Mineralai ir jų vaidmuo ląstelėje

1. Kokios medžiagos vadinamos mineralinėmis?
2. Koks procesas vadinamas disociacija?
3. Kas yra jonai?

Ląstelių mineralai.

Dauguma mineralų ląstelės yra druskų, disocijuotų į jonus, pavidalo arba kietos būsenos.

Pagal jų reakciją tirpalai gali būti rūgštūs, baziniai arba neutralūs. Tirpalo rūgštingumą arba šarmiškumą lemia H+ jonų koncentracija jame. Ši koncentracija išreiškiama naudojant vandenilio indikatorių – pH („pH“). Neutrali skysčio reakcija atitinka pH = 7,0, rūgštinė reakcija - pH< 7,0 и основной - рН >7.0. pH skalės ilgis yra nuo 0 iki 14,0.

Ląstelių pH vertė yra maždaug 7,0. Pakeitus jį vienu ar dviem vienetais, ląstelei kenkia.

Pastovus pH ląstelėse palaikomas dėl jų turinio buferinių savybių.

Buferinis tirpalas yra tirpalas, kuriame yra silpnos rūgšties ir jos tirpios druskos mišinys. Didėjant rūgštingumui (H+ jonų koncentracijai), iš druskos gaunami laisvieji anijonai lengvai susijungia su laisvaisiais H+ jonais ir pašalina juos iš tirpalo. Sumažėjus rūgštingumui, išsiskiria papildomi H+ jonai. Tokiu būdu buferiniame tirpale palaikoma santykinai pastovi H+ jonų koncentracija.

Kai kurie organiniai junginiai, ypač baltymai, taip pat turi buferinių savybių.

Būdami organizmo buferinių sistemų komponentais, jonai lemia jų savybes – gebėjimą palaikyti pastovų pH lygį (artimą neutraliai reakcijai), nepaisant to, kad medžiagų apykaitos procese nuolat susidaro rūgštiniai ir šarminiai produktai. Taigi, fosfato buferio sistema žinduoliai, susidedantis iš HPO|42- ir H2PO-4, palaiko tarpląstelinio skysčio pH 6,9-7,4. Pagrindinė tarpląstelinės aplinkos (kraujo plazmos) buferinė sistema yra bikarbonatų sistema, susidedanti iš H2CO3 ir HCO4- ir palaikanti pH 7,4.

Azoto, fosforo, kalcio ir kitų neorganinių medžiagų junginiai naudojami organinių molekulių (amino rūgščių, baltymų, nukleino rūgštys ir pan.).

Kai kurių metalų (Mg, Ca, Ze, Cu, Mn, Mo, Br, Co) jonai yra daugelio fermentų, hormonų ir vitaminai arba suaktyvinkite juos. Pavyzdžiui, Fe jonas yra kraujo hemoglobino dalis, o Zn jonas yra hormono insulino dalis. Dėl jų trūkumo sutrinka svarbiausi ląstelių gyvybės procesai.

Buferinė sistema.

1. Kokios formos mineralai yra gyvuose organizmuose?
2. Kokį vaidmenį ląstelėje atlieka neorganiniai jonai?
3. Koks yra jonų vaidmuo organizmo buferinėse sistemose?
4. Kodėl dėl tam tikrų metalų jonų trūkumo arba nebuvimo sutrinka ląstelių veikla?

Neorganinės rūgštys ir jų druskos vaidina svarbų vaidmenį organizmų gyvenime. Taigi, druskos rūgštis yra skrandžio sulčių dalis ir sudaro sąlygas virškinti maisto baltymus. Sieros rūgšties likučiai padeda pašalinti iš organizmo vandenyje netirpias medžiagas.

Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologija 10 kl.
Pateikė skaitytojai iš svetainės

Pamokos turinys pamokų užrašai ir pagalbinis rėmelis pamokos pristatymo pagreitinimo metodai ir interaktyvios technologijos uždarosios pratybos (tik mokytojams) vertinimas Praktika užduotys ir pratimai, savikontrolė, seminarai, laboratorijos, atvejai užduočių sudėtingumo lygis: normalus, aukštas, olimpiados namų darbai Iliustracijos iliustracijos: vaizdo klipai, garso įrašai, nuotraukos, grafikai, lentelės, komiksai, daugialypės terpės santraukos, patarimai smalsuoliams, apgaulingi lapai, humoras, palyginimai, anekdotai, posakiai, kryžiažodžiai, citatos Priedai išorinis nepriklausomas testavimas (ETT) vadovėliai pagrindinės ir papildomos teminės šventės, šūkiai straipsniai nacionaliniai ypatumai terminų žodynas kita Tik mokytojams

Ląstelė yra ne tik visų gyvų dalykų struktūrinis vienetas, tam tikra gyvybės statybinė medžiaga, bet ir nedidelė biocheminė gamykla, kurioje kas sekundės dalį vyksta įvairios transformacijos ir reakcijos. Taip formuojasi organizmo gyvybei ir augimui būtini struktūriniai komponentai: ląstelių mineralai, vanduo ir organiniai junginiai. Todėl labai svarbu žinoti, kas bus, jei vieno iš jų nepakaks. Kokį vaidmenį šių mažų, plika akimi nematomų gyvų sistemų struktūrinių dalelių gyvenime vaidina įvairūs junginiai? Pabandykime suprasti šią problemą.

Ląstelių medžiagų klasifikacija

Visi junginiai, kurie sudaro ląstelės masę, sudaro jos struktūrines dalis ir yra atsakingi už jos vystymąsi, mitybą, kvėpavimą, plastiką ir normalų vystymąsi, gali būti suskirstyti į tris dideles grupes. Tai tokios kategorijos kaip:

• ekologiškas;
• neorganinės ląstelių medžiagos (mineralinės druskos);
• vandens.

Dažnai pastarasis priskiriamas antrajai neorganinių komponentų grupei. Be šių kategorijų, galime nustatyti tas, kurias sudaro jų derinys. Tai metalai, kurie yra organinių junginių molekulės dalis (pavyzdžiui, hemoglobino molekulė, kurioje yra geležies jonas, yra baltymo prigimtis).

Ląstelių mineralai

Jei kalbame konkrečiai apie mineralinius ar neorganinius junginius, sudarančius kiekvieną gyvą organizmą, jie taip pat skiriasi savo pobūdžiu ir kiekybiniu turiniu. Todėl jie turi savo klasifikaciją.

Visus neorganinius junginius galima suskirstyti į tris grupes.

1. Makroelementai. Tie, kurių kiekis ląstelės viduje yra daugiau nei 0,02% visos neorganinių medžiagų masės. Pavyzdžiai: anglis, deguonis, vandenilis, azotas, magnis, kalcis, kalis, chloras, siera, fosforas, natris.
2. Mikroelementų - mažiau nei 0,02%. Tai yra: cinkas, varis, chromas, selenas, kobaltas, manganas, fluoras, nikelis, vanadis, jodas, germanis.
3. Ultramikroelementai – mažiau nei 0,0000001%. Pavyzdžiai: auksas, cezis, platina, sidabras, gyvsidabris ir kai kurie kiti.

Taip pat galite ypač pabrėžti keletą elementų, kurie yra organogeniški, tai yra, jie sudaro organinių junginių, iš kurių yra sukurtas gyvo organizmo kūnas, pagrindą. Tai yra tokie elementai kaip:

• vandenilis;
• azotas;
• anglis;
• deguonies.

Jie sudaro baltymų (gyvybės pagrindo), angliavandenių, lipidų ir kitų medžiagų molekules. Tačiau mineralai yra atsakingi ir už normalią organizmo veiklą. Cheminė ląstelės sudėtis sudaro dešimtis periodinės lentelės elementų, kurie yra sėkmingo gyvenimo raktas. Tik apie 12 iš visų atomų iš viso nevaidina vaidmens arba jis yra nereikšmingas ir netirtas.

Ypatingai svarbios kai kurios druskos, kurių organizmas kasdien turi būti tiekiamas su maistu pakankamais kiekiais, kad nesivystytų įvairios ligos. Augalams tai, pavyzdžiui, natris. Žmonėms ir gyvūnams tai kalcio druskos, valgomoji druska kaip natrio ir chloro šaltinis ir kt.

Vanduo

Mineralinės ląstelės medžiagos yra sujungtos su vandeniu į bendrą grupę, todėl apie jos svarbą nepasakyti negalima. Kokį vaidmenį ji atlieka gyvų būtybių organizme? Didelis. Straipsnio pradžioje palyginome ląstelę su biochemine gamykla. Taigi visos medžiagų transformacijos, kurios vyksta kas sekundę, atliekamos vandens aplinkoje. Tai universalus tirpiklis ir terpė cheminėms sąveikoms, sintezei ir skilimo procesams.

Be to, vanduo yra vidinės aplinkos dalis:

• citoplazma;
• ląstelių sultys augaluose;
• gyvūnų ir žmonių kraujas;
• šlapimas;
• seilių ir kitų biologinių skysčių.

Dehidratacija reiškia visų be išimties organizmų mirtį. Vanduo yra gyva aplinka labai įvairiai florai ir faunai. Todėl sunku pervertinti to reikšmę, ji tikrai be galo didelė.

Makroelementai ir jų svarba

Ląstelės mineralai turi didelę reikšmę normaliam jos funkcionavimui. Visų pirma, tai taikoma makroelementams. Kiekvieno iš jų vaidmuo buvo išsamiai ištirtas ir jau seniai nustatytas. Aukščiau jau išvardijome, kurie atomai sudaro makroelementų grupę, todėl nesikartosime. Trumpai apibūdinkime pagrindinių vaidmenis.

1. Kalcis. Jo druskos būtinos organizmo aprūpinimui Ca 2+ jonais. Patys jonai dalyvauja kraujo stabdymo ir krešėjimo procesuose, užtikrina ląstelių egzocitozę, taip pat raumenų susitraukimus, įskaitant širdies. Netirpios druskos yra stiprių gyvūnų ir žmonių kaulų ir dantų pagrindas.
2. Kalis ir natris. Jie palaiko ląstelės būklę ir formuoja natrio-kalio siurblį širdžiai.
3. Chloras – dalyvauja užtikrinant ląstelės elektrinį neutralumą.
4. Fosforas, siera, azotas yra daugelio organinių junginių sudedamosios dalys, taip pat dalyvauja raumenų veikloje ir kaulų sandaroje.

Žinoma, jei apsvarstysime kiekvieną elementą išsamiau, galima daug pasakyti tiek apie jo perteklių organizme, tiek apie jo trūkumą. Juk abu yra kenksmingi ir sukelia įvairias ligas.

Mikroelementai

Didelį vaidmenį ląstelėje atlieka ir mikroelementų grupei priklausančių mineralų vaidmuo. Nepaisant to, kad jų kiekis ląstelėje yra labai mažas, be jų ji negalės normaliai funkcionuoti ilgą laiką. Svarbiausi iš visų aukščiau išvardytų atomų šioje kategorijoje yra:

• cinko;
• varis;
• seleno;
• fluoras;
• kobalto.

Normalus jodo kiekis yra būtinas skydliaukės funkcijai ir hormonų gamybai palaikyti. Fluoras reikalingas organizmui dantų emaliui stiprinti, o augalams – tam, kad išlaikytų lapų elastingumą ir sodrią spalvą.

Cinkas ir varis yra daugelio fermentų ir vitaminų elementai. Jie yra svarbūs sintezės ir plastinių mainų procesų dalyviai.

Selenas yra aktyvus reguliavimo procesų dalyvis ir yra būtinas endokrininės sistemos funkcionavimui elementas. Kobaltas turi kitą pavadinimą – vitaminas B 12, o visi šios grupės junginiai itin svarbūs imuninei sistemai.

Todėl mineralinių medžiagų, kurias formuoja mikroelementai, funkcijos ląstelėje yra ne mažesnės nei atliekamos makrostruktūrų. Todėl svarbu abu vartoti pakankamais kiekiais.

Ultramikroelementai

Ląstelės mineralinės medžiagos, kurias sudaro ultramikroelementai, nevaidina tokio reikšmingo vaidmens, kaip minėta. Tačiau ilgalaikis jų trūkumas gali sukelti labai nemalonių, o kartais ir labai pavojingų sveikatai pasekmių.

Pavyzdžiui, šiai grupei priklauso ir selenas. Ilgalaikis jo trūkumas provokuoja vėžinių navikų vystymąsi. Todėl jis laikomas nepakeičiamu. Tačiau auksas ir sidabras yra metalai, kurie neigiamai veikia bakterijas, jas naikina. Todėl ląstelių viduje jie atlieka baktericidinį vaidmenį.

Tačiau apskritai reikėtų pasakyti, kad ultramikroelementų funkcijos mokslininkų dar nėra iki galo atskleistos, o jų reikšmė lieka neaiški.

Metalai ir organika

Daug metalų randama organinėse molekulėse. Pavyzdžiui, magnis yra chlorofilo kofermentas, būtinas augalų fotosintezei. Geležis yra hemoglobino molekulės dalis, be kurios neįmanoma kvėpuoti. Varis, cinkas, manganas ir kiti yra fermentų, vitaminų ir hormonų molekulių dalys.

Akivaizdu, kad visi šie junginiai yra svarbūs organizmui. Neįmanoma jų visiškai priskirti prie mineralinių, bet iš dalies vis tiek reikėtų.

Ląstelių mineralai ir jų reikšmė: 5 klasė, lentelė

Apibendrindami tai, ką sakėme straipsnyje, sudarysime bendrą lentelę, kurioje atspindėsime, kokie mineraliniai junginiai yra ir kodėl jie reikalingi. Jis gali būti naudojamas aiškinant šią temą moksleiviams, pavyzdžiui, penktoje klasėje.

Taigi, apie ląstelės mineralines medžiagas ir jų reikšmę moksleiviai sužinos pagrindinio ugdymo etapo metu.

Mineralinių junginių trūkumo pasekmės

Kai sakome, kad mineralų vaidmuo ląstelėje yra svarbus, turime pateikti pavyzdžių, įrodančių šį faktą.

Išvardinkime kai kurias ligas, kurios išsivysto dėl kurio nors iš straipsnyje nurodytų junginių trūkumo ar pertekliaus.

1. Hipertenzija.
2. Išemija, širdies nepakankamumas.
3. Struma ir kitos skydliaukės ligos (Greivso liga ir kt.).
4. Anemija.
5. Netinkamas augimas ir vystymasis.
6. Vėžiniai navikai.
7. Fluorozė ir kariesas.
8. Kraujo ligos.
9. Raumenų ir nervų sistemos sutrikimas.
10. Virškinimo sutrikimai.

Žinoma, tai nėra visas sąrašas. Todėl būtina atidžiai pasirūpinti, kad dienos racionas būtų teisingas ir subalansuotas.

1). Jie atlieka kofaktorių vaidmenį fermentinėse reakcijose. Taigi daugelis jonų sudaro kompleksus su baltymais, įskaitant fermentus. Norint visiškai pasireikšti kataliziniam aktyvumui, pastariesiems reikia mineralinių kofaktorių – kalio, kalcio, natrio, magnio ir geležies jonų. Geležies, vario ir ypač magnio jonai būtini fermentams, susijusiems su energijos perdavimu ir išsiskyrimu, transportavimu ir deguonies surišimu, aktyvuoti.

2). Jie dalyvauja palaikant osmosinį slėgį ir rūgščių-šarmų pusiausvyrą (fosfato ir bikarbonato buferiai).

3). Užtikrina kraujo krešėjimo procesus

4). Sukurti sužadinamų ląstelių membranos potencialą ir veikimo potencialą

5). Mineralai yra įtraukti į įvairių kūno organų struktūras. Neorganinės medžiagos organizme gali būti netirpių junginių pavidalu (pavyzdžiui, kaulų ir kremzlių audinyje).

6). Dalyvauti redokso reakcijose ir kt.

Natrio ir kalio jonai vaidina svarbų vaidmenį mineralų apykaitoje. Šie katijonai nustato pH vertę, osmosinį slėgį ir kūno skysčių tūrį. Jie dalyvauja formuojant bioelektrinius potencialus ir pernešant aminorūgštis, cukrų ir jonus per ląstelės membraną. Natris sudaro 93% visų kraujo plazmos katijonų, jo koncentracija kraujo plazmoje yra 135-145 mmol/l. Kalis daugiausia yra tarpląstelinis katijonas, jo koncentracija kraujo plazmoje yra 3,3-4,9 mmol/l.

Sveiko žmogaus, sveriančio apie 70 kg, organizme yra 150-170 g natrio. Iš jų 25-30% yra kaulų dalis ir tiesiogiai nedalyvauja medžiagų apykaitoje. Apie 70% viso organizme esančio natrio iš tikrųjų yra keičiamasis natris.

Civilizuotų šalių gyventojų kasdieniame racione yra vidutiniškai 10-12 g natrio chlorido, tačiau tikrasis žmogaus poreikis yra daug mažesnis ir artėja prie 4-7 g. Toks natrio chlorido kiekis yra įprastame maiste, todėl kyla abejonių. dėl papildomo sūdymo poreikio.

Vartojant per daug valgomosios druskos, gali padidėti organizmo skysčių kiekis, padidėti apkrova širdžiai ir inkstams. Esant tokioms sąlygoms, padidėjęs natrio, o kartu ir vandens, įsiskverbimas į kraujagyslių sienelių audinių tarpląstelinius tarpus prisideda prie jų patinimo ir sustorėjimo, taip pat kraujagyslių spindžio susiaurėjimo.

Natrio ir kalio jonų kiekio pastovumą kraujo plazmoje daugiausia palaiko inkstai. Sumažėjus natrio koncentracijai ir padidėjus kalio kiekiui, didėja natrio reabsorbcija ir mažėja kalio reabsorbcija, o kalio sekrecija inkstų kanalėliuose didėja veikiant antinksčių žievės mineralokortikoidui aldosteronui.

Sveiko žmogaus, sveriančio 70 kg, organizme yra 45-35 mmol/kg kalio. Iš jų tik 50-60 mmol yra tarpląstelinėje erdvėje, o likusi dalis kalio yra susikaupusi ląstelėse. Taigi kalis yra pagrindinis tarpląstelinis katijonas. Su amžiumi bendras kalio kiekis organizme mažėja.

Kasdienis kalio kiekis yra 60-100 mmol; Beveik tiek pat pasišalina per inkstus, o su išmatomis – tik nedaug (2%).

Fiziologinis kalio vaidmuo yra jo dalyvavimas visų tipų metabolizme, ATP sintezėje, todėl jis veikia kontraktilumą. Jo trūkumas sukelia skeleto raumenų atoniją, vidutinis perteklius padidina tonusą, o labai didelis kiekis paralyžiuoja raumenų skaidulas. Kalis sukelia vazodilataciją. Jis taip pat dalyvauja acetilcholino sintezėje, cholinesterazės sunaikinime ir todėl veikia sinapsinį sužadinimo perdavimą. Kartu su kitais jonais jis suteikia ląstelei galimybę sužadinti.

Chloras yra antras tarpląstelinis anijonas po natrio. Jo koncentracija tarpląsteliniame skystyje ir plazmoje yra 103-110 mmol/l. Bendras chloro kiekis organizme yra apie 30 mmol/kg. Nemaža dalis chloro rasta tik skrandžio gleivinės ląstelėse. Būtent tai yra rezervas druskos rūgšties sintezei skrandžio sultyse, susijungiant su vandenilio jonais, kuriuos iš kraujo išskiria gleivinės ląstelės ir pašalina į skrandžio spindį.

Normalus kalcio kiekis plazmoje yra 2,1-2,6 mmol/l. Iš jų 50% yra susiję su plazmos baltymais (ypač albuminu), 10% yra tirpių kompleksų dalis, 40% yra laisvos jonizuotos formos, o tai labiausiai domina klinikiniu požiūriu.

Fiziologiškai aktyvūs yra tik laisvieji Ca 2+ jonai, todėl metabolizmo reguliavimas nukreiptas į pastovios ne bendrojo kalcio, o tik jo fiziologiškai aktyvios frakcijos koncentracijos plazmoje palaikymą.

Didžiausią funkcinį aktyvumą turi kalcio jonai, susieti su fosforo jonais. Kalcis aktyviai dalyvauja sužadinimo, sinaptinio perdavimo, raumenų susitraukimo, širdies veiklos procesuose, dalyvauja oksidaciniame angliavandenių ir riebalų fosforilinimo procese, kraujo krešėjimo procese, veikia ląstelių membranų pralaidumą, sudaro kaulų skeleto struktūrinį pagrindą. . Didelė dalis tarpląstelinio kalcio yra endoplazminiame tinkle (T rezervuaruose).

Pagrindinis vaidmuo reguliuojant plazmos kalcio ir kaulų kalcio pusiausvyrą priklauso prieskydinių liaukų hormonui (paratirinui).

Vartojant maistą, kuriame yra daug kalcio, didžioji jo dalis išsiskiria per žarnyną dėl kritulių pagrindinėje žarnyno aplinkoje netirpių junginių pavidalu.

Fosforas į organizmą daugiausia patenka su pieno, mėsos, žuvies ir ankštinių augalų produktais. Jo koncentracija kraujo serume yra 0,81-1,45 mmol/l. Fosforo paros poreikis yra maždaug 1,2 g, nėščioms ir žindančioms moterims - iki 1,6-1,8 g.Fosforas yra tarpląstelinio skysčio, didelės energijos junginių, audinių kvėpavimo ir glikolizės kofermentų anijonas. Netirpūs kalcio fosfatai yra pagrindinė mineralinė kaulų sudedamoji dalis, suteikianti jiems tvirtumo ir kietumo. Fosforo rūgšties druskos ir jos esteriai yra buferinių sistemų komponentai, palaikantys audinių rūgščių-šarmų būseną.

Geležis yra būtina deguonies transportavimui ir oksidacinėms reakcijoms, nes ji yra hemoglobino ir mitochondrijų citochromų dalis. Jo koncentracija kraujyje kartu su transportuojančiu baltymu transferinu paprastai yra 1,0-1,5 mg/l. Vyrams paros geležies poreikis yra 10 mg, vaisingo amžiaus moterims dėl menstruacinio kraujo netekimo ši vertė yra daug didesnė ir artėja prie 18 mg. Nėščioms ir žindančioms moterims, atsižvelgiant į vaiko kūno poreikius, šis parametras artėja prie atitinkamai 33 ir 38 mg. Geležies yra mėsoje, kepenyse, ankštiniuose augaluose, grikių ir sorų grūduose. Nepakankamas geležies suvartojimas organizme yra dažnas reiškinys. Taigi 10-30% vaisingo amžiaus moterų serga geležies stokos anemija.

Jodas yra vienintelis žinomas mikroelementas, dalyvaujantis hormonų molekulių kūrime. Jodo šaltiniai yra jūros augalai ir jūros žuvis, mėsa ir pieno produktai. Jodo koncentracija kraujo plazmoje yra 10-15 mcg/l. Dienos poreikis yra 100-150 mcg, nėščioms ir žindančioms moterims - 180-200 mcg. Iki 90% kraujyje cirkuliuojančio organinio jodo gaunama iš tiroksino ir trijodtironino. Nepakankamas jodo suvartojimas organizme gali sukelti skydliaukės veiklos sutrikimus.

Fluoras apsaugo dantis nuo karieso. Dienos fluoro poreikis yra 0,5-1,0 mg. Į organizmą patenka su geriamuoju vandeniu, žuvimi, riešutais, kepenimis, mėsa, avižų produktais. Manoma, kad jis blokuoja mikroelementus, reikalingus bakterijų fermentų aktyvavimui. Fluoras skatina kraujodarą, imunines reakcijas, neleidžia vystytis senatvinei osteoporozei.

Magnis yra viduląstelinis katijonas (Mg 2+), kurio organizme yra 30 mmol/kg kūno svorio. Magnio koncentracija kraujo plazmoje yra 0,65-1,10 mmol/l. Jo paros poreikis yra apie 0,4 g Magnis yra daugelio viduląstelinių procesų, ypač susijusių su angliavandenių apykaita, katalizatorius. Mažina nervų sistemos jaudrumą ir griaučių raumenų susitraukimo aktyvumą, padeda išsiplėsti kraujagysles, mažina širdies susitraukimų dažnį ir kraujospūdį.

Mineralai - tai vienas iš svarbiausių mūsų mitybos komponentų, be jų neįmanomas teisingas gyvybinių procesų tekėjimas organizme, jie užtikrina teisingą visų žmogaus audinių ir, žinoma, raumenų audinio cheminės struktūros formavimąsi. Visi mineralai, esantis mūsų organizme, gali būti skirstomas į makroelementus ir mikroelementus.

Makroelementai– mineralinės medžiagos, kurių organizme yra gana dideliais kiekiais, yra: geležis, kalcis, natris, fosforas, magnis, kalis, siera, chloras.

Mikroelementai– mineralinės medžiagos, kurių organizme yra gana mažais kiekiais, yra: cinkas, manganas, varis, fluoras, chromas, nikelis, kobaltas ir kt.

Medžiagos	Vieta ir transformacija	Savybės
Azoto junginiai	Augalų ląstelėse amonio ir nitratų jonai redukuojami ir įtraukiami į aminorūgščių sintezę. Gyvūnams aminorūgštys yra naudojamos jų pačių baltymams gaminti. Kai organizmai miršta, jie įtraukiami į medžiagų ciklą laisvojo azoto pavidalu.	Sudėtyje yra baltymų, aminorūgščių, nukleino rūgščių (DNR, RNR) ir ATP
Fosforo junginiai	Fluoro druskos (fosfatai), esančios dirvožemyje, ištirpsta augalų šaknų sekretuose ir yra absorbuojamos. Kai organizmai miršta, fosforo rūgšties likučiai mineralizuojasi ir susidaro druskos.	Jie yra visų membraninių struktūrų dalis; nukleorūgštys, DNR, RNR, ATP, audinių fermentai (kaulai)
Kalio junginiai	Kalis randamas visose ląstelėse kalio jonų pavidalu, kurių koncentracija yra daug didesnė nei aplinkoje. Po mirties jis grįžta į aplinką kalio jonų pavidalu.	Ląstelės „kalio pompa“ skatina prasiskverbimą per membraną. Suaktyvina gyvybinę ląstelės veiklą, sužadinimo ir impulsų laidumą.
Kalcio junginiai	Kalcis yra ląstelėse jonų ir druskos kristalų pavidalu.	Augalų ląstelėse sudaro tarpląstelinę medžiagą ir kristalus. Dalis kaulų, kriauklių, kalkingų griaučių

Ląstelės gyvybinei veiklai būdingi joje nuolat vykstantys medžiagų apykaitos procesai, o citoplazma selektyviai reaguoja į įvairių aplinkos veiksnių įtaką. Difuzijos ir osmoso procesai vaidina svarbų vaidmenį absorbuojant ir išskiriant medžiagas. Dėl transportavimo per pralaidžią membraną selektyvumas lemia osmosinių reiškinių atsiradimą ląstelėje. Osmosinis vadiname reiškinius, vykstančius sistemoje, susidedančioje iš dviejų tirpalų, atskirtų pusiau pralaidžia membrana. Augalų ląstelėje pusiau pralaidžių plėvelių vaidmenį atlieka: plazmolema – membrana, skirianti citoplazmą ir tarpląstelinę aplinką, ir tonoplastas – membrana, skirianti citoplazmą ir ląstelės sultis, kuri yra vakuolės turinys.

Osmosas - vandens difuzija per pusiau pralaidžią membraną iš mažos tirpių koncentracijos tirpalo į didelės tirpių koncentracijos tirpalą. Slėgis, kuriam esant sustoja skysčio difuzija, vadinamas osmoso slėgis. Jei tirpalo osmosinis slėgis yra didesnis už tiriamo skysčio slėgį, tirpalas vadinamas hipertenzija; jei mažiau - hipotoninis, jei tas pats - izotoninis.

Augalų ląstelių turgoras. Jei suaugusių augalų ląsteles (kaip audinio dalį, pavyzdžiui, epidermį) pastatysite hipotoninėmis sąlygomis, jos nesprogs, nes kiekviena augalo ląstelė yra apsupta daugiau ar mažiau storos ląstelės sienelės. Jis tarnauja kaip standi struktūra, kuri neleidžia įeinančiam vandeniui suplėšyti ląstelės. Jei ląstelės sienelė ir plazminė membrana galėtų išsitempti, vanduo patektų į ląstelę tol, kol išsilygintų osmosiškai aktyvių medžiagų koncentracija ląstelės išorėje ir viduje. Realiai ląstelės sienelė yra tvirta, neištįsusi struktūra, o hipotoninėmis sąlygomis į ląstelę patekęs vanduo spaudžia ląstelės sienelę, stipriai prispausdamas prie jos plazmalemą. Protoplasto slėgis iš vidaus į ląstelės sienelę vadinamas turgoriškas spaudimas. Augalų ląstelės turi drebulys. Turgoro slėgis neleidžia tolesniam vandens patekimui į ląstelę. Ląstelės vidinės įtampos būsena dėl didelio vandens kiekio ir besivystančio ląstelės turinio slėgio jos membranoje vadinama turgoras.

Neorganiniai jonai arba mineralai organizme atlieka šias funkcijas:

1. Bioelektrinė funkcija.Ši funkcija yra susijusi su potencialų skirtumo atsiradimu ląstelių membranose. Jonų koncentracijos gradientas abiejose membranos pusėse sukuria apie 60-80 mV potencialą skirtingose ​​ląstelėse. Vidinė ląstelės membranos pusė yra neigiamai įkrauta, palyginti su išorine. Kuo didesnis membranos elektrinis potencialas, tuo didesnis baltymų kiekis ir jo jonizacija (neigiamas krūvis) ląstelės viduje ir katijonų koncentracija už ląstelės ribų (Na + ir K + jonų difuzija per membraną į ląstelę yra apsunkinta). ). Ši neorganinių jonų funkcija naudojama ypač jaudinamų ląstelių (nervų, raumenų) funkcijoms reguliuoti ir nerviniams impulsams atlikti.

2. Osmosinė funkcija Naudojamas osmosiniam slėgiui reguliuoti. Gyva ląstelė paklūsta izosmopoliškumo dėsniui: visose kūno aplinkose, tarp kurių vyksta laisvi vandens mainai, susidaro vienodas osmosinis slėgis. Jei tam tikroje terpėje jonų skaičius didėja, tada vanduo veržiasi paskui juos, kol susidaro nauja pusiausvyra ir naujas osmosinio slėgio lygis.

3. Struktūrinė funkcija dėl metalų kompleksuojančių savybių. Metalų jonai sąveikauja su anijoninėmis baltymų grupėmis, nukleino rūgštimis ir kitomis makromolekulėmis ir taip kartu su kitais veiksniais užtikrina tam tikrų šių molekulių konformacijų palaikymą. Kadangi biopolimerų biologinis aktyvumas priklauso nuo jų konformacijų, normalus jų funkcijų įgyvendinimas baltymais, netrukdomas nukleorūgštyse esančios informacijos įgyvendinimas, supramolekulinių kompleksų susidarymas, tarpląstelinių struktūrų susidarymas ir kiti procesai neįsivaizduojami be jų dalyvavimo. katijonai ir anijonai.

4. Reguliavimo funkcija yra tai, kad metalų jonai yra fermentų aktyvatoriai ir taip reguliuoja cheminių transformacijų greitį ląstelėje. Tai yra tiesioginis katijonų reguliavimo poveikis. Netiesiogiai metalo jonai dažnai reikalingi kitam reguliatoriui, pavyzdžiui, hormonui, veikti. Pateiksime kelis pavyzdžius. Aktyvios insulino formos susidarymas neįmanomas be cinko jonų. Tretinę RNR struktūrą daugiausia lemia tirpalo joninis stiprumas, o katijonai, tokie kaip Cr 2+, Ni 2+, Fe 2+, Zn 2+, Mn 2+ ir kiti, tiesiogiai dalyvauja formuojant spiralę. nukleorūgščių struktūra. Mg 2+ jonų koncentracija turi įtakos tokios supramolekulinės struktūros kaip ribosomų susidarymui.

5. Transportavimo funkcija pasireiškia tam tikrų metalų (kaip metaloproteinų dalies) dalyvavimu elektronų ar paprastų molekulių pernešime. Pavyzdžiui, geležies ir vario katijonai yra citochromų, kurie yra elektronų nešiotojai kvėpavimo grandinėje, dalis, o hemoglobine esanti geležis suriša deguonį ir dalyvauja jo pernešime.

6. Energinė funkcija susijęs su fosfatų anijonų panaudojimu formuojant ATP ir ADP (ATP yra pagrindinis gyvų organizmų energijos nešėjas).

7. Mechaninė funkcija. Pavyzdžiui, Ca +2 katijonas ir fosfato anijonas yra kaulų hidroksilapatito ir kalcio fosfato dalis ir lemia jų mechaninį stiprumą.

8. Sintetinė funkcija. Daug neorganinių jonų naudojama sudėtingų molekulių sintezei. Pavyzdžiui, jodo jonai I¯ dalyvauja jodotironinų sintezėje skydliaukės ląstelėse; anijonas (SO 4) 2- - esterių-sieros junginių sintezėje (kenksmingų organinių alkoholių ir rūgščių neutralizavimo metu organizme). Selenas svarbus apsaugos nuo toksinio peroksido poveikio mechanizme. Jis sudaro selenocisteiną, cisteino analogą, kuriame seleno atomai pakeičia sieros atomus. Selenocisteinas yra fermento glutationo peroksidazės komponentas, kuris katalizuoja vandenilio peroksido redukciją glutationu (tripeptidas - γ-glutamil-cisteinilglicinas)

Svarbu pažymėti, kad tam tikrose ribose galimas kai kurių jonų pakeičiamumas. Jei yra metalo jono trūkumas, jį galima pakeisti kitu metalo jonu, kuris yra panašus fizikinėmis ir cheminėmis savybėmis bei jonų spinduliu. Pavyzdžiui, natrio jonas pakeičiamas ličio jonu; kalcio jonas – stroncio jonas; molibdeno jonas - vanadžio jonų; geležies jonas - kobalto jonai; kartais magnio jonai - mangano jonai.

Dėl to, kad mineralai aktyvina fermentų veikimą, jie veikia visus medžiagų apykaitos aspektus. Panagrinėkime, kaip nukleorūgščių, baltymų, angliavandenių ir lipidų metabolizmas priklauso nuo tam tikrų neorganinių jonų buvimo.

Panašūs straipsniai