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 . 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 теплоемкость и теплопроводность воды облегчает организмам 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 ; 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 .

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 в цитоплазме практически не изменяется. Такой эффект достигается благодаря присутствию в клетке отрицательно заряженных ионов — остатков слабых кислот . При закислении эти ионы могут превращаться в Н2С03 и Н2Р04 соответственно. Напротив, при дефиците Н+ НСО3 и НРО2|4 способны отдавать часть своих ионов водорода.

Буферные свойства клетки очень важны, поскольку большинство биологически активных веществ 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 обеспечивают ее буферные свойства. Движение ионов Na+, К+, Са2+, С1 через мембраны клеток лежит в основе всех электрических явлений, наблюдаемых в живых организмах ; 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.