Неорганічні речовини клітини.

Велике значення у життєдіяльності живих організмів відіграє вода. Вона є унікальним розчинником, всі обмінні процеси відбуваються тільки у розчинах. Реакції гідролізу, в яких високомолекулярні органічні речовини розщеплюються тільки при приєднанні до них води.

Структура молекули води

Вода має унікальні хімічні та фізичні властивості, що визначається структурою її молекули. Молекула води складається з двох атомів гідрогену, сполучених з атомом оксисену міцним ковалентним зв’язком. Молекула води є електронейтральна, тому на її різних полюсах розташовані позитивний та негативний заряди, тобто вона полярна (диполь).

Властивості та функції води

У живих організмах 4-5% зв’язаної (структурованої) води, 96 % вільної, яка є універсальним розчинником. Вода - найкращий розчинник із відомих рідин. Усі речовини поділяють на такі, що здатні добре розчинятися у воді - гідрофільні, або полярні, та нерозчинні у воді - гідрофобні, або неполярні. До гідрофільних сполук належать багато кристалічних солей, кислоти, луги, спирти, аміни, вуглеводи, деякі білки. Гідрофобні сполуки (майже всі ліпіди, деякі білки) входять до складу біомембран - можуть розділяти окремі ділянки всередині клітини (компартменти) або цілі клітини.

Вода має високу теплопровідність. Завдяки цьому температура тіла теплокровних тварин майже однакова, а її перепади зводяться до мінімуму.

Велика теплоємність води (у 5-30 разів більша, ніж в інших речовин) запобігає різким змінам температури в клітинах і організмі загалом за значних її коливань у навколишньому середовищі. Воді властива велика теплота випаровування. Випаровуючись, вона охолоджує тіло (транспірація у рослин, потовиділення у тварин).

Вода має високу температуру кипіння. Ця властивість забезпечує можливим існування живих організмів у наземних умовах( температура на поверхні Землі рідко сягає плюс 100°С).

Вода має максимальну густину за + 4 С. Під час замерзання об’єм води різко зростає (на 11%), тому тверда вода (лід) легша від рідкої, що має життєво важливе значення для організмів, котрі зимують у водоймах.

Вода характеризується великим поверхневим натягом (лише у ртуті величина поверхневого натягу більша, ніж у воді) і значною величиною прилипання. Це забезпечує збереження форми живих клітин, транспортування води судинами ксилеми рослин (на висоту до 100 і більше метрів), можливість існування деяких організмів на водній поверхні (ряска, водомірки).

Вода під впливом розчинних речовин може змінювати температуру замерзання й кипіння, що має важливе біологічне значення (у клітинах рослин і холоднокровних тварин із настанням зими підвищується концентрація розчинів вуглеводів та гліцерину, що запобігає замерзанню цих організмів).

Вода є розчинником біологічних молекул і регулятором теплового балансу в організмі. Вода виконує функції: транспортну - перенесення продуктів метаболізму, механічну - збереження внутрішнього тиску та форми клітини, метаболічну - як субстрат при синтезі та розпаді біологічних речовин, електронодонорну - як джерело електронів при фотосинтезі.

Мінеральні солі

Мінеральні солі в клітинах живих організмів (їх основним інгредієнтом є вода) перебувають у дисоційованому стані у вигляді катіонів та аніонів або у вигляді твердих сполук.

Іони утворені катіонами Н+, К+, Па+, Са+, Mg+) та аніонами (OH,^CI^), нерозчинні мінеральні солі (фосфорнокислий кальцій) забезпечують міцність кісткової тканини хребетних і черепашок молюсків.

Мінеральні солі у великій кількості містяться у черепашках, хітинових покривах, кістках хребетних. Від концентрації солей залежить багато властивостей клітин. Різна концентрація К+ і Na - поза клітинами та всередині них спричиняє виникнення різниці електричних потенціалів на плазматичних мембранах клітин (трансмембранний потенціал), що зумовлює передачу збудження по нервах або у м’язах, а також забезпечує транспортування речовин у клітину.

Від концентрації іонів всередині клітини залежать її буферні властивості, тобто здатність клітини зберігати реакцію свого вмісту (рН) на постійному рівні, незважаючи на те, що у процесі обміну речовин безперервно утворюються кислі і лужні продукти. Якщо у навколишньому середовищі міститься менша кількість іонів, ніж у цитоплазмі клітини, то відбувається надходження води в клітину до вирівнювання концентрації солей (осмос).

Соляна кислота створює кисле середовище у шлунку тварин і людини, у спеціальних органів комахоїдних рослин, прискорюючи перетравлення білків їжі. Неорганічні натрієві солі та калійні солі натрієвої і фосфорної кислот є важливими складовими мінерального живлення рослин.

Фізіологічний розчин - 0,9 % розчин №СІ. У ньому клітини не набухають і не зморщуються. Осмотичний тиск фізіологічного розчину дорівнює осмотичному тиску в клітині.