Химическая организация клетки

В земной коре около 100 химических элементов Из них в организмах обнаружено 80, но только 26 элементов вовлечены в структуру и функцию организма и являются необходимыми для жизни. Их называют биогенными элементами

Более 99 % органической массы приходится на долю четырёх веществ – водорода, углерода, кислорода и азота. Вместе с S, P биоэлементы, образуют все основные органические соединения

K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl - около 2%

• Вместе с биоэлементами они составляют группу макроэлементов

• 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 менее 0,1%) Zn, Cu, I, F, Co, B, Mn, Mo Fe,Cr

• 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.

• При недостатке кальция развивается остеопороз (мягкость, пористость костей), замедление роста скелета.

• При недостатке магния мускульные судороги, потеря жидкости организмом.

• При недостатке хлора- сухость кожи..

• При недостатке натрия – головная боль, слабая память, потеря аппетита..

• При недостатке калия –аритмия сердечных сокращений, внезапная смерть при увеличении нагрузок.

• Фосфор – внешние признаки недостаточности неизвестны.

• При недостатке железа развивается анемия.

• При недостатке фтора – разрушение зубов.

• При недостатке цинка – повреждения кожи.

• При недостатке йода развивается зоб.

• При недостатке меди – раковые заболевания, нарушение деятельности печени.

• При недостатке кобальта развивается злокачественная анемия.

Ультрамикроэлементы – u, Ra, Au, Hg, Be, Cs, Se

содержатся в еще более меньших количествах; их биологическая роль еще изучается

Химические элементы входят в состав соединений, которые можно разбить на две группы:

• - неорганические (вода, соли. кислоты, щелочи и т. д.);

• - органические (белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и т. д.).

От 60 % до 95 % общей массы организма составляет вода. Наличие воды – обязательное условие жизненной активности клетки; все физиологические процессы происходят только в водной среде. Для многих организмов вода является также средою обитания.

Содержание воды в клетках и тканях: Зубная эмаль – 10% Жировая ткань – 20% Костная ткань – 25% Печень – 70%Кровь – 80% Мозг – 85%

Обезвоживание организма человека на 1% приводит к ощущению сильной жажды, обезвоживание клеток на 5% вызывает потерю сознания, а на 10% – смерть

Значение воды определяется её необычными свойствами:

• Молекула воды состоит из одного атома кислорода и присоединенных к нему двух атомов водорода.

Связь между ними — ковалентная полярная. Электронная плотность сильно Так как химические связи расположены в молекуле воды под углом, на одном полюсе сосредотачивается частичный положительный заряд, на другом  — частичный отрицательный заряд. Таким образом, молекула воды представляет собой электрический диполь

Между молекулами воды образуются водородные связи, причём каждая молекула воды может образовать такие связи с четырьмя «соседними». Точно так же, за счет наличия по-разному заряженных частей, молекулы воды притягиваются и друг к другу. В сосудах и водоёмах молекулы воды, расположенные на поверхности, более прочно связаны друг с другом, чем молекулы в толще воды, потому что силы, действующие на них со стороны воздуха, гораздо слабее сил, действующих на них снизу. Поэтому на поверхности образуется достаточно прочная плёнка из нескольких слоёв молекул

Если жидкость оставить в покое, она стремится принять форму, при которой площадь ее поверхности окажется минимальной. Такой формой, естественно, является сфера — вот почему дождевые капли в полете принимают почти сферическую форму. «Почти», потому что в полете капли слегка вытягиваются из-за сопротивления воздуха).

Из всех жидкостей самое большое поверхностное натяжение у ртути, поэтому маленькие капли ртути имеют форму почти идеальных шариков

Все вещества по отношению их к воде делятся на гидрофильные и гидрофобные.

Гидрофильные («любящие воду») вещества обычно имеют полярные молекулы (или кристаллические решетки с ионными связями).

Гидрофильные вещества (соли, сахара, кислоты, щелочи), хорошо растворимы в воде

Диполям свойственно ориентироваться в электрическом поле: атом кислорода притягивается к положительному заряду, атомы водорода – к отрицательному.

Поэтому вода является полярным растворителем. Вещество, состоящее из ионов, (например, поваренная соль – NaCl), попадая в воду, растворяется в ней, поскольку молекулы воды окружают заряженные ионы, отрывая их друг от друга. Молекула отрицательным полюсом подходит к иону натрия, положительным - к иону хлора; окружают ионы со всех сторон и вырывают из кристалла

Смачивание и поверхностное натяжение лежат в основе явления, названного капиллярностью. Оно состоит в том, что в узких каналах вода способна подниматься на высоту гораздо большую, чем та, которая допускается силой тяжести для столбика данного сечения.

Капиллярность имеет огромное значение для жизни на нашей планете. Благодаря этому явлению вода смачивает толщу земли, лежащую значительно выше грунтовых вод, и доставляет корням растений растворы питательных солей с глубины в десятки метров. Капиллярностью во многом обусловлено движение крови и тканевых жидкостей.

Гидрофобные («боящиеся воды») вещества плохо растворяются в воде, не смачиваются ей (а если это жидкости — то не смешиваются с ней). Гидрофобные вещества не будут растворяться в воде, зато молекулы H2O, притягиваясь друг к другу, смогут отделить гидрофобное вещество от самой толщи воды.