Хімічні елементи і неорганічні речовини

Групи хімічних елементів. У живих клітинах виявлено більше 80 хімічних елементів. Їх прийнято ділити на три групи: макроелементи, мікроелементи, ультрамікроелементи.
Макроелеленти складають 99% маси клітини. З них 98% припадає на такі елементи, як кисень, вуглець, водень і азот. Особливу роль у складі живих організмів грає вуглець. Скрізь, де його знаходять, є життя (або колись була). Вуглець володіє унікальними, найбільш важливими для життя хімічними властивостями. Його атоми, з’єднуючись між собою ковалентними зв’язками, утворюють стабільні ланцюга (прямі або розгалужені) або кільця, створюючи «скелет» молекул органічних сполук і забезпечуючи їх нескінченну різноманітність. До макроелементів належать також калій, магній, натрій, кальцій, залізо, сірка, фосфор, хлор. Їх вміст у клітині обчислюється десятими і сотими частками відсотка.

Мікроелементи містяться в клітинах в невеликих кількостях: від тисячних до мільйонних часток відсотка. До них відносяться кобальт, мідь, цинк, йод, бром, фтор. Атоми цих елементів входять до складу ферментів, гормонів, вітамінів. Незважаючи на незначний вміст мікроелементів в клітці, в разі їх нестачі виникають серйозні порушення обміну речовин.

Ультрамікроелемеяти виявляються в клітинах в слідових (мізерно малих) кількостях. До них відносяться уран, радій, золото, цезій та ін. Фізіологічна роль більшості з них недостатньо ясна.
Неорганічні речовини. До неорганічних речовин клітини відносяться вода і мінеральні солі. Мінеральні солі зазвичай знаходяться в клітці в дисоційованому стані, у вигляді іонів. Позитивно заряджені іони (катіони) – калію, натрію, кальцію, магнію. Іони калію і натрію беруть участь у передачі нервових імпульсів.

Основні негативно заряджені іони (аніони) – залишки фосфорної, вугільної і соляної кислот – беруть участь у підтримці сталості внутрішнього середовища організму, впливаючи на кислотно-лужну рівновагу крові і міжклітинної рідини.
Іони можуть перебувати в клітці у зв’язаному стані з органічними речовинами. Наприклад, іони заліза входять до складу гемоглобіну, а іони магнію містяться в молекулах хлорофілу, багато іони (цинку, заліза, кобальту, хрому, марганцю) впливають на активність деяких ферментів та інших макромолекул. Мінеральні солі можуть знаходитися в організмах і в твердому стані; в кістковій тканині (фосфати кальцію і магнію), в раковинах молюсків (карбонат кальцію).

Майже 80% маси клітини становить вода. Вода – хороший розчинник. Це пов’язано з тим, що її молекули володіють полярністю. У молекулі води атоми водню мають частково позитивний заряд, атом кисню – частково негативний. Більш електронегативний атом кисню притягує електрони атомів водню, виходить диполь (два полюси), за рахунок чого між молекулами води утворюється воднева зв’язок. Якщо енергія тяжіння молекул води до молекул певної речовини більше, ніж енергія водневих зв’язків між молекулами води, то речовина розчиняється у воді. До водорозчинних речовин відносять багато мінеральні солі, луги, деякі вуглеводи (глюкоза, фруктоза, сахароза), спирти. У клітинах живих організмів більшість реакцій протікає у водних розчинах.

Вода, крім того що служить розчинником, є середовищем, що забезпечує дифузію речовин у клітину і виведення з неї продуктів життєдіяльності. Вода бере участь як реагент в багатьох реакціях, що відбуваються в клітині. Наприклад, реакції світлової фази фотосинтезу перебігають за участю молекул води.
Вода входить до складу клітин і забезпечує їх обсяг і пружність. Вона бере участь в утворенні внутрішнього середовища організму (кров, тканинна рідина, лімфа).

Завдяки високій теплоємності вода охороняє організм від різких коливань температури. Висока теплоємність води визначає те, що поглинання водою значної кількості тепла викликає лише порівняно невелике підвищення її температури, т. Е. Термостабільність. Висока теплопровідність води забезпечує рівномірний розподіл тепла в тканинах.

Велика теплота випаровування обумовлює роль води в теплообміні організмів. Випаровування супроводжується охолодженням поверхонь, з яких цей процес відбувається. Саме тому при потовиділенні шкіра охолоджується, а випаровування води з поверхні листя попереджає перегрів рослин.
Вода – один з компонентів природних мастил, що зменшують тертя при зіткненні органів, наприклад в суглобах, в околосердечной сумці.
У рослинних і тваринних організмів води служить тим середовищем, в якій відбувається запліднення, а для водних організмів вода – середовище життя.

Посилання на основну публікацію