Образование кристаллов льда в клетках может приводить к их повреждению и гибели. Известно, что растворы разных веществ замерзают при более низкой температуре, чем чистая вода. Поэтому некоторые организмы накапливают в своих тканях вещества, предотвращающие замерзание и образование кристаллов льда. Так, лягушки способны оживать после вмерзания в лед. Это обеспечивается повышенным содержанием в их клетках глюкозы и некоторых других веществ.
§ 8 Минеральные вещества и их роль в клетке
1- Какие вещества называются минеральными? 2. Какой процесс называется диссоциацией? 3. Что такое ионы?
Минеральные вещества клетки. Большая часть минеральных веществ клетки находится в виде солей, диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии.
В цитоплазме практически любой клетки имеются кристаллические включения, состоящие, как правило, из слаборастворимых солей кальция и фосфора. Кроме них могут содержаться двуокись кремния и другие неорганические вещества. Они используются для образования опорных структур клетки (например, минеральный скелет радиолярий) и организма: минерального вещества костной ткани (соли кальция и фосфора), раковин моллюсков (соли кальция), хитина (соли кальция) и др.
Неорганические ионы, имеющие немаловажное значение для обеспечения процессов жизнедеятельности клетки, представлены ка-тионами (К+, Na+, Са2+, Mg2+, NH+) и анионами (Cl~, HPOf", H^Oj, НСОд, NOg, РО|", СО|") минеральных солей. Концентрация катионов и анионов в клетке и в окружающей ее среде различна. В результате образуется разность потенциалов между содержимым клетки и окру-жающей ее средой, обеспечивающая такие важные процессы, как раз-дражимость и передача возбуждения по нерву или мышце.
По своей реакции растворы могут быть кислыми, основными и нейтральными. Кислотность или основность раствора определяется концентрацией в нем ионов Н+. Эту концентрацию выражают при по-мощи водородного показателя — рН («пэ-аш»). Нейтральной реакции жидкости отвечает рН =7,0, кислой реакции — рН < 7,0 и основной — рН > 7,0. Протяженность шкалы рН — от 0 до 14,0.
поддерживается благодаря буферным свойствам их содержимого. Бу-ферным называют раствор, содержащий смесь какой-либо слабой кислоты и ее растворимой соли. Когда кислотность (концентрация ионов Н+) увеличивается, свободные анионы, источником которых является соль, легко соединяются со свободными ионами Н+ и удаляют их из раствора. Когда кислотность снижается, высвобождаются дополнительные ионы Н+. Так в буферном растворе поддерживается относительно постоянная концентрация ионов Н+. Некоторые органические соединения, в частности белки, также имеют буферные свойства.
Являясь компонентами буферных систем организма, ионы оп-ределяют их свойства — способность поддерживать рН на постоянном уровне (близко к нейтральной реакции), несмотря на то что в процессе обмена веществ непрерывно образуются кислые и щелочные продукты. Так, фосфатная буферная система млекопитающих, состоящая из НРО|" и Н2РС>4, поддерживает рН внутриклеточной жидкости в пределах 6,9—7,4. Главной буферной системой внеклеточной среды (плазмы крови) служит бикарбонатная система, состоящая из Н2С03 и HCOj и поддерживающая рН на уровне 7,4.
Соединения азота, фосфора, кальция и другие неорганические вещества используются для синтеза органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и др.).
Ионы некоторых металлов (Mg, Са, Fe, Zn, Си, Mn, Mo, Вг, Со) яв-
активируют их. Например, ион Fe входит в состав гемоглобина крови, ион Zn — гормона инсулина. При их недостатке нарушаются важнейшие процессы жизнедеятельности клетки.
Буферная система.
1 1. В каком виде минеральные вещества представлены в живых организмах?
2. Какова роль неорганических ионов в клетке?
3. Какова роль ионов в буферных системах организма?
4. Почему недостаток или отсутствие ионов некоторых металлов приводит к нарушению жизнедеятельности клеток?
Важную роль для жизнедеятельности организмов играют неорганические кислоты и их соли. Так, соляная кислота входит в состав желудочного сока и создает условия для переваривания белков пищи. Остатки серной кислоты способствуют выведению из организма нерастворимых в воде веществ.
|