Химическая организация клетки

Единство живой
и неживой природы
Русский ученый В.И.Вернадский, проводя детальный анализ содержания элементов в земной коре и в живых организмах, пришел к выводу, что качественный состав этих объектов близок.
Он предполагал, что в живом организме когда-нибудь будут найдены все элементы периодической системы, обнаруженные в неживой природе Земли.
Действительно, к настоящему времени в организме человека надежно установлено присутствие около 70 элементов периодической системы.

Группы химических элементов
Макроэлементы
Микроэлементы
Ультрамикроэлементы

Макроэлементы
а) H, O, C, N - 98%
+ S, P - биоэлементы, образуют органические соединения.
б) K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl - около 2%
K, Na, Cl – проницаемость клеточных мембран, проведение нервного импульса.
P, Ca – формирование костной ткани, прочность костей.
Ca - обеспечивает свертываемость крови.
Fe – входит в состав гемоглобина.
Mg - входит в состав хлорофилла у растений, в состав ферментов у животных.

Микроэлементы
Содержание около 0,02%
Zn входит в состав инсулина – гормона поджелудочной железы, усиливает активность половых желез.
Cu обеспечивает рост тканей, входит в состав ферментов.
I входит в состав тироксина – гормона щитовидной железы.
Zn входит в состав инсулина - гормона поджелудочной железы.
F входит в состав эмали зубов.
Co входит в состав витамина В12
Mn обеспечивает обмен веществ.
B отвечает за процесс роста.
Mo отвечает за использование железа, за задержку фтора в организме.

Ультрамакроэлементы
Ультрамикроэлементы составляют менее 0,0000001 % в организмах живых существ, к ним относят золото, серебро оказывают бактерицидное воздействие, ртуть подавляет обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты.
Так же к ультрамикроэлементам относят платину и цезий.
Некоторые к этой группе относят и селен, при его недостатке развиваются раковые заболевания. Функции ультрамикроэлементов еще мало понятны.

Недостаток макро- и микроэлементов приводит к различным заболеваниям. И чтобы их предотвратить, необходимо употреблять определенные продукты питания.
При недостатке кальция развивается остеопороз (мягкость, пористость костей), замедление роста скелета. Необходимо употреблять молочные продукты.
При недостатке магния мускульные судороги, потеря жидкости организмом. Продукты: овощи, фасоль, орехи, молоко, фрукты.
При недостатке хлора- сухость кожи. Продукты: вода, поваренная соль.
При недостатке натрия – головная боль, слабая память, потеря аппетита. Продукты: помидоры, абрикосы, горох, поваренная соль.
При недостатке калия –аритмия сердечных сокращений, внезапная смерть при увеличении нагрузок. Продукты – бананы, сухофрукты, картофель, помидоры, кабачки.
Фосфор – внешние признаки недостаточности неизвестны. Содержится в рыбе, молочных продуктах, грецких орехах, гречке.
При недостатке железа развивается анемия. Необходимо употреблять печень, мясо, зеленые листья овощей.
При недостатке фтора – разрушение зубов. Продукты- рыба, вода.
При недостатке цинка – повреждения кожи. Продукты – мясо, морские продукты.
При недостатке йода развивается зоб. Необходимо употреблять хурму, морепродукты, йодированную соль.

Вода
Вода играет уникальную роль как вещество, определяющее возможность существования и саму жизнь всех существ на Земле.
Она выполняет роль универсального растворителя, в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов.
Уникальность воды состоит в том, что она достаточно хорошо растворяет как органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций и в то же время — достаточную сложность образующихся комплексных соединений.
Благодаря водородной связи, вода остаётся жидкой в широком диапазоне температур, причём именно в том, который широко представлен на планете Земля в настоящее время.

Содержание воды в разных органах человека

Минеральные соли
Кроме воды, в числе неорганических веществ, входящих в состав клетки, нужно назвать соли, представляющие собой ионные соединения. В водном растворе они диссоциируют с образованием катиона металла и аниона кислотного остатка.
Для процессов жизнедеятельности клетки наиболее важны
Катионы: K, Na, Ca, Mg .
Анионы: H2PO4, Cl, HCO3.

Значение солей
Концентрация ионов на внешней поверхности клетки отличается от их концентрации на внутренней поверхности. На внешней поверхности клеточной мембраны очень высокая концентрация ионов натрия, а на внутренней поверхности высока концентрация ионов калия. Вследствие этого образуется разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностью клеточной мембраны, что обусловливает передачу возбуждения по нерву или мышце.
Ионы кальция и магния являются активаторами многих ферментов.

Значение солей
От концентрации солей внутри клетки зависят ее буферные свойства.
Буферность – это способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию на постоянном уровне.
Буферность внутри клетки обеспечивается анионами H2PO4 и НРО4.
Во внеклеточной жидкости и в крови роль буфера играют Н2СО3 и НСО3.
Анионы слабых кислот и слабые щелочи связывают ионы водорода и гидроксид-ионы, благодаря чему реакция внутри клетки не изменяется.

Значение солей
Соляная кислота создает кислую среду в желудке, ускоряя переваривание белков пищи.
Ионы кальция и фосфора содержатся в костной ткани.
Минеральные соли поступают в клетки организма из внешней среды. Избыток солей вместе с водой выводится из организма во внешнюю среду.