Читать книгу Биология. Общая биология. 10–11 классы - В. В. Пасечник - Страница 11

1. Какие вещества называются минеральными?

2. Какой процесс называется диссоциацией?

3. Что такое ионы?

Минеральные вещества клетки. Большая часть минеральных веществ клетки находится в виде солей, диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии.

В цитоплазме практически любой клетки имеются кристаллические включения, состоящие, как правило, из слаборастворимых солей кальция и фосфора. Кроме них могут содержаться двуокись кремния и другие неорганические вещества. Они используются для образования опорных структур клетки (например, минеральный скелет радиолярий) и организма: минерального вещества костной ткани (соли кальция и фосфора), раковин моллюсков (соли кальция), хитина (соли кальция) и др.

Неорганические ионы, имеющие немаловажное значение для обеспечения процессов жизнедеятельности клетки, представлены катионами (К⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, NH⁺) и анионами (Cl⁻, HPO₄²⁻, Н₂РO₄⁻, НСО₃⁻, NO₃⁻, PO₄³⁻, СО₃²⁻) минеральных солей. Концентрация катионов и анионов в клетке и в окружающей ее среде различна. В результате образуется разность потенциалов между содержимым клетки и окружающей ее средой, обеспечивающая такие важные процессы, как раздражимость и передача возбуждения по нерву или мышце.

По своей реакции растворы могут быть кислыми, основными и нейтральными. Кислотность или основность раствора определяется концентрацией в нем ионов Н⁺. Эту концентрацию выражают при помощи водородного показателя – рН («пэ-аш»). Нейтральной реакции жидкости отвечает рН = 7,0, кислой реакции – рН < 7,0 и основной – рН > 7,0. Протяженность шкалы рН – от 0 до 14,0.

Значение рН в клетках примерно равно 7,0. Изменение его на одну-две единицы губительно для клетки. Постоянство рН в клетках поддерживается благодаря буферным свойствам их содержимого. Буферным называют раствор, содержащий смесь какой-либо слабой кислоты и ее растворимой соли. Когда кислотность (концентрация ионов Н⁺) увеличивается, свободные анионы, источником которых является соль, легко соединяются со свободными ионами Н⁺ и удаляют их из раствора. Когда кислотность снижается, высвобождаются дополнительные ионы Н⁺. Так в буферном растворе поддерживается относительно постоянная концентрация ионов Н⁺. Некоторые органические соединения, в частности белки, также имеют буферные свойства.

Являясь компонентами буферных систем организма, ионы определяют их свойства – способность поддерживать рН на постоянном уровне (близко к нейтральной реакции), несмотря на то что в процессе обмена веществ непрерывно образуются кислые и щелочные продукты. Так, фосфатная буферная система млекопитающих, состоящая из НРО₄²⁻ и Н₂РО₄⁻, поддерживает рН внутриклеточной жидкости в пределах 6,9–7,4. Главной буферной системой внеклеточной среды (плазмы крови) служит бикарбонатная система, состоящая из Н₂СО₃ и НСО₄⁻ и поддерживающая рН на уровне 7,4.

Соединения азота, фосфора, кальция и другие неорганические вещества используются для синтеза органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и др.).

Ионы некоторых металлов (Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Br, Со) являются компонентами многих ферментов, гормонов и витаминов или активируют их. Например, ион Fe входит в состав гемоглобина крови, ион Zn – гормона инсулина. При их недостатке нарушаются важнейшие процессы жизнедеятельности клетки.

Буферная система.

1. В каком виде минеральные вещества представлены в живых организмах?

2. Какова роль неорганических ионов в клетке?

3. Какова роль ионов в буферных системах организма?

4. Почему недостаток или отсутствие ионов некоторых металлов приводит к нарушению жизнедеятельности клеток?

Важную роль для жизнедеятельности организмов играют неорганические кислоты и их соли. Так, соляная кислота входит в состав желудочного сока и создает условия для переваривания белков пищи. Остатки серной кислоты способствуют выведению из организма нерастворимых в воде веществ.