Неорганические вещества клетки

Вопрос 1. Каковы особенности пространственной организации молекул воды, обуславливающие ее биологическое значение?

Молекулы воды представляют собой диполи - структуры, на положительном полюсе которых находятся два атома водорода, а на отрицательном полюсе - атом кислорода. Положительные и отрицательные полюса разных молекул воды притягиваются друг к другу. Это приводит к образованию так называемых водородных связей, что обеспечивает высокую теплоемкость воды, а также особенности процессов смены ее агрегатного состояния (плавление, испарение). Кроме того, Н20-ди - поли активно взаимодействуют с любыми молекулами, имеющими заряженные участки. Это обуславливает важнейшее свойство воды как универсального растворителя органических и неорганических веществ.

Вопрос 2. В чем заключается биологическая роль воды?

Вода выполняет в клетке множество важных функций:

служит универсальным растворителем; является средой для большинства процессов, протекающих в клетке; сама участвует во многих биохимических реакциях - гидролизе органических веществ, высвобождении энергии при распаде АТФ, фотосинтезе и др.; высокая теплоёмкость и теплопроводность воды облегчает организмам (в том числе теплокровным) процесс поддержания теплового равновесия с окружающей средой; высокая интенсивность испарения защищает живые существа от перегрева; почти полная несжимаемость воды обеспечивает поддержание формы отдельных клеток и целых организмов; вязкость придает воде свойства смазки; высокая сила поверхностного натяжения облегчает транспорт веществ в сосудах растений.

Вопрос 3. Какие вещества называют гидрофильными? Гидрофобными?

Гидрофильными называют вещества, которые хорошо растворяются в воде. К ним относят соли, аминокислоты, сахара, белки, простые спирты. Как правило, в составе их молекул присутствуют заряженные участки (спиртовые группы, аминогруппы и т. п.); нередко при растворении гидрофильных веществ образуются заряженные частицы - ионы. Гидрофобные вещества, напротив, плохо или совсем не растворяются в воде. В их число входят в первую очередь жиры и жироподобные соединения, а также полисахариды (хитин, целлюлоза).

Вопрос 4. Какие вещества поддерживают pH клетки на постоянном уровне?

Способность сохранять кислотно-щелочной баланс, т. е. поддерживать постоянное значение pH, обеспечивается так называемыми буферными свойствами клетки. Это означает, что при добавлении небольших количеств кислот или щелочей концентрация ионов водорода (иначе - pH) в цитоплазме практически не изменяется. Такой эффект достигается благодаря присутствию в клетке отрицательно заряженных ионов - остатков слабых кислот (в первую очередь НСО3 и НРО2|4 ). При закислении (избытке ионов Н+) эти ионы могут превращаться в Н2С03 и Н2Р04 соответственно. Напротив, при дефиците Н+ (защелачивание цитоплазмы) НСО3 и НРО2|4 способны отдавать часть своих ионов водорода. Буферные свойства клетки очень важны, поскольку большинство биологически активных веществ (в частности, белки-ферменты) могут вступать в реакции только при строго определенном уровне pH.

Вопрос 5. Расскажите о роли минеральных солей в жизнедеятельности клетки.

Минеральные соли и входящие в их состав элементы участвуют во многих процессах жизнедеятельности клетки. Так, остатки слабых кислот (НСО3, НРО2|4) обеспечивают ее буферные свойства. Движение ионов Na+, К+, Са2+, С1 через мембраны клеток лежит в основе всех электрических явлений, наблюдаемых в живых организмах (вплоть до разрядов электрических рыб); без этого мышечные волокна не способны сокращаться, а нервная ткань - проводить сигналы. Остатки фосфорной кислоты нужны для синтеза нуклеотидов и фосфолипидов. Фосфаты кальция и магния участвуют в образовании костей, а карбонат кальция является основой раковины моллюсков.