Біологія 10 клас

Розділ 2 Молекулярний рівень організації живої природи

 

Тема 4 Неогранічні речовини живих організмів

 

§ 15. МІНЕРАЛЬНІ СОЛІ ТА ЙОНИ В ЖИВОМУ ОРГАНІЗМІ

 

Терміни та поняття: буферність, тироксин, явище йонної асиметрії живого.

Які мінеральні речовини та йони входять до складу живого. На солі неорганічних кислот, які ще називають мінеральними, припадає не більш як 1,5 % маси клітини. Проте, незважаючи на такий, на перший погляд, незначний вміст, без цих речовин життя так само неможливе, як і без найпоширенішої речовини клітини — води.

     Докази потреби тварин у мінеральних солях були отримані

дослідним шляхом, коли лабораторним тваринам давали їжу без жодних солей. З’ясувалося, таке живлення неминуче призводить до загибелі.

У живому організмі мінеральні солі перебувають у розчиненому і твердому станах.

Розчинні у воді солі містяться у вигляді йонів: катіонів — позитивно заряджених йонів металічних елементів (K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Zn2+ та інших) і Гідрогену (Н+), а також аніонів, основними серед яких є гідроксид-іон (ОН ) і залишки різноманітних кислот (Cl-, SO2-4, РО3-4-, NO-3, СО2-3 та інші). Між аніонами та катіонами обов’язково існує відповідна рівновага — баланс, порушення якого призводить до функціональних розладів у клітині. При цьому велике значення має також концентрація мінеральних речовин, від якої залежить осмотичний тиск, і хімічні властивості цитоплазми — рідкого вмісту клітини.

Формально в клітині представлені всі класи неорганічних сполук. Однак оскільки всі вони знаходяться у вигляді йонів, то важко відповісти, яке саме в цитоплазмі клітин співвідношення між солями, кислотами й основами. Базуючись на тому, що значення рН клітини є близьким до 7, тобто нейтрального середовища, все ж таки можна констатувати, що між сильними кислотами й основами є певна рівновага. Ключову роль у життєдіяльності організмів відіграє зовсім незначна їх кількість. Це головним чином іони металів.

Катіони К+, Na+, Са2+ забезпечують універсальну властивість живої матерії — подразливість, підтримують осмотичний тиск у клітині; у тварин вони беруть участь у передачі нервових імпульсів. Крім того, К+ і Na+ беруть участь у спеціальному механізмі транспортування різноманітних сполук у клітину і їх виведенні за її межі. Переважно йони Na+ знаходяться за межами клітини, а К+ — в середині клітини. Йони Са2+ зумовлюють м’язові скорочення.

Катіон Mg2+ входить до складу молекули хлорофілу, міститься в кістках і зубах, активізує хімічні реакції, що протікають в клітинах всіх без винятку істот, а Fe2+ входить до складу гемоглобіну, міоглобіну, дихальних пігментів.

Особлива функція катіону NH4, який бере участь в підтриманні сталого рН у клітині. Він є також важливим компонентом синтезу білків, але його надлишок, викликаний порушенням обміну речовин, може призводити до значних функціональних розладів.

Важливу роль в організмах різних видів живих істот відіграють аніони ортофосфатної кислоти Н2РO-4 і НРО2-4, які зумовлюють буферність (від англ. баф — пом’якшувати поштовхи) клітини — здатність підтримувати внутрішньоклітинне середовище на рівні сталого значення рН 6,9, яке властиве вмісту більшості клітин людини. Тоді як аніони карбонатної кислоти НСО-3 підтримують стале рН на рівні 7,4 за межами клітини. Аніони HSO-4 взаємодіють з малорозчинними сполуками і таким чином позбавляють організм різних шлаків. Аніон Cl- є компонентом шлункового соку тварин, а аніон I- входить до складу гормону тироксину. (Пригадайте, якою залозою виробляється цей гормон.)

Де зустрічаються нерозчинні мінеральні сполуки. Особливого значення набувають не розчинні у воді мінеральні солі — невід’ємний компонент усіх опорних структур тварин. При цьому ключовою речовиною є кальцій ортофосфат Са3(РО4)2 — складова міжклітинного «цементу», що забезпечує з’єднання клітин у тканини. Крім того, він неодмінно міститься у скелеті, зокрема в кістках хребетних тварин або в черепашці молюсків.

Явище йонної асиметрії живого. В сучасній біології вважається цілком доведеним, що всім живим організмам властиве явище йонної асиметрії. Воно полягає в нерівномірному розподілі йонів одного і того ж заряду як усередині, так і за межами клітини. Типовим прикладом є різниця в концентрації йонів Na+ і K+ в клітині і за її межами. Експериментально доведено, що в м’язових волокнах, клітинах серця, нирок і печінки людини спостерігається більш висока концентрація йонів K+ у порівнянні з міжклітинним простором, тоді як концентрація йонів Na+ за межами клітини навпаки вища. Перерозподіл іонів в клітині та навколоклітинному просторі приводить до виникнення різниці електричних потенціалів на мембрані — транс мембранний потенціал. Асиметричний розподіл іонів з обох боків мембрани відіграє роль додаткового «депо» енергії й забезпечує енергетичну стійкість метаболізму. Це спонукало вчених до вивчення біологічних систем з урахуванням біоелектричних чинників.

Незважаючи на незначний вміст, мінеральні речовини та йони є важливими складовими кожного організму. Саме ці сполуки, що містяться в клітинах і поза їх межами у вигляді йонів, відповідальні за найважливіші функції — подразливість і швидкість обміну речовин — входять до складу багатьох важливих речовин. У тварин вони відповідальні за проведення нервового імпульсу і скорочення м’язових клітин, об’єднання клітин у тканині і міжклітинну взаємодію.

Нерозчинні солі беруть участь в утворенні скелету, відповідальні за з’єднання клітин.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити