В чем заключается биологическая роль воды? минеральных солей?
Вода является самым распространенным неорганическим соединением в живых организмах. Ее функции во многом определяются дипольным характером строения ее молекул.
1. Вода - универсальный полярный растворитель; многие химические вещества в присутствии воды диссоциируют на ионы - катионы и анионы.
2. Вода является средой, где протекают различные химические реакции между веществами, находящимися в клетке.
3. Вода выполняет транспортную функцию. Большинство веществ способно проникнуть через клеточную мембрану только в растворенном в воде виде.
4. Вода является важным реагентом реакций гидратации и конечным продуктом многих биохимических реакций, в том числе окисления.
5. Вода выступает как терморегулятор, что обеспечивается ее хорошей теплопроводностью и теплоемкостью и позволяет поддерживать температуру внутри клетки при колебаниях температуры в окружающей среде.
6. Вода является средой для жизни многих живых организмов.
Жизнь без воды невозможна.
Минеральные вещества также имеют важное значение для процессов, происходящих в живых организмах. От концентрации солей в клетке зависят ее буферные свойства - способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.
Минеральные соли в водном растворе клетки диссоциируют на катионы и анионы; некоторые из них могут включаться в комплексы с различными органическими соединениями. Содержание неорганических ионов обычно не превышает 1 % от массы клетки. Катионы солей, такие как калий, натрий, обеспечивают раздражимость клеток. Кальций способствует сцеплению клеток между собой. Анионы слабых кислот отвечают за буферные свойства цитоплазмы, поддерживая в клетках слабощелочную реакцию.
Ниже в качестве примера приводится биологическая роль важнейших химических элементов клетки:
Кислород Компонент органических веществ, воды, анионов неорганических кислот
Углерод Компонент всех органических веществ, углекислого газа, угольной кислоты;
Водород Компонент воды, органических веществ, в форме протона регулирует кислотность среды и обеспечивает формирование трансмембранного потенциала;
Азот Компонент нуклеотидов, аминокислот, пигментов фотосинтеза и многих витаминов;
Сера Компонент аминокислот (цистеин, цистин, метионин), витамина В 1 и некоторых коферментов;
Фосфор Компонент нуклеиновых кислот, пирофосфата, ортофосфорной кислоты, нуклеотидтрифосфатов, некоторых коферментов;
Кальций Участвует в передаче сигналов в клетке;
Калий Влияет на активность ферментов белкового синтеза, участвует в процессах фотосинтеза;
Магний Активатор энергетического обмена и синтеза ДНК, входит в состав молекулы хлорофилла, необходим для сборки микротрубочек веретена деления;
Железо Компонент многих ферментов, участвует в биосинтезе хлорофилла, в процессах дыхания и фотосинтеза;
Медь Компонент некоторых ферментов, участвует в процессах фотосинтеза;
Марганец Является компонентом или регулирует активность некоторых ферментов, участвует в ассимиляции азота и в процессе фотосинтеза;
Молибден Компонент нитратредуктазы, участвует в фиксации молекулярного азота;
Кобальт Компонент витамина В 12 , участвует в азотфиксации
Бор Регулятор роста растений, активатор восстановительных ферментов дыхания;
Цинк Компонент некоторых пептидаз, участвует в синтезе ауксинов (растительных гормонов) и спиртовом брожении.
Существенным является не только содержание элементов, но и их соотношение. Так в клетке поддерживается высокая концентрация ионов К + и низкая Na + , в окружающей среде (морская вода, межклеточная жидкость, кровь) наоборот.
Основные наиболее важные биологические функции минеральных элементов:
1. Поддержание кислотно-щелочного равновесия в клетке;
2. Создание буферных свойств цитоплазмы;
3. Активация ферментов;
4. Создание осмотического давления в клетке;
5. Участие в создании мембранных потенциалов клеток;
6. Образование внутреннего и наружного скелета (простейшие, диатомовые водоросли).
2. Органические вещества
Органические вещества составляют от 20 до 30 % массы живой клетки. Из них примерно 3% приходится на долю низкомолекулярных соединений: аминокислот, нуклеотидов, витаминов, гормонов, пигментов и некоторых других веществ. Основную же часть сухого вещества клетки составляют органические макромолекулы: белки, нуклеиновые кислоты, липиды и полисахариды. В животных клетках, как правило, преобладают белки, в растительных - полисахариды. Существуют определенные различия в соотношении этих соединений и между клетками прокариот и эукариот (табл. 1)
Таблица 1
Соединение |
% от массы живой клетки |
|
Бактерии |
Животные |
|
Полисахариды |
2.1. Белки - важнейшие незаменимые азотсодержащие органические соединения клетки. Белковые тела играют решающую роль и в построении живой материи и в осуществлении всех процессов жизнедеятельности. Это –главные носители жизни, благодаря тому, что они обладают рядом особенностей, к числу наиболее важных из которых относятся: неисчерпаемое многообразие структуры и вместе с тем ее высокая видовая уникальность; широкий диапазон физических и химических превращений; способность в ответ на внешнее воздействие обратимо и закономерно изменять конфигурацию молекулы; склонность ко образованию надмолекулярных структур, комплексов с другими химическими соединениями; наличие биологической активности - гормональной, ферментативной, патогенной и др.
Белки представляют собой полимерные молекулы, построенные из 20 аминокислот * , расположенных в различной последовательности и соединенных пептидной связью (С-N-одинарная и С=N- двойная). Если количество аминокислот в цепочке не превышает двадцати, такая цепочка называется олигопептидом, от20 до 50 - полипептидом**, более 50 - белком.
Масса белковых молекул колеблется от 6 тыс. до 1 млн и более дальтон (дальтон - единица молекулярной массы, равная массе атома водорода –(1,674x10 -27 кг). В клетках бактерий содержится до трех тысяч различных белков, в организме человека это разнообразие возрастает до пяти миллионов.
Белки содержат 50-55% углерода, 6,5- 7,3% водорода, 15-18% азота, 21-24% кислорода, до 2,5% серы. В составе некоторых белков обнаружены фосфор, железо, цинк, медь и другие элементы. В отличие от других элементов клетки для большинства белков характерна постоянная доля азота (в среднем 16% от сухого вещества). Этот показатель используют при расчете белка по азоту: (масса азота × 6,25). (100: 16 = 6,25).
Молекулы белка имеют несколько структурных уровней.
Первичная структура - это последовательность аминокислот в полипептидной цепи.
Вторичная структура α-спираль или складчатая β-структура, которые формируются за счет стабилизации молекулы электростатическими водородными связями, которые образуются между -С=О и –NН -группами аминокислот.
Третичная структура - пространственная организация молекулы, определяемая первичной структурой. Она стабилизируется водородными, ионными и дисульфидными (-S-S-) связями, которые образуются между серосодержащими аминокислотами, а также гидрофобными взаимодействиями.
Четвертичную структуру имеют только белки, состоящие из двух или нескольких полипептидных цепей, она формируется при объединении отдельных белковых молекул в одно целое. Определенная пространственная организация (глобулярная или фибриллярная) необходима для высокоспецифичной работы белковых молекул. Большинство белков активны только в форме, обеспечиваемой третичной или четвертичной структурой. Вторичной структуры достаточно для функционирования лишь немногих структурных белков. Это фибриллярные белки, а большинство ферментов и транспортных белков имеют глобулярную форму.
Белки, состоящие только из полипептидных цепей, называют простыми (протеины), а имеющие в своем составе компоненты другой природы - сложными (протеиды). Например, в молекуле гликопротеинов содержится углеводныйфрагмент, в молекулу металлопротеинов входят ионы металлов и т.д.
По растворимости в отдельных растворителях: водорастворимые; растворимые в солевых растворах - альбумины, спирторастворимые - альбумины; растворимые в щелочах - глютелины.
Аминокислоты по своей природе амфотерны. Если аминокислота имеет несколько карбоксильных групп, то преобладают кислотные свойства, если несколько аминогрупп - основные. В зависимости от преобладания тех или иных аминокислот, белки также могут иметь основные или кислотные свойства. У глобулярных белков имеется изоэлектрическая точка - значение рН, при котором суммарный заряд белка равен нулю. При более низких значениях рН белок имеет положительный заряд, при более высоких - отрицательный. Поскольку электростатическое отталкивание препятствует слипанию белковых молекул, в изоэлектрической точке растворимость становится минимальной и белок выпадает в осадок. Например, белок молока казеина имеет изоэлектрическую точку при рН 4,7. Когда молочнокислые бактерии подкисляют молоко до этого значения, казеин выпадает в осадок и молоко "сворачивается".
Денатурацией белка называется нарушение третичной и вторичной структуры под действием изменения рН, температуры, некоторых неорганических веществ и т.д. Если при этом первичная структура не была нарушена, то при восстановлении нормальных условий происходит ренатурация - самопроизвольное восстановление третичной структуры и активности белка. Это свойство имеет большое значение при производстве сухих пищевых концентратов и медицинских препаратов, которые содержат денатурированный белок.
*Аминокислоты-соединения, содержащие одну карбоксильную и одну аминную группы, связанные с одним атомом углерода, к которому присоединена боковая цепь - какой-либо радикал. Известно более 200 аминокислот, но в образовании белков участвуют 20, называемых основными или фундаментальными. В зависимости от радикала аминокислоты делятся на неполярные (аланин, метионин, валин, пролин, лейцин, изолейцин, триптофан, фенилаланин), полярные незаряженные (аспарагин, глутамин, серин, глицин, тирозин, треонин, цистеин) и полярные заряженные (основные: аргинин, гистидин, лизин, кислые: аспарагиновая и глутаминовая кислоты). Неполярные аминокислоты гидрофобны, и построенные из них белки ведут себя как капли жира. Полярные аминокислоты гидрофильны.
**Пептиды могут быть получены в результате реакций поликондесации аминокислот, а также при неполном гидролизе белков. Выполняют в клетке регуляторные функции. Ряд гормонов (окситоцин, вазопрессин) являются олигопептидами. Это брадикидин (пептид боли) это опиаты (естественные наркотики - эндорфины, энкефалины) человеческого организма, которые обладают обезболивающим действием. (Наркотики разрушают опиаты, поэтому человек становится очень чувствительным к малейшим нарушениям в организме - ломка). Пептидами являются некоторые токсины (дифтерийный), антибиотики (грамицидин А).
Функции белков:
1. Структурная . Белки служат строительным материалом для всех органелл клетки и некоторых внеклеточных структур.
2. Каталитическая. Благодаря особому строению молекулы или наличию активных групп многие белки обладают способностью каталитически ускорять ход химических реакций. От неорганических катализаторов ферменты отличаются высокой специфичностью, работой в узких температурных рамках (от 35 до 45° С), при слабощелочном рН и атмосферном давлении. Скорость реакций, катализируемых ферментами, намного выше скорости, обеспечиваемой неорганическими катализаторами.
3. Двигательная . Специальные сократительные белки обеспечивают все виды движения клеток. Жгутики прокариот построены из флагеллинов, а жгутики эукариотических клеток - из тубулинов.
4. Транспортная . Транспортные белки переносят вещества в клетку и из клетки. Например, белки порины способствуют переносу ионов; гемоглобин переносит кислород, альбумин - жирные кислоты. Транспортную функцию осуществляют белки - переносчики плазматических мембран.
5. Защитная . Белки-антитела связывают и обезвреживают чужеродные для организма вещества. Группа антиоксидантных ферментов (каталаза, супероксиддисмутаза) препятствует образованию свободных радикалов. Иммуноглобулины крови, фибрин, тромбин участвуют в свертываемости крови и тем самым останавливают кровотечения. Образование токсинов белковой природы, например, дифтерийного токсина или токсина Васillus turingiensis, в ряде случаев также можно рассматривать как средство защиты, хотя данные белки чаще служат для поражения жертвы в процессе добывания пищи.
6. Регуляторная . Регуляцию работы многоклеточного организма осуществляют гормоны белковой природы. Ферменты, управляя скоростями химических реакций, регулируют внутриклеточный метаболизм.
7. Сигнальная. В цитоплазматической мембране расположены белки, способные реагировать на изменения окружающей среды изменением своей конформацию. Эти сигнальные молекулы отвечают за передачу внешних сигналов в клетку.
8. Энергетическая . Белки могут служить резервом запасных веществ, используемых с целью получения энергии. Расщепление 1 грамма белка обеспечивает выделение 17,6 кДж энергии.
Здравствуйте дорогие читатели! Минеральные соли, какую роль они играют в нашей жизни. На сколько они важны для здоровья. Почему мы должны их употреблять. Почему в нашей пище должны присутствовать помимо витаминов и минералы.
Из статьи вы узнаете на сколько необходимы для нашего организма минеральные соли. Узнаете на сколько важно чтобы в пище присутствовали минералы. Какие самые главные для организма человека.
Такие минеральные соли как: натрий, железо, калий, кальций, кремний, йод. Каждый из этих элементов отвечает за наше здоровье и в целом за весь организм. Какие продукты питания обязательно должны быть в нашем рационе.
Из статьи вы узнаете о таких минеральных солях как – натрий, который отвечает за весь организм и является главным элементом. Железо – вы знаете насколько оно важно для крови. Калий – это наша мускулатура за которую он отвечает.
Минеральные соли обязательно должны находится в нашей пище как и витамины. Это очень важно для нормальной жизнедеятельности организма. Природа одарила нас всем необходимым. Пищей, которая богата как витаминами, так и минералами.
К сожалению из за неправильного питания мы и не до получаем жизненно необходимые минеральные соли и витамины. Ниже вы обязательно узнаете что это за минеральные соли и как их употреблять.
Значение минеральных солей
Искусственное удобрение сейчас очень развито. Такое натуральное удобрение как навоз, да и другие природные полезные компоненты почти вытеснены. Выбрали искусственное удобрение из за того, что оно дает урожайность, красоту и рост. Соответственно растения не успевают получать натуральные соки из земли, в которых они нуждаются.
В результате растения не получают витамины и минералы, а значение минеральных солей очень важно. Как люди, так и организации опрыскивают химическим раствором растительную пищу. Делают этот раствор и опрыскивают им растения для борьбы с насекомыми которые вредят урожаю.
Раньше окуривали, сейчас к сожалению этого не делают. Считается что раствор на много эффективней, но вся беда в том, что в состав раствора входит мышьяк. Конечно это убивает вредителей, но этот раствор попадает на хлебные злаки, овощи и фрукты. Потом их едим мы и отравляем организм.
Кто на самом деле получает витамины и минеральные соли:
Из пшеничных зерен извлекают сердцевину в коммерческих целях и не задумываются что тем самым делают их мертвыми. Чтобы получить хлеб белых сортов, тщательно отсеивают отруби.
Даже не задумываются над тем что витамины находятся в отрубях. Кого кормят отрубями? Животных. Значит самое ценное отдается именно животным. А люди получают хлеб не только вредный, но и мертвый.
Состав минеральных солей
В состав минеральных солей входят, даже не входят, а являются минеральными солями, это – натрий, железо, калий, кальций, фосфор, сера, кремний, фтор, хлор, йод, магний и т.д.
Минеральные соли, неорганические вещества, вода и т.д. входят в состав клетки. Они играют в клетке огромную роль. Это необходимые компоненты для здоровья человека. Они необходимы не только для обмена веществ, но и для нервной системы.
Состав минеральных солей прежде всего это – фосфаты и карбонаты кальция. Минералы делятся на две группы:
1. Макроэлементы – они необходимы организму в больших количествах.
2. Микроэлементы – они необходимы тоже, но в малых количествах.
Функции минеральных солей
Функции минеральных солей, на что они способны и какую роль они играют в нашем организме. Что это за элементы и почему они нужны нам читайте ниже.
Такой элемент как натрий, является в нашем организме самым главным. Для нашей крови очень важно железо. За строение мускулов отвечает калий. Кальций укрепляет кости. Фосфор их развивает. Сера просто необходима всем клеткам нашего организма.
Кремний – этот элемент отвечает за конструирование кожи, волос, ногтей, мускулов и нервов. Как соляная кислота хлор нужен для соединения кальция, натрия и калия. Функции минеральных солей очень важны.
Спинным костям, зубам, немного крови, мускулам и мозгу нужен фтор. За обмен веществ отвечает йод, поэтому в щитовидной железе его должно быть достаточно. Частью минеральных солей является соль. В ней нуждается кровь и ткани.
Теперь дошла очередь до последнего элемента, входящего в состав минеральных солей. Магний – этот элемент дает зубам и костям особую твердость.
Роль минеральных солей
Что такое минеральные соли, какую роль они играют в нашем здоровье и какие они?
1 . Калий – он просто необходим мускулам. Он нужен кишечнику, селезенке и печени. Этот щелочной металл помогает переваривать жиры и крахмал. Чтобы избежать запоров, ешьте больше пищи богатой калием. Крови он тоже необходим.
2 . Кальций – три четверти всех минеральных элементов входящих в кальций находятся в организме человека. Сердце в семь раз больше чем любой другой орган должно получать кальция. В нем нуждаются сердечные мускулы и кровь.
3 . Кремний - он также относится к минеральным солям и отвечает за развитие кожи, волос, ногтей, нервов и мускулов. Для соединения кальция, калия и натрия нужен хлор.
4 . Йод – этот элемент тоже относится к минеральным солям и мы очень нуждаемся в нем, особенно щитовидная железа.
5 . Фтор - играет огромную роль для здоровья спинных костей и зубов.
6 . Магний - укрепляет зубы, кости и дает им особую твердость.
7 . Соль - она тоже является частью минеральных солей. В ней нуждается кровь и ткани.
8 . Фосфор – Если в организме недостаток фосфора, кости развиваются с большой задержкой, даже если кальция в нем достаточно. В фосфоре нуждаются мозги.
9 . Железо – в этом элементе нуждается кровь, оно ее окисляет. Красные шарики в крови образовываются благодаря железу. При недостатке в крови железа, может развиться острое малокровие.
Минеральные соли являются очень важными элементами для нашего здоровья. Да и вообще для жизни, поэтому:
К своему здоровью будьте пожалуйста внимательны. Старайтесь чтобы в организме было достаточно железа, фосфора, хлора, серы, йода, калия и соли. Их переизбыток тоже вреден. Поэтому консультация врача нужна обязательно.
Оставьте пожалуйста свой отзыв если статья вам понравилась. Ваше мнение очень важно. Это поможет писать статьи более интересными и полезными. Буду бесконечно благодарна если вы поделитесь информацией с друзьями и нажмете на кнопочки социальных сетей.
Будьте здоровы и счастливы.
Видео – щелочные минеральные соли
В чём заключается биологическая роль воды; минеральных солей?
Ответы:
Вода является самым распространенным неорганическим соединением в живых организмах. Ее функции во многом определяются дипольным характером строения ее молекул. 1. Вода - универсальный полярный растворитель: многие химические вещества в присутствии воды диссоциируют на ионы - катионы и анионы. 2. Вода является средой, где протекают различные химические реакции между веществами, находящимися в клетке. 3. Вода выполняет транспортную функцию. Большинство веществ способно проникнуть через клеточную мембрану только в растворенном и воде виде. 4. Вода является важным реагентом реакций гидратации и конечным продуктом многих биохимических реакций, в том числе окисления. 5. Вода выступает как терморегулятор, что обеспечивается ее хорошей теплопроводностью И теплоемкостью и позволяет поддерживать температуру внутри клетки при колебаниях температуры и окружающей среде. 6. Вода является средой для жизни многих живых организмов. Жизнь без воды невозможна. Минеральные вещества также имеют важное значение для процессов, происходящих в живых организмах. От концентрации солей в клетке зависят ее буферные свойства - способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.
В клетке содержится 1–1,5% минеральных солей. Соли – соединения ионные, т.е. в их составе атомы с частично приобретенным положительным и отрицательным зарядом. В воде соли легко растворяются и распадаются на ионы, т.е. диссоциируют с образованием катиона металла и аниона кислотного остатка. Например:
NaCl ––> Na + + Сl – ;
Н 3 РO 4 ––> 2H + + НРO 4 2– ;
Н 3 РO 4 ––> H + + Н 2 РO 4 – .
Поэтому мы говорим, что соли содержатся в клетке в виде ионов. В наибольшей степени в клетке представлены и имеют наибольшее значение
катионы: К + , Na + , Са 2+ , Mg 2+ ;
анионы: НРО 4 2– , H 2 РО 4 – , Сl – , НСО 3 – , HSO 4 – .
Есть в живых тканях и соли, находящиеся в твердом состоянии, – например, фосфат кальция, входящий в состав межклеточного вещества костной ткани, в раковины моллюсков.
Биологическое значение катионов
Рассмотрим значение важнейших катионов в жизнедеятельности клетки и организма.
1. Катионы натрия и калия (К + и Na +), концентрация которых в клетке и в межклеточном пространстве сильно различается – концентрация К + внутри клетки очень высокая, а Na + – низкая. Пока клетка жива, различия в концентрации этих катионов стойко поддерживаются. Благодаря разнице в концентрациях катионов натрия и калия по обе стороны клеточной мембраны на ней создается и поддерживается разница потенциалов. Также благодаря этим катионам оказывается возможной передача возбуждения по нервным волокнам.
2. Катионы кальция (Ca 2+) являются активатором ферментов, способствуют свертыванию крови, входят в состав костей, раковин, известковых скелетов, участвуют в механизмах мышечного сокращения.
3. Катионы магния (Mg 2+) также являются активаторами ферментов, входят в состав молекул хлорофилла.
4. Катионы железа (Fe 2+) входят в состав гемоглобина и других органических веществ.
Биологическое значение анионов
Несмотря на то, что в процессе жизнедеятельности клетки непрерывно образуются кислоты и щелочи, в норме реакция клетки слабощелочная, почти нейтральная (рН=7,2). Это обеспечивается содержащимися в ней анионами слабых кислот, которые связывают или отдают ионы водорода, в результате чего реакция среды клетки практически не изменяется.
Способность клетки поддерживать определенную концентрацию водородных ионов (рН) называют буферностью .
Внутри клетки буферность обеспечивается главным образом анионами H 2 РО 4 – это фосфатная буферная система. Она поддерживает рН внутриклеточной жидкости в пределах 6,9 - 7,4.
Во внеклеточной жидкости и в плазме крови роль буфера играют СО 3 2– и НСО 3 – - это бикарбонатная система. Онаподдерживающая рН на уровне 7,4.