ เช่น เลือด ไปสู่ภาวะกรด (ความเป็นกรด) หรือความเป็นด่าง (ดีออกซิเดชัน - การเปลี่ยนแปลงค่า pH สูงขึ้น)
ผลิตภัณฑ์ต่างๆ เข้าสู่กระแสเลือด เช่น กรดแลคติค กรดฟอสฟอริก กรดซัลฟูรัส ซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารประกอบออร์กาโนฟอสฟอรัส หรือโปรตีนที่มีกำมะถัน ในกรณีนี้ปฏิกิริยาของเลือดอาจเปลี่ยนไปสู่อาหารที่เป็นกรด
เมื่อบริโภคแล้ว ผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์,สารประกอบที่เป็นกรดเข้าสู่กระแสเลือด เมื่อรับประทานอาหารจากพืช เบสจะเข้าสู่กระแสเลือด
อย่างไรก็ตามค่า pH ของเลือดยังคงอยู่ที่ระดับคงที่
มีอยู่ในเลือด ระบบบัฟเฟอร์ซึ่งคงค่า pH ไว้ในระดับหนึ่ง
ระบบบัฟเฟอร์เลือดประกอบด้วย:
ระบบบัฟเฟอร์คาร์บอเนต
ระบบบัฟเฟอร์ฟอสเฟต
ระบบบัฟเฟอร์เฮโมโกลบิน
ระบบบัฟเฟอร์โปรตีนพลาสมา (รูปที่ 6)
ปฏิสัมพันธ์ของระบบบัฟเฟอร์เหล่านี้ทำให้เกิดค่า pH ในเลือดคงที่
ดังนั้นวันนี้เราจึงพิจารณาแร่ธาตุและบทบาทของแร่ธาตุในชีวิตของเซลล์
การบ้าน
ที่ สารเคมีเรียกว่าแร่เหรอ? แร่ธาตุมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตอย่างไร? สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารอะไรบ้าง? ไอออนบวกที่พบในสิ่งมีชีวิตมีอะไรบ้าง? หน้าที่ของพวกเขาคืออะไร? แอนไอออนที่พบในสิ่งมีชีวิตมีอะไรบ้าง? บทบาทของพวกเขาคืออะไร? ระบบบัฟเฟอร์คืออะไร? คุณรู้จักระบบบัฟเฟอร์เลือดอะไรบ้าง? เนื้อหาของแร่ธาตุในร่างกายเกี่ยวข้องกับอะไร?
1. องค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิต
2. วิกิพีเดีย.
3. ชีววิทยาและการแพทย์
4. ศูนย์การศึกษา.
อ้างอิง
1. Kamensky A. A. , Kriksunov E. A. , Pasechnik V. V. ชีววิทยาทั่วไปอีแร้งเกรด 10-11 ปี 2548
2. ชีววิทยา. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 10 ชีววิทยาทั่วไป ระดับพื้นฐาน/ P. V. Izhevsky, O. A. Kornilova, T. E. Loshchilina และคนอื่น ๆ - ฉบับที่ 2 แก้ไขใหม่ - เวนทานา-กราฟ, 2010. - 224 หน้า.
3. Belyaev D.K. ชีววิทยา เกรด 10-11 ชีววิทยาทั่วไป ระดับพื้นฐาน - ฉบับที่ 11 แบบเหมารวม. - อ.: การศึกษา, 2555. - 304 น.
4. Agafonova I. B. , Zakharova E. T. , Sivoglazov V. I. ชีววิทยา เกรด 10-11 ชีววิทยาทั่วไป ระดับพื้นฐาน - ฉบับที่ 6, เสริม. - อีแร้ง, 2010. - 384 น.
1. สารอะไรที่เรียกว่าแร่?
คำตอบ. แร่ธาตุ องค์ประกอบทางเคมีจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานปกติ (แคลเซียม ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม แมกนีเซียม)
แมกนีเซียมเป็นองค์ประกอบสำคัญการมีส่วนร่วมช่วยให้กล้ามเนื้อผ่อนคลาย แมกนีเซียมยับยั้งการกระตุ้นของปลายประสาท มีส่วนร่วมในกระบวนการเร่งปฏิกิริยาหลายอย่าง มีความสามารถในการกระตุ้นการเคลื่อนไหวของลำไส้ จึงส่งเสริมการกำจัดสารพิษ (รวมถึงคอเลสเตอรอล) และเพิ่มการหลั่งของน้ำดี แมกนีเซียมมีฤทธิ์ขยายหลอดเลือดและช่วยเพิ่มปริมาณเลือดไปยังกล้ามเนื้อหัวใจ
โพแทสเซียมเป็นแร่ธาตุที่จำเป็นสำหรับการทำงานปกติของเซลล์ของระบบประสาทส่วนปลายและส่วนกลาง เพื่อรักษาแรงดันออสโมติก และสำหรับการทำงานปกติของกล้ามเนื้อทุกส่วน ช่วยขจัดน้ำออกจากร่างกายและเป็นผลจากการเผาผลาญที่เป็นอันตราย
โซเดียม. เกลือแกงจำเป็นต่อร่างกายของเรา เป็นส่วนประกอบของเลือดและของเหลวในเนื้อเยื่อ ปริมาณที่จำเป็นเข้าสู่ร่างกายพร้อมกับอาหาร
ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบสำคัญที่เป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนกรดนิวคลีอิกและเนื้อเยื่อกระดูก ส่งผลต่อกระบวนการเจริญเติบโตและการฟื้นฟูในเนื้อเยื่อ ฟอสฟอรัสจำเป็นต่อกระดูกและจำเป็นต่อกล้ามเนื้อด้วย ตัวสะสมพลังงานของมนุษย์คือกรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก (ATP) เมื่อคนเราทำงาน กรดนี้จะสลายตัวและปล่อยพลังงานที่มีอยู่ในนั้นออกมา
องค์ประกอบที่สำคัญคือกำมะถันซึ่งความสำคัญส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่ามันรวมอยู่ในโปรตีนในรูปของกรดอะมิโนที่มีกำมะถัน (ซิสเตอีนและเมไทโอนีน) รวมถึงองค์ประกอบของฮอร์โมนและวิตามินบางชนิด . ความต้องการกำมะถันของบุคคลนั้นเพียงพอ (ประมาณ 1 กรัมต่อวัน) ด้วยการรับประทานอาหารประจำวันตามปกติ
คลอรีนยังเป็นองค์ประกอบสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของน้ำย่อย สร้างพลาสมา และกระตุ้นเอนไซม์หลายชนิด ปริมาณคลอรีนใน ผลิตภัณฑ์อาหารอยู่ระหว่าง 2-160 มก./% หากไม่เติมเกลือแกง อาหารจะมีคลอรีน 1.6 กรัม
ธาตุเหล็กเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสร้างเม็ดเลือด ช่วยให้มั่นใจในการขนส่งออกซิเจนจากปอดไปยังเนื้อเยื่อ เหล็กเป็นส่วนหนึ่งของฮีโมโกลบินซึ่งเป็นเม็ดสีแดงของเลือด เซลล์เม็ดเลือดแดงผลิตในไขกระดูก พวกเขาเข้าสู่กระแสเลือดและไหลเวียนอยู่ในนั้นเป็นเวลา 6 สัปดาห์ จากนั้นพวกมันก็สลายตัวไปเป็นส่วนประกอบ และธาตุเหล็กที่อยู่ในนั้นก็จะเข้าสู่ม้ามและตับ และสะสมอยู่ที่นั่น “จนกว่าจะจำเป็น”
สังกะสีพบได้ในเลือดและเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ องค์ประกอบนี้เป็นสิ่งจำเป็นซึ่งความสำคัญถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่ามันเป็นส่วนหนึ่งของอินซูลินฮอร์โมนตับอ่อนซึ่งควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด นอกจากนี้ยังเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาบาดแผลอย่างสมบูรณ์ มีส่วนร่วมในการควบคุมความดันโลหิต และส่งเสริมการก่อตัวของพรอสตาแกลนดินซึ่งมีฤทธิ์ต้านการอักเสบ ช่วยขจัดคอเลสเตอรอลออกจากร่างกาย
2. กระบวนการใดที่เรียกว่าการแยกตัวออกจากกัน?
คำตอบ. การแยกตัวด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการสลายอิเล็กโทรไลต์ให้เป็นไอออนเมื่อละลายในน้ำหรือเมื่อละลาย
การแยกตัวออกเป็นไอออนเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาของตัวถูกละลายกับตัวทำละลาย ตามวิธีการทางสเปกโทรสโกปี ปฏิกิริยานี้มีลักษณะทางเคมีเป็นส่วนใหญ่ นอกเหนือจากความสามารถในการละลายของโมเลกุลตัวทำละลายแล้วยังมีบทบาทบางอย่างอีกด้วย การแยกตัวด้วยไฟฟ้าคุณสมบัติมหภาคของตัวทำละลายก็มีบทบาทเช่นกัน - ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก
3. ไอออนคืออะไร?
คำตอบ. ไอออนคืออนุภาคที่จำนวนโปรตอนทั้งหมดไม่เท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมด ไอออนที่จำนวนโปรตอนทั้งหมดมากกว่าจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดจะมีประจุบวกและเรียกว่าไอออนบวก ไอออนที่จำนวนโปรตอนทั้งหมดน้อยกว่าจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดจะมีประจุลบและเรียกว่าไอออนลบ
ในรูปของอนุภาคอิสระจะพบไอออนทั้งหมด สถานะของการรวมตัวสสาร: ในก๊าซ (โดยเฉพาะในชั้นบรรยากาศ) ในของเหลว (ในของเหลวและสารละลาย) ในผลึกและในพลาสมา (โดยเฉพาะในอวกาศระหว่างดวงดาว)
คำถามหลังมาตรา 8
1. แร่ธาตุที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตอยู่ในรูปแบบใด?
คำตอบ. สารแร่ส่วนใหญ่ของเซลล์จะอยู่ในรูปของเกลือ ซึ่งแยกตัวออกเป็นไอออนหรืออยู่ในสถานะของแข็ง
ในไซโตพลาสซึมของเซลล์เกือบทุกชนิดมีการรวมตัวของผลึก โดยปกติจะประกอบด้วยเกลือแคลเซียมและฟอสฟอรัสที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย นอกจากนี้อาจมีซิลิคอนไดออกไซด์และสารอนินทรีย์อื่นๆ ใช้เพื่อสร้างโครงสร้างรองรับของเซลล์ (เช่นโครงกระดูกแร่ของเรดิโอลาเรียน) และร่างกาย - สารแร่ของเนื้อเยื่อกระดูก (เกลือแคลเซียมและฟอสฟอรัส) เปลือกหอย (เกลือแคลเซียม) ไคติน (เกลือแคลเซียม) ฯลฯ
2. บทบาทของไอออนอนินทรีย์ในเซลล์คืออะไร?
คำตอบ. ไอออนอนินทรีย์ซึ่งมีความสำคัญไม่น้อยในการรับประกันกระบวนการสำคัญของเซลล์ จะแสดงด้วยไอออนบวก (K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH) และแอนไอออน (Cl-, HPO, H2PO, HCO, NO, PO, CO ) เกลือแร่ ความเข้มข้นของแคตไอออนและแอนไอออนในเซลล์และในสภาพแวดล้อมต่างกัน เป็นผลให้เกิดความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างเนื้อหาของเซลล์และสภาพแวดล้อมโดยรอบทำให้เกิดกระบวนการที่สำคัญเช่นความหงุดหงิดและการส่งแรงกระตุ้นไปตามเส้นประสาทหรือกล้ามเนื้อ
3. ไอออนมีบทบาทอย่างไรในระบบบัฟเฟอร์ของร่างกาย?
คำตอบ. ค่า pH คงที่ในเซลล์จะคงอยู่เนื่องจากคุณสมบัติการบัฟเฟอร์ของเนื้อหา สารละลายบัฟเฟอร์คือสารละลายที่มีส่วนผสมของกรดอ่อนกับเกลือที่ละลายน้ำได้ เมื่อความเป็นกรด (ความเข้มข้นของไอออน H+) เพิ่มขึ้น แอนไอออนอิสระที่มาจากเกลือจะรวมตัวกับไอออน H+ อิสระทันทีและกำจัดพวกมันออกจากสารละลาย เมื่อความเป็นกรดลดลง H+ ไอออนจะถูกปล่อยออกมาเพิ่มเติม ด้วยวิธีนี้ ความเข้มข้นของ H+ ไอออนจะคงที่ค่อนข้างคงที่ในสารละลายบัฟเฟอร์ สารประกอบอินทรีย์บางชนิด โดยเฉพาะโปรตีน ก็มีคุณสมบัติในการบัฟเฟอร์เช่นกัน
เนื่องจากเป็นส่วนประกอบของระบบบัฟเฟอร์ของร่างกาย ไอออนจึงกำหนดคุณสมบัติ - ความสามารถในการรักษา pH ให้อยู่ในระดับคงที่ (ใกล้กับปฏิกิริยาที่เป็นกลาง) แม้ว่าผลิตภัณฑ์ที่เป็นกรดและด่างจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในระหว่างกระบวนการเผาผลาญก็ตาม ดังนั้นระบบบัฟเฟอร์ฟอสเฟตของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมซึ่งประกอบด้วย HPO42- และ H2PO4- จะรักษาค่า pH ของของเหลวในเซลล์ให้อยู่ในช่วง 6.9–7.4 ระบบบัฟเฟอร์หลักของสภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์ (พลาสมาในเลือด) คือระบบไบคาร์บอเนตซึ่งประกอบด้วย H2CO3 และ HCO4- และรักษา pH ไว้ที่ 7.4
4. เหตุใดการขาดหรือไม่มีไอออนของโลหะบางชนิดจึงทำให้การทำงานของเซลล์หยุดชะงัก?
คำตอบ. ไอออนของโลหะบางชนิด (Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Br, Co) เป็นส่วนประกอบของเอนไซม์ ฮอร์โมน และวิตามินหลายชนิดหรือกระตุ้นการทำงานของพวกมัน ตัวอย่างเช่น Fe ไอออนเป็นส่วนหนึ่งของฮีโมโกลบินในเลือด และไอออน Zn เป็นส่วนหนึ่งของฮอร์โมนอินซูลิน เมื่อขาดสารอาหาร กระบวนการที่สำคัญที่สุดของชีวิตเซลล์ก็จะหยุดชะงัก
