Osnovne funkcije minerala. Mineralni sastav ćelija Mineralne supstance koje čine ćeliju

Ćelija se sastoji od organskih i mineralnih materija.

Mineralni sastav ćelija

Od neorganskih supstanci, sastav ćelije uključuje 86 elemenata periodnog sistema, oko 16-18 elemenata su vitalni za normalno postojanje žive ćelije.

Među elementima su: organogeni, makroelementi, mikroelementi i ultramikroelementi.

Organogeni

To su supstance koje čine organsku materiju: kiseonik, ugljenik, vodonik i azot.

Kiseonik(65-75%) - nalazi se u ogromnom broju organskih molekula - proteina, masti, ugljikohidrata, nukleinskih kiselina. U obliku jednostavne supstance (O2) nastaje tokom fotosinteze kiseonika (cijanobakterije, alge, biljke).

Funkcije: 1. Kiseonik je jako oksidaciono sredstvo (oksidira glukozu tokom ćelijskog disanja, pri tome se oslobađa energija)

2. Dio organskih supstanci ćelije

3. Dio molekula vode

Karbon(15-18%) - osnova je strukture svih organskih supstanci. Ugljični dioksid se oslobađa tokom disanja i apsorbira tokom fotosinteze. Može biti u obliku CO - ugljičnog monoksida. U obliku kalcijum karbonata (CaCO3) je dio kostiju.

Vodonik(8 - 10%) - kao i ugljenik, dio je bilo kojeg organskog jedinjenja. Takođe je deo vode.

Nitrogen(2 - 3%) - dio je aminokiselina, a samim tim i proteina, nukleinskih kiselina, nekih vitamina i pigmenata. Fiksiraju bakterije iz atmosfere.

Makronutrijenti

Magnezijum (0,02 - 0,03%)

1. U ćeliji - dio enzima, uključen u sintezu DNK i energetski metabolizam

2. U biljkama - dio hlorofila

3. Kod životinja - dio enzima uključenih u funkcioniranje mišićnog, nervnog i koštanog tkiva.

Natrijum (0,02 - 0,03%)

1. U ćeliji - dio kalijum-natrijumovih kanala i pumpi

2. U biljkama - učestvuje u osmozi, koja osigurava apsorpciju vode iz tla

3. Kod životinja - učestvuje u funkciji bubrega, održava srčani ritam, dio je krvi (NaCl), pomaže u održavanju acido-bazne ravnoteže

Kalcijum (0,04 - 2,0%)

1. U ćeliji - učestvuje u selektivnoj permeabilnosti membrane, u procesu povezivanja DNK sa proteinima

2. U biljkama - stvara soli pektinskih tvari, daje tvrdoću međućelijskoj tvari koja povezuje biljne stanice, a također učestvuje u stvaranju međućelijskih kontakata

3. Kod životinja - deo je kostiju kičmenjaka, školjki mekušaca i koraljnih polipa, učestvuje u stvaranju žuči, povećava refleksnu ekscitabilnost kičmene moždine i centra za salivaciju, učestvuje u sinaptičkom prenosu nervnih impulsa, u procesima zgrušavanja krvi, neophodan je faktor u smanjenju prugasto-prugastih mišića

Iron (0,02%)

1. U ćeliji - dio citokroma

2. U biljkama - učestvuje u sintezi hlorofila, deo je enzima uključenih u disanje, deo je citokroma

3. Kod životinja - dio hemoglobina

Kalijum (0,15 - 0,4%)

1. U ćeliji - održava koloidna svojstva citoplazme, dio je kalij-natrijum pumpi i kanala, aktivira enzime uključene u sintezu proteina tokom glikolize

2. U biljkama - učestvuje u regulaciji metabolizma vode i fotosinteze

3. Neophodan za pravilan srčani ritam, učestvuje u provođenju nervnih impulsa

Sumpor (0,15 - 0,2%)

1. U stanici - dio je nekih aminokiselina - citina, cisteina i metionina, formira disulfidne mostove u tercijarnoj strukturi proteina, dio je nekih enzima i koenzima A, dio je bakteriohlorofila, neki kemosintetici koriste sumpor spojeva za proizvodnju energije

2. Kod životinja - deo insulina, vitamin B1, biotin

Fosfor (0,2 - 1,0%)

1. U ćeliji - u obliku ostataka fosforne kiseline je dio DNK, RNK, ATP, nukleotida, koenzima NAD, NADP, FAD, fosforiliranih šećera, fosfolipida i mnogih enzima kao dio fosfolipida

2. Kod životinja - deo kostiju, zuba, kod sisara je komponenta pufer sistema, održava kiseli balans tkivne tečnosti relativno konstantnim

Hlor (0,05 - 0,1%)

1. U ćeliji - učestvuje u održavanju elektroneutralnosti ćelije

2. U biljkama - učestvuje u regulaciji turgorskog pritiska

3. Kod životinja - učestvuje u formiranju osmotskog potencijala krvne plazme, kao i u procesima ekscitacije i inhibicije u nervnim ćelijama, deo je želudačnog soka u obliku hlorovodonične kiseline

Mikroelementi

Bakar

1. U ćeliji - dio enzima uključenih u sintezu citokroma

2. U biljkama - dio enzima uključenih u reakcije tamne faze fotosinteze

3. Kod životinja – učestvuje u sintezi hemoglobina, kod beskičmenjaka je deo hemocijanina – nosača kiseonika, kod ljudi – deo je pigmenta kože – melanina.

Cink

1. Učestvuje u alkoholnoj fermentaciji

2. U biljkama - dio enzima koji učestvuje u razgradnji ugljične kiseline i u sintezi biljnih hormona-auksina

Jod

1. U kičmenjaka - dio hormona štitnjače (tiroksin)

Kobalt

1. Kod životinja – deo vitamina B12 (učestvuje u sintezi hemoglobina), njegov nedostatak dovodi do anemije

Fluor

1. Kod životinja - daje snagu kostima i zubnoj caklini

Mangan

1. U ćeliji - dio enzima uključen u disanje, oksidaciju masnih kiselina, povećava aktivnost karboksilaze

2. U biljkama - kao dio enzima učestvuje u tamnim reakcijama fotosinteze i redukciji nitrata

3. Kod životinja - dio enzima fosfataze neophodnih za rast kostiju

Brom

1. U ćeliji - dio vitamina B1, koji je uključen u razgradnju pirogrožđane kiseline

molibden

1. U ćeliji - kao dio enzima, učestvuje u fiksaciji atmosferskog dušika

2. U biljkama – u sastavu enzima učestvuje u radu stomata i enzima uključenih u sintezu aminokiselina

Bor

1. Utiče na rast biljaka

Minerali i njihova uloga u stanici

1. Koje materije se nazivaju mineralima?
2. Koji se proces naziva disocijacijom?
3. Šta su joni?

Minerali ćelije.

Većina minerala ćelije je u obliku soli, disociran na jone ili u čvrstom stanju.

Prema njihovoj reakciji, otopine mogu biti kisele, bazne ili neutralne. Kiselost ili bazičnost otopine određena je koncentracijom H+ iona u njoj. Ova koncentracija se izražava pomoću indikatora vodika - pH („pH“). Neutralna reakcija tečnosti odgovara pH = 7,0, kisela reakcija - pH< 7,0 и основной - рН >7.0. Dužina pH skale je od 0 do 14,0.

pH vrijednost u ćelijama je približno 7,0. Promjena za jednu ili dvije jedinice je štetna za ćeliju.

Konstantan pH u ćelijama se održava zahvaljujući puferskim svojstvima njihovog sadržaja.

Puferski rastvor je rastvor koji sadrži mešavinu slabe kiseline i njene rastvorljive soli. Kada se kiselost (koncentracija H+ iona) poveća, slobodni anioni koji dolaze iz soli se lako kombinuju sa slobodnim H+ ionima i uklanjaju ih iz rastvora. Kada se kiselost smanji, oslobađaju se dodatni H+ joni. Na ovaj način se u puferskom rastvoru održava relativno konstantna koncentracija H+ jona.

Neka organska jedinjenja, posebno proteini, takođe imaju puferska svojstva.

Kao komponente puferskog sistema tijela, joni određuju njihova svojstva - sposobnost održavanja pH na konstantnom nivou (blizu neutralne reakcije), uprkos činjenici da se kiseli i alkalni produkti kontinuirano stvaraju tokom metaboličkog procesa. Dakle, sistem fosfatnog pufera sisari, koji se sastoji od HPO|42- i H2PO-4, održava pH intracelularne tečnosti unutar 6,9-7,4. Glavni puferski sistem vanćelijskog okruženja (krvna plazma) je bikarbonatni sistem, koji se sastoji od H2CO3 i HCO4- i održava. pH na 7,4.

Jedinjenja dušika, fosfora, kalcija i drugih anorganskih tvari koriste se za sintezu organskih molekula (aminokiseline, proteini, nukleinske kiseline i sl.).

Joni nekih metala (Mg, Ca, Ze, Cu, Mn, Mo, Br, Co) su komponente mnogih enzima, hormona i vitamini ili ih aktivirati. Na primjer, Fe ion je dio krvnog hemoglobina, a ion Zn dio je hormona inzulina. Njihovim nedostatkom poremećeni su najvažniji procesi života ćelija.

Buffer system.

1. U kom obliku su minerali prisutni u živim organizmima?
2. Koja je uloga neorganskih jona u ćeliji?
3. Koja je uloga jona u tjelesnim pufer sistemima?
4. Zašto nedostatak ili odsustvo određenih metalnih jona dovodi do poremećaja funkcionisanja ćelije?

Neorganske kiseline i njihove soli igraju važnu ulogu u životu organizama. Dakle, hlorovodonična kiselina je deo želudačnog soka i stvara uslove za varenje proteina hrane. Ostaci sumporne kiseline pomažu u uklanjanju tvari netopivih u vodi iz tijela.

Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologija 10. razred
Poslali čitatelji sa web stranice

Sadržaj lekcije napomene sa lekcija i prateći okvir prezentacije lekcije metode ubrzanja i interaktivne tehnologije zatvorene vježbe (samo za nastavnike) procjena Vježbajte zadaci i vježbe, samotestiranje, radionice, laboratorije, slučajevi nivo težine zadataka: normalan, visok, olimpijada domaća zadaća Ilustracije ilustracije: video snimci, audio, fotografije, grafikoni, tabele, stripovi, multimedijalni sažeci, savjeti za znatiželjnike, varalice, humor, parabole, vicevi, izreke, ukrštene riječi, citati Dodaci eksterno nezavisno testiranje (ETT) udžbenici osnovni i dodatni tematski praznici, slogani članci nacionalna obeležja rečnik pojmova ostalo Samo za nastavnike

Minerali u ćeliji su u obliku soli u čvrstom stanju, ili disocirani u jone.
Neorganski joni predstavljeno katjoni I anjoni mineralne soli.

primjer:

Kationi: K, Na +, Ca 2, Mg 2, NH 4 +

Anjoni: Cl − , H 2 PO 4 − , HPO 4 2 − , HCO 3 − , NO 3 − , SO 4 − , PO 4 3 − , CO 3 2 −

Zajedno sa rastvorljivim organskim jedinjenjima, neorganski joni obezbeđuju stabilne performanse osmotski pritisak.

Koncentracija kationa i anjona u ćeliji i njenom okruženju je različita. Unutar ćelije prevladavaju K kationi i veliki negativni organski joni u pericelularnim tečnostima uvijek ima više Na + i Cl − jona. Kao rezultat, potencijalna razlika između sadržaja ćelije i njenog okruženja, obezbeđujući tako važne procese kao što su razdražljivost i prenos ekscitacije duž nerva ili mišića.

Kao komponente puferskog sistema tijela, joni određuju njihova svojstva – sposobnost održavanja pH na konstantnom nivou (blizu neutralne reakcije), uprkos činjenici da se kiseli i alkalni produkti kontinuirano stvaraju tokom metaboličkog procesa.

primjer:

Anioni fosforna kiselina(HPO 4 2 − i H 2 PO 4 −) stvaraju fosfatni pufer sistem sisara, održavajući pH intracelularne tečnosti u rasponu od 6,9 - 7,4.
Ugljena kiselina i njeni anjoni(H 2 CO 3 i CO 3 2 −) stvaraju bikarbonatni pufer sistem i održavaju pH ekstracelularnog okruženja (krvne plazme) na 7,4.

Za sintezu organskih molekula (aminokiselina, proteina, nukleinskih kiselina itd.) koriste se spojevi dušika, fosfora, kalcija i drugih anorganskih tvari.

primjer:

Joni nekih metala (Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Br, Co) su komponente mnogih enzima, hormona i vitamina ili ih aktiviraju.

Kalijum- osigurava funkcionisanje ćelijskih membrana, održava acido-baznu ravnotežu, utiče na aktivnost i koncentraciju magnezijuma.

Joni Na + i K doprinose provođenju nervnih impulsa i podražljivosti ćelija. Ovi ioni su također dio natrijum-kalijum pumpe (aktivni transport) i stvaraju transmembranski potencijal ćelija (obezbeđuju selektivnu permeabilnost ćelijske membrane, koja se postiže zbog razlike u koncentracijama Na+ i K jona: postoji je više K unutar ćelije, više Na + izvana).

Joni igraju ključnu ulogu u regulaciji mišićne kontrakcije kalcijum(Ca2). Miofibrili imaju sposobnost interakcije sa ATP-om i kontrakcije samo u prisustvu određenih koncentracija jona kalcija u okolini. Kalcijumovi joni su takođe neophodni za proces zgrušavanja krvi.

Iron dio je krvnog hemoglobina.

Ćelija nije samo strukturna jedinica svih živih bića, neka vrsta građevnog elementa života, već i mala biohemijska tvornica u kojoj se svaki djelić sekunde odvijaju različite transformacije i reakcije. Tako nastaju strukturne komponente neophodne za život i rast organizma: ćelijski minerali, voda i organska jedinjenja. Stoga je veoma važno znati šta će se dogoditi ako jedan od njih nije dovoljan. Kakvu ulogu igraju različita jedinjenja u životu ovih sitnih strukturnih čestica živih sistema, nevidljivih golim okom? Pokušajmo razumjeti ovo pitanje.

Klasifikacija ćelijskih supstanci

Sva jedinjenja koja čine masu ćelije, čine njene strukturne delove i odgovorna su za njen razvoj, ishranu, disanje, plastiku i normalan razvoj, mogu se podeliti u tri velike grupe. To su kategorije kao što su:

• organski;
• anorganske ćelijske supstance (mineralne soli);
• vode.

Često se potonji klasificira kao druga grupa neorganskih komponenti. Osim ovih kategorija, možemo identificirati i one koje se sastoje od njihove kombinacije. To su metali koji su dio molekula organskih spojeva (na primjer, molekul hemoglobina koji sadrži ion željeza je protein u prirodi).

Ćelijski minerali

Ako govorimo konkretno o mineralnim ili anorganskim spojevima koji čine svaki živi organizam, onda su oni također različiti po prirodi i po kvantitativnom sadržaju. Stoga, oni imaju svoju klasifikaciju.

Sva neorganska jedinjenja mogu se podijeliti u tri grupe.

1. Makroelementi. Oni čiji sadržaj unutar ćelije iznosi više od 0,02% ukupne mase neorganskih supstanci. Primeri: ugljenik, kiseonik, vodonik, azot, magnezijum, kalcijum, kalijum, hlor, sumpor, fosfor, natrijum.
2. Mikroelementi - manje od 0,02%. To uključuje: cink, bakar, hrom, selen, kobalt, mangan, fluor, nikl, vanadijum, jod, germanijum.
3. Ultramikroelementi - sadržaj manji od 0,0000001%. Primjeri: zlato, cezijum, platina, srebro, živa i neki drugi.

Također možete posebno istaknuti nekoliko elemenata koji su organogeni, odnosno čine osnovu organskih spojeva od kojih je izgrađeno tijelo živog organizma. To su elementi kao što su:

• vodonik;
• nitrogen;
• ugljenik;
• kiseonik.

Oni grade molekule proteina (osnova života), ugljikohidrata, lipida i drugih tvari. Međutim, minerali su također odgovorni za normalno funkcioniranje tijela. Hemijski sastav ćelije se sastoji od desetina elemenata iz periodnog sistema, koji su ključ uspješnog života. Samo oko 12 od svih atoma uopće ne igra ulogu, ili je zanemariva i nije proučavana.

Posebno su važne neke soli koje se u organizam svakodnevno moraju unositi hranom u dovoljnim količinama kako se ne bi razvile razne bolesti. Za biljke, to je, na primjer, natrij, za ljude i životinje, to su kalcijeve soli, kuhinjska so kao izvor natrijuma i hlora, itd.

Voda

Mineralne supstance ćelije su spojene sa vodom u zajedničku grupu, pa je nemoguće ne reći o njenoj važnosti. Kakvu ulogu ima u organizmu živih bića? Ogroman. Na početku članka uporedili smo ćeliju sa biohemijskom fabrikom. Dakle, sve transformacije tvari koje se događaju svake sekunde provode se u vodenom okolišu. To je univerzalni rastvarač i medij za hemijske interakcije, sintezu i procese razlaganja.

Osim toga, voda je dio unutrašnjeg okruženja:

• citoplazma;
• ćelijski sok u biljkama;
• krv životinja i ljudi;
• urin;
• pljuvačke i drugih bioloških tečnosti.

Dehidracija znači smrt za sve organizme bez izuzetka. Voda je životna sredina za ogroman broj raznolikih predstavnika flore i faune. Stoga je teško precijeniti značaj ovoga, zaista je beskonačno velik.

Makronutrijenti i njihov značaj

Minerali ćelije su od velikog značaja za njeno normalno funkcionisanje. Prije svega, ovo se odnosi na makroelemente. Uloga svakog od njih je detaljno proučavana i odavno utvrđena. Gore smo već naveli koji atomi čine grupu makroelemenata, pa se nećemo ponavljati. Hajde da ukratko opišemo ulogu glavnih.

1. Kalcijum. Njegove soli su neophodne za opskrbu tijela Ca 2+ jonima. Ioni su sami uključeni u procese zaustavljanja i zgrušavanja krvi, osiguravajući egzocitozu stanica, kao i kontrakcije mišića, uključujući i srčane. Nerastvorljive soli su osnova jakih kostiju i zuba životinja i ljudi.
2. Kalijum i natrijum. Oni održavaju stanje ćelije i formiraju natrijum-kalijumovu pumpu za srce.
3. Klor - učestvuje u osiguravanju elektroneutralnosti ćelije.
4. Fosfor, sumpor, azot su komponente mnogih organskih jedinjenja, a takođe učestvuju u funkciji mišića i sastavu kostiju.

Naravno, ako detaljnije razmotrimo svaki element, onda se može puno reći i o njegovom višku u tijelu i o njegovom nedostatku. Uostalom, oboje su štetni i dovode do raznih vrsta bolesti.

Mikroelementi

Velika je i uloga minerala u ćeliji, koji pripadaju grupi mikroelemenata. Unatoč činjenici da je njihov sadržaj u ćeliji vrlo mali, bez njih neće moći normalno funkcionirati dugo vremena. Najvažniji od svih gore navedenih atoma u ovoj kategoriji su:

• cink;
• bakar;
• selen;
• fluor;
• kobalt.

Normalni nivoi joda su neophodni za održavanje funkcije štitnjače i proizvodnje hormona. Fluor je organizmu potreban za jačanje zubne cakline, a biljkama za održavanje elastičnosti i bogate boje listova.

Cink i bakar su elementi koji se nalaze u mnogim enzimima i vitaminima. Oni su važni učesnici u procesima sinteze i plastične razmene.

Selen je aktivan učesnik u regulatornim procesima i element je neophodan za funkcionisanje endokrinog sistema. Kobalt ima još jedno ime - vitamin B 12, a sva jedinjenja iz ove grupe izuzetno su važna za imuni sistem.

Stoga funkcije mineralnih tvari u ćeliji, koje tvore mikroelementi, nisu ništa manje od onih koje obavljaju makrostrukture. Stoga je važno konzumirati i jedno i drugo u dovoljnim količinama.

Ultramikroelementi

Mineralne supstance ćelije, koje formiraju ultramikroelementi, nemaju tako značajnu ulogu kao gore navedene. Međutim, njihov dugotrajni nedostatak može dovesti do razvoja vrlo neugodnih, a ponekad i vrlo opasnih posljedica po zdravlje.

Na primjer, ovoj grupi pripada i selen. Njegov dugotrajni nedostatak izaziva razvoj kancerogenih tumora. Stoga se smatra nezamjenjivim. Ali zlato i srebro su metali koji negativno djeluju na bakterije, uništavajući ih. Stoga, unutar ćelija imaju baktericidnu ulogu.

Međutim, općenito, treba reći da znanstvenici još uvijek nisu u potpunosti otkrili funkcije ultramikroelemenata, a njihov značaj ostaje nejasan.

Metali i organski proizvodi

Mnogi metali se nalaze u organskim molekulima. Na primjer, magnezijum je koenzim hlorofila, neophodan za fotosintezu biljaka. Gvožđe je dio molekula hemoglobina, bez kojeg je nemoguće disati. Bakar, cink, mangan i drugi su dijelovi molekula enzima, vitamina i hormona.

Očigledno je da su sva ova jedinjenja važna za organizam. Nemoguće ih je u potpunosti klasificirati kao minerale, ali bi ipak djelomično trebali.

Ćelijski minerali i njihov značaj: ocena 5, tabela

Da sumiramo ono što smo rekli tokom članka, sastavit ćemo opću tabelu u kojoj ćemo prikazati koja mineralna jedinjenja postoje i zašto su potrebna. Može se koristiti prilikom objašnjavanja ove teme školarcima, na primjer, u petom razredu.

Dakle, o mineralnim materijama ćelije i njihovom značaju će školarci učiti u toku osnovne faze obrazovanja.

Posljedice nedostatka mineralnih jedinjenja

Kada govorimo o značaju uloge minerala u ćeliji, moramo navesti primjere koji to dokazuju.

Nabrojimo neke bolesti koje se razvijaju uz nedostatak ili višak bilo kojeg od jedinjenja identifikovanih u članku.

1. Hipertenzija.
2. Ishemija, zatajenje srca.
3. Gušavost i druge bolesti štitne žlijezde (Gravesova bolest i dr.).
4. Anemija.
5. Nepravilan rast i razvoj.
6. Kancerozni tumori.
7. Fluoroza i karijes.
8. Bolesti krvi.
9. Poremećaj mišićnog i nervnog sistema.
10. Probavne smetnje.

Naravno, ovo nije potpuna lista. Stoga je potrebno pažljivo paziti da dnevna prehrana bude ispravna i uravnotežena.

Iz ove lekcije naučit ćete o ulozi mineralnih spojeva mikro- i makroelemenata u životu živih organizama. Upoznat ćete se sa vodoničnim indikatorom okoline - pH, saznati kako je ovaj indikator povezan sa fiziologijom tijela, kako tijelo održava konstantan pH okoline. Saznajte koja je uloga anorganskih aniona i kationa u metaboličkim procesima, saznajte detalje o funkcijama kationa Na, K i Ca u tijelu, kao i koji su drugi metali dio našeg tijela i koje su njihove funkcije.

Uvod

Tema: Osnove citologije

Lekcija: Minerali i njihova uloga u životu ćelija

1. Uvod. Minerali u ćeliji

Mineraličine od 1 do 1,5% vlažne težine ćelije, a nalaze se u ćeliji u obliku soli dislociranih u jone, ili u čvrstom stanju (slika 1).

Rice. 1. Hemijski sastav ćelija živih organizama

U citoplazmi bilo koje stanice postoje kristalne inkluzije, koje su predstavljene slabo topljivim solima kalcija i fosfora; Osim njih, mogu postojati i silicijum oksid i druga anorganska jedinjenja koja učestvuju u formiranju potpornih struktura ćelije – u slučaju mineralnog skeleta radiolarijana – i tela, odnosno čine mineralnu supstancu kosti. tkiva.

2. Neorganski joni: kationi i anjoni

Neorganski joni su važni za život ćelije (slika 2).

Rice. 2. Formule glavnih jona ćelije

Kationi- kalijum, natrijum, magnezijum i kalcijum.

Anioni- hlorid anion, bikarbonat anjon, hidrogen fosfat anjon, dihidrogen fosfat anjon, karbonat anjon, fosfat anjon i nitrat anjon.

Hajde da razmotrimo značenje jona.

Joni, koji se nalaze na suprotnim stranama ćelijskih membrana, formiraju takozvani transmembranski potencijal. Mnogi ioni su neravnomjerno raspoređeni između ćelije i okoline. Dakle, koncentracija kalijevih jona (K+) u ćeliji je 20-30 puta veća nego u okolini; a koncentracija natrijevih jona (Na+) je deset puta manja u ćeliji nego u okolini.

Zahvaljujući postojanju gradijenti koncentracije provode se mnogi vitalni procesi, kao što su kontrakcija mišićnih vlakana, ekscitacija nervnih ćelija i prenos supstanci preko membrane.

Kationi utiču na viskoznost i fluidnost citoplazme. Kalijum joni smanjuju viskozitet i povećavaju fluidnost, joni kalcijuma (Ca2+) imaju suprotan efekat na ćelijsku citoplazmu.

Anjoni slabih kiselina - bikarbonat anion (HCO3-), hidrogen fosfat anion (HPO42-) - učestvuju u održavanju acido-bazne ravnoteže ćelije, tj. pHokruženje. Prema njihovoj reakciji, rješenja mogu biti kiselo, neutralan I main.

Kiselost ili bazičnost otopine određena je koncentracijom vodikovih jona u njoj (slika 3).

Rice. 3. Određivanje kiselosti rastvora pomoću univerzalnog indikatora

Ova koncentracija se izražava pomoću pH indikatora, dužina skale je od 0 do 14. pH neutralnog medija je oko 7. Kiseli medij je manji od 7. Osnovni medij je veći od 7. Možete brzo odrediti pH medija koristeći indikatorske papire ili trake (pogledajte video).

Umočimo indikatorski papir u otopinu, zatim izvadimo traku i odmah uporedimo boju indikatorske zone trake sa bojama standardne skale poređenja koja je uključena u komplet, procjenjujući sličnost boje i određujući pH vrijednost (pogledajte video).

3. pH okoline i uloga jona u njegovom održavanju

pH vrijednost u ćeliji je približno 7.

Promjena pH vrijednosti u jednom ili drugom smjeru ima štetan učinak na ćeliju, jer se biohemijski procesi koji se odvijaju u ćeliji odmah mijenjaju.

Konstantnost ćelijskog pH se održava zahvaljujući svojstva bafera njegov sadržaj. Puferski rastvor je rastvor koji održava konstantnu pH vrednost. Tipično, puferski sistem se sastoji od jakog i slabog elektrolita: soli i slabe baze ili slabe kiseline koje ga formiraju.

Efekat puferske otopine je da se odupire promjenama pH okoline. Promjena pH medija može nastati kao rezultat koncentriranja otopine ili razrjeđivanja vodom, kiselinom ili alkalijom. Kada se poveća kiselost, odnosno koncentracija vodikovih iona, slobodni anioni, čiji je izvor sol, stupaju u interakciju s protonima i uklanjaju ih iz otopine. Kada se kiselost smanji, povećava se sklonost oslobađanju protona. Na taj način se održava pH na određenom nivou, odnosno održava se koncentracija protona na određenom konstantnom nivou.

Neka organska jedinjenja, posebno proteini, takođe imaju puferska svojstva.

Kationi magnezijuma, kalcijuma, gvožđa, cinka, kobalta, mangana su deo enzima i vitamina (vidi video).

Kationi metala su dio hormona.

Cink je dio insulina. Inzulin je hormon pankreasa koji reguliše nivo glukoze u krvi.

Magnezijum je deo hlorofila.

Gvožđe je deo hemoglobina.

S nedostatkom ovih kationa, vitalni procesi ćelije su poremećeni.

4. Metalni joni kao kofaktori

Značaj jona natrijuma i kalija

Joni natrijuma i kalija se distribuiraju po cijelom tijelu, dok su joni natrijuma uglavnom uključeni u međućelijsku tekućinu, a ioni kalija se nalaze unutar ćelija: 95% jona kalijum sadržano unutar ćelija i 95% jona natrijum sadržano u međućelijske tečnosti(Sl. 4).

Povezano sa jonima natrijuma osmotski pritisak tečnosti, zadržavanje vode u tkivima i transport, ili transport tvari kao što su aminokiseline i šećeri kroz membranu.

Značaj kalcijuma u ljudskom organizmu

Kalcijum je jedan od najzastupljenijih elemenata u ljudskom telu. Najveći deo kalcijuma nalazi se u kostima i zubima. Frakcija kalcijuma koja nije u kostima čini 1% ukupne količine kalcijuma u tijelu. Izvankoštani kalcij utiče na zgrušavanje krvi, kao i na neuromišićnu ekscitabilnost i kontrakciju mišićnih vlakana.

Fosfatni pufer sistem

Fosfatni puferski sistem igra ulogu u održavanju kiselinsko-bazne ravnoteže u tijelu, osim toga, održava ravnotežu u lumenu bubrežnih tubula, kao i unutarstanične tekućine.

Fosfatni pufer sistem se sastoji od dihidrogen fosfata i hidrogen fosfata. Vodonik fosfat se veže, odnosno neutralizira proton. Dihidrogen fosfat oslobađa proton i stupa u interakciju s alkalnim produktima koji ulaze u krv.

Fosfatni pufer sistem je deo sistema pufera krvi (slika 5).

Sistem pufera krvi

U ljudskom tijelu uvijek postoje određeni uvjeti za promjenu normalne reakcije okoline tkiva, na primjer krvi, prema acidozi (zakiseljavanju) ili alkalozi (deoksidacija - pomak pH naviše).

U krv ulaze različiti proizvodi, na primjer, mliječna kiselina, fosforna kiselina, sumporna kiselina, nastala kao rezultat oksidacije organofosfornih spojeva ili proteina koji sadrže sumpor. U tom slučaju, reakcija krvi može se prebaciti na kiselu hranu.

Kada jedete mesne proizvode, kiseli spojevi ulaze u krv. Kada jedete biljnu hranu, baze ulaze u krv.

Međutim, pH krvi ostaje na određenom konstantnom nivou.

Ima ih u krvi tampon sistemi, koji održavaju pH na određenom nivou.

Sistemi pufera krvi uključuju:

Sistem karbonatnog pufera,

sistem fosfatnog pufera,

Hemoglobinski pufer sistem

Pufer sistem proteina plazme (slika 6).

Interakcija ovih puferskih sistema stvara određeni konstantan pH krvi.

Tako smo danas pogledali minerale i njihovu ulogu u životu ćelije.

Zadaća

Koje hemikalije se nazivaju minerali? Kakav je značaj minerala za žive organizme? Od kojih se materija uglavnom sastoje živi organizmi? Koji kationi se nalaze u živim organizmima? Koje su njihove funkcije? Koji anjoni se nalaze u živim organizmima? Koja je njihova uloga? Šta je bafer sistem? Koje sisteme pufera krvi poznajete? Na šta je povezan sadržaj minerala u organizmu?

1. Hemijski sastav živih organizama.

2. Wikipedia.

3. Biologija i medicina.

4. Edukativni centar.

Bibliografija

1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Opća biologija 10-11 razred Drfa, 2005.

2. Biologija. 10. razred. Opća biologija. Osnovni nivo / P. V. Izhevsky, O. A. Kornilova, T. E. Loshchilina i drugi - 2. izd., revidirano. - Ventana-Graf, 2010. - 224 str.

3. Belyaev D.K. Biologija 10-11 razred. Opća biologija. Osnovni nivo. - 11. izd., stereotip. - M.: Obrazovanje, 2012. - 304 str.

4. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biologija 10-11 razred. Opća biologija. Osnovni nivo. - 6. izd., dop. - Drfa, 2010. - 384 str.