Bunky obsahujú anorganické a organické látky (zlúčeniny).

Anorganické látky bunky- to je voda, rôzne minerálne soli, oxid uhličitý, kyseliny a zásady.

Voda je základnou zložkou obsahu živej bunky. Voda dodáva bunke elasticitu a objem, zabezpečuje konzistenciu zloženia, podieľa sa na chemických reakciách a na stavbe organických molekúl a umožňuje priebeh všetkých životne dôležitých procesov bunky. Voda je rozpúšťadlom pre chemikálie, ktoré sa pohybujú do a von z bunky.

Voda(oxid vodíka, H 2 O) je priehľadná kvapalina, ktorá je bezfarebná (v malých objemoch), zápachu a chuti. V prírodných podmienkach obsahuje rozpustené látky (soli, plyny). Voda má kľúčový význam v živote buniek a živých organizmov, pri tvorbe klímy a počasia.

Množstvo vody v bunke sa pohybuje od 60 do 95 % z celkovej hmoty. Úloha vody v bunke je určená jej jedinečnými chemickými a fyzikálnymi vlastnosťami spojenými s malou veľkosťou molekúl, ich polaritou a schopnosťou vytvárať vodíkové väzby.

Voda ako súčasť biologických systémov

• Voda je univerzálnym rozpúšťadlom pre polárne látky - soli, cukry, kyseliny atď. Zvyšuje ich reaktivitu, preto väčšina chemických reakcií v bunke prebieha vo vodných roztokoch.
• Nepolárne látky sú nerozpustné vo vode (nevznikajú vodíkové väzby). Hydrofóbne látky, ktoré sa navzájom priťahujú, vytvárajú v prítomnosti vody rôzne komplexy (napríklad biologické membrány).
• Vysoké špecifické teplo vody (t.j. absorpcia veľkého množstva energie na rozbitie vodíkových väzieb) zabezpečuje udržiavanie tepelnej rovnováhy organizmu pri zmenách teploty okolia.
• Vysoké výparné teplo (schopnosť molekúl odviesť značné množstvo tepla pri ochladzovaní tela) zabraňuje prehriatiu organizmu.
• Vysoké povrchové napätie zabezpečuje pohyb roztokov cez tkanivá.
• Voda zabezpečuje odstraňovanie produktov látkovej premeny.
• V rastlinách voda udržiava bunkový turgor u niektorých živočíchov plní podporné funkcie (hydrostatický skelet).
• Voda je súčasťou rôznych biologických tekutín (krv, sliny, hlien, žlč, slzy, spermie, synoviálna a pleurálna tekutina atď.).

Molekula vody má uhlový tvar: atómy vodíka zvierajú s kyslíkom uhol približne 104,5°.

V dôsledku vysokej elektronegativity atómu kyslíka je väzba O–H polárna. Atómy vodíka nesú čiastočne kladný náboj a atómy kyslíka čiastočne záporný náboj.

Dipól vytvára okolo seba magnetické pole na veľké vzdialenosti v porovnaní s jeho veľkosťou.

Keď sa voda vyparuje, prerušenie vodíkových väzieb vyžaduje veľa energie.

V bunke sú okrem vody zastúpené anorganické látky minerálne soli.

Minerálne soli tvoria len 1-1,5 % celkovej bunkovej hmoty, no ich úloha je významná. V rozpustenej forme sú nevyhnutným médiom pre chemické procesy, ktoré určujú život bunky.

Bunky obsahujú veľa rôznych soli. Živočíchy pomocou vylučovacej sústavy odstraňujú prebytočné soli z tela, v rastlinách sa hromadia a kryštalizujú v rôznych organelách alebo vo vakuolách. Najčastejšie ide o vápenaté soli. Ich tvar v rastlinných bunkách môže byť rôzny: ihličky, kosoštvorce, kryštály – jednotlivé alebo zrastené (drúzy).

Molekuly soli vo vodnom roztoku sa rozkladajú na katióny a anióny. Najdôležitejšie sú katióny (K +, Na +, Ca 2+, Mg +, NH 4 +) a anióny (Cl -, H 2 P0 4 -, HP0 4 2-, HC0 3 -, NO 3 -, SO 4 2 -).

Koncentrácia rôznych iónov sa líši v rôznych častiach bunky, ako aj v bunke a prostredí. Koncentrácia sodíkových iónov je vždy vyššia mimo bunky a koncentrácia iónov draslíka a horčíka je vždy vyššia vo vnútri bunky. Rozdiel medzi množstvami katiónov a aniónov vo vnútri bunky a na jej povrchu zabezpečuje aktívny prenos látok cez membránu.

Tlmiace vlastnosti cytoplazmy – schopnosť bunky udržiavať určitú koncentráciu vodíkových iónov v podmienkach neustálej tvorby kyslých a zásaditých látok počas metabolizmu – závisia od koncentrácie solí vo vnútri bunky.

Anióny kyseliny fosforečnej vytvárajú fosfátový tlmivý systém, ktorý udržuje pH vnútrobunkového prostredia tela na hodnote 6,9.

Kyselina uhličitá a jej anióny tvoria bikarbonátový tlmivý systém, ktorý udržiava pH extracelulárneho prostredia (krvnej plazmy) na hodnote 7,4.

Niektoré ióny sa podieľajú na aktivácii enzýmov, tvorbe osmotického tlaku v bunke, na procesoch svalovej kontrakcie, zrážania krvi a pod. Pre syntézu dôležitých organických látok je potrebný rad katiónov a aniónov.

Učebnica pre ročníky 10-11

Sekcia I. Bunka - jednotka živých vecí
Kapitola I. Chemické zloženie bunky

Živé organizmy obsahujú veľké množstvo chemických prvkov. Tvoria dve triedy zlúčenín – organické a anorganické. Chemické zlúčeniny, ktorých základom sú atómy uhlíka, tvoria charakteristický znak živých vecí. Tieto zlúčeniny sa nazývajú organické. Organické zlúčeniny sú mimoriadne rozmanité, ale iba štyri triedy z nich majú univerzálny biologický význam: proteíny, nukleové kyseliny, sacharidy a lipidy.

§ 1. Anorganické zlúčeniny

Biologicky dôležité chemické prvky. Z viac ako 100 nám známych chemických prvkov je asi 80 zahrnutých v živých organizmoch a len o 24 je známe, aké funkcie v bunke vykonávajú. Súbor týchto prvkov nie je náhodný. Život vznikol vo vodách Svetového oceánu a živé organizmy pozostávajú predovšetkým z tých prvkov, ktoré tvoria zlúčeniny ľahko rozpustné vo vode. Väčšina týchto prvkov je svetlo, ich zvláštnosťou je schopnosť vytvárať silné (kovalentné) väzby a vytvárať mnoho rôznych zložitých molekúl.

V zložení buniek ľudského tela dominuje kyslík (viac ako 60 %), uhlík (asi 20 %) a vodík (asi 10 %). Dusík, vápnik, fosfor, chlór, draslík, síra, sodík, horčík spolu tvoria asi 5 %. Zvyšných 13 prvkov tvorí najviac 0,1 %. Bunky väčšiny živočíchov majú podobné elementárne zloženie; Odlišujú sa iba bunky rastlín a mikroorganizmov. Aj tie prvky, ktoré sú v bunkách obsiahnuté v zanedbateľnom množstve, sa nedajú ničím nahradiť a sú pre život absolútne nevyhnutné. Obsah jódu v bunkách teda nepresahuje 0,01 %. Ak je ho však v pôde (a teda aj v potravinách) nedostatok, rast a vývoj detí sa oneskoruje. Obsah medi v živočíšnych bunkách nepresahuje 0,0002%. Ale s nedostatkom medi v pôde (teda v rastlinách) sa vyskytujú masívne choroby hospodárskych zvierat.

Význam bunky základného prvku je uvedený na konci tohto odseku.

Anorganické (minerálne) zlúčeniny.Živé bunky obsahujú množstvo pomerne jednoduchých zlúčenín, ktoré sa nachádzajú aj v neživej prírode – v mineráloch a prírodných vodách. Ide o anorganické zlúčeniny.

Voda je jednou z najbežnejších látok na Zemi. Pokrýva väčšinu zemského povrchu. Takmer všetky živé veci pozostávajú predovšetkým z vody. U ľudí sa obsah vody v orgánoch a tkanivách pohybuje od 20 % (v kostnom tkanive) do 85 % (v mozgu). Asi 2/3 hmotnosti človeka tvorí voda, v tele medúzy až 95% tvorí voda, dokonca aj v suchých semenách rastlín je vody 10-12%.

Voda má niektoré jedinečné vlastnosti. Tieto vlastnosti sú pre živé organizmy také dôležité, že je nemožné si predstaviť život bez tejto zlúčeniny vodíka a kyslíka.

Jedinečné vlastnosti vody určuje štruktúra jej molekúl. V molekule vody je jeden atóm kyslíka kovalentne viazaný na dva atómy vodíka (obr. 1). Molekula vody je polárna (dipól). Kladné náboje sa sústreďujú na atómy vodíka, pretože kyslík je elektronegatívny ako vodík.

Ryža. 1. Vznik vodíkových väzieb vo vode

Záporne nabitý atóm kyslíka jednej molekuly vody je priťahovaný ku kladne nabitému atómu vodíka inej molekuly za vzniku vodíkovej väzby (obrázok 1).

Sila vodíkovej väzby je približne 15-20 krát slabšia ako kovalentná väzba. Preto sa vodíková väzba ľahko preruší, čo pozorujeme napríklad pri vyparovaní vody. V dôsledku tepelného pohybu molekúl vo vode sa niektoré vodíkové väzby prerušia a iné sa vytvoria.

V kvapalnej vode sú teda molekuly mobilné, čo je dôležité pre metabolické procesy. Molekuly vody ľahko prenikajú cez bunkové membrány.

Vďaka vysokej polarite svojich molekúl je voda rozpúšťadlom pre iné polárne zlúčeniny. Vo vode sa rozpúšťa viac látok ako v akejkoľvek inej kvapaline. Preto vo vodnom prostredí bunky prebiehajú mnohé chemické reakcie. Voda rozpúšťa produkty metabolizmu a odvádza ich z bunky a tela ako celku.

Voda má vysokú tepelnú kapacitu, t.j. schopnosť absorbovať teplo s minimálnou zmenou vlastnej teploty. Vďaka tomu chráni bunku pred náhlymi zmenami teploty. Keďže na odparovanie vody sa spotrebuje veľa tepla, vyparovaním vody sa organizmy môžu chrániť pred prehriatím (napríklad pri potení).

Voda má vysokú tepelnú vodivosť. Táto vlastnosť vytvára možnosť rovnomerného rozloženia tepla medzi telesnými tkanivami.

Voda slúži ako rozpúšťadlo pre „mazivá“, ktoré sú potrebné všade tam, kde sú trecie plochy (napríklad v škárach).

Voda má maximálnu hustotu pri 4°C. Preto je ľad, ktorý má menšiu hustotu, ľahší ako voda a pláva na jej hladine, čo chráni nádrž pred zamrznutím.

Vo vzťahu k vode sú všetky bunkové látky rozdelené do dvoch skupín: hydrofilné - „milujúca voda“ a hydrofóbne – „bojí sa vody“ (z gréckeho „hydro“ – voda, „phileo“ – láska a „phobos“ – strach). .

Medzi hydrofilné látky patria látky, ktoré sú vysoko rozpustné vo vode. Sú to soli, cukry, aminokyseliny. Hydrofóbne látky sú naopak vo vode prakticky nerozpustné. Patria sem napríklad tuky.

Bunkové povrchy, ktoré oddeľujú bunku od vonkajšieho prostredia, a niektoré ďalšie štruktúry pozostávajú z vo vode nerozpustných (hydrofóbnych) zlúčenín. Vďaka tomu je zachovaná štrukturálna integrita bunky. Obrazne možno bunku znázorniť ako nádobu s vodou, kde prebiehajú biochemické reakcie zabezpečujúce život. Steny tejto nádoby sú nerozpustné vo vode. Sú však schopné selektívne prenikať do zlúčenín rozpustných vo vode.

Okrem vody z anorganických látok bunky treba spomenúť soli, čo sú iónové zlúčeniny. Sú tvorené katiónmi draslíka, sodíka, horčíka a iných kovov a aniónmi kyseliny chlorovodíkovej, uhličitej, sírovej a fosforečnej. Keď takéto soli disociujú, v roztokoch sa objavujú katióny (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ atď.) a anióny (CI -, HCO 3 -, HS04 - atď.). Koncentrácia iónov na vonkajšom povrchu bunky je odlišná od ich koncentrácie na vnútornom povrchu. Rôzny počet iónov draslíka a sodíka na vnútornom a vonkajšom povrchu bunky vytvára rozdiel v náboji na membráne. Na vonkajšom povrchu bunkovej membrány je veľmi vysoká koncentrácia sodných iónov a na vnútornom povrchu je veľmi vysoká koncentrácia draselných iónov a nízka koncentrácia sodíka. V dôsledku toho sa medzi vnútorným a vonkajším povrchom bunkovej membrány vytvorí potenciálny rozdiel, ktorý spôsobí prenos vzruchu pozdĺž nervu alebo svalu.

Ióny vápnika a horčíka sú aktivátormi mnohých enzýmov a ich nedostatok narúša životne dôležité procesy v bunkách. Anorganické kyseliny a ich soli plnia v živých organizmoch množstvo dôležitých funkcií. Kyselina chlorovodíková vytvára v žalúdku zvierat a ľudí a v špeciálnych orgánoch hmyzožravých rastlín kyslé prostredie, čím urýchľuje trávenie potravinových bielkovín. Zvyšky kyseliny fosforečnej (H 3 P0 4), ktoré spájajú množstvo enzýmov a iných bunkových proteínov, menia svoju fyziologickú aktivitu. Zvyšky kyseliny sírovej, spájajúce cudzorodé látky nerozpustné vo vode, im prepožičiavajú rozpustnosť a prispievajú tak k ich odstraňovaniu z buniek a organizmov. Sodné a draselné soli kyseliny dusnej a fosforečnej, vápenatá soľ kyseliny sírovej slúžia ako dôležité zložky minerálnej výživy rastlín, aplikujú sa do pôdy ako hnojivá na kŕmenie rastlín. Význam chemických prvkov pre bunku je podrobnejšie uvedený nižšie.

Biologicky dôležité chemické prvky bunky

1. Aká je biologická úloha vody v bunke?
2. Aké ióny sú obsiahnuté v bunke? Aká je ich biologická úloha?
3. Akú úlohu hrajú katióny obsiahnuté v bunke?

Chemické látky prvýkrát klasifikoval na konci 9. storočia arabský vedec Abu Bakr al-Razi. Na základe pôvodu látok ich rozdelil do troch skupín. V prvej skupine pridelil miesto minerálnym látkam, v druhej rastlinným látkam a v tretej živočíšnym látkam.

Táto klasifikácia bola predurčená trvať takmer tisícročie. Až v 19. storočí vznikli dve z týchto skupín – organické a anorganické látky. Chemické látky oboch typov sú postavené vďaka deväťdesiatim prvkom zahrnutým v tabuľke D.I.

Skupina anorganických látok

Medzi anorganickými zlúčeninami sa rozlišujú jednoduché a zložité látky. Do skupiny jednoduchých látok patria kovy, nekovy a vzácne plyny. Komplexné látky predstavujú oxidy, hydroxidy, kyseliny a soli. Všetky anorganické látky môžu byť vyrobené z akýchkoľvek chemických prvkov.

Skupina organických látok

Zloženie všetkých organických zlúčenín nevyhnutne zahŕňa uhlík a vodík (to je ich zásadný rozdiel od minerálnych látok). Látky tvorené C a H sa nazývajú uhľovodíky – najjednoduchšie organické zlúčeniny. Uhľovodíkové deriváty obsahujú dusík a kyslík. Na druhej strane sú klasifikované do zlúčenín obsahujúcich kyslík a dusík.

Skupinu látok obsahujúcich kyslík predstavujú alkoholy a étery, aldehydy a ketóny, karboxylové kyseliny, tuky, vosky a sacharidy. Zlúčeniny obsahujúce dusík zahŕňajú amíny, aminokyseliny, nitrozlúčeniny a proteíny. Pre heterocyklické látky je pozícia dvojaká - v závislosti od štruktúry môžu patriť k obom typom uhľovodíkov.

Bunkové chemikálie

Existencia buniek je možná, ak obsahujú organické a anorganické látky. Umierajú, keď im chýba voda a minerálne soli. Bunky odumierajú, ak sú vážne ochudobnené o nukleové kyseliny, tuky, sacharidy a bielkoviny.

Sú schopné normálneho života, ak obsahujú niekoľko tisíc zlúčenín organickej a anorganickej povahy, ktoré sú schopné vstúpiť do mnohých rôznych chemických reakcií. Biochemické procesy prebiehajúce v bunke sú základom jej životnej aktivity, normálneho vývoja a fungovania.

Chemické prvky, ktoré nasýtia bunku

Bunky živých systémov obsahujú skupiny chemických prvkov. Sú obohatené o makro-, mikro- a ultra-mikroprvky.

• Makroprvky sú primárne zastúpené uhlíkom, vodíkom, kyslíkom a dusíkom. Tieto anorganické látky bunky tvoria takmer všetky jej organické zlúčeniny. Zahŕňajú aj životne dôležité prvky. Bunka nie je schopná žiť a rozvíjať sa bez vápnika, fosforu, síry, draslíka, chlóru, sodíka, horčíka a železa.
• Skupinu mikroprvkov tvoria zinok, chróm, kobalt a meď.
• Ultramikroelementy sú ďalšou skupinou predstavujúcou najdôležitejšie anorganické látky bunky. Skupinu tvoria zlato a striebro, ktoré majú baktericídny účinok, a ortuť, ktorá zabraňuje spätnému vstrebávaniu vody, ktorá vypĺňa obličkové tubuly a ovplyvňuje enzýmy. Zahŕňa aj platinu a cézium. Určitú úlohu v ňom zohráva selén, ktorého nedostatok vedie k rôznym druhom rakoviny.

Voda v bunke

Význam vody, bežnej látky na Zemi pre život buniek, je nepopierateľný. Rozpúšťajú sa v ňom mnohé organické a anorganické látky. Voda je úrodné prostredie, kde prebieha neskutočné množstvo chemických reakcií. Je schopný rozpúšťať produkty rozkladu a metabolizmu. Vďaka nemu odpad a toxíny opúšťajú bunku.

Táto kvapalina má vysokú tepelnú vodivosť. To umožňuje rovnomerné šírenie tepla po telesných tkanivách. Má výraznú tepelnú kapacitu (schopnosť absorbovať teplo pri minimálnej zmene vlastnej teploty). Táto schopnosť zabraňuje náhlym zmenám teploty v bunke.

Voda má mimoriadne vysoké povrchové napätie. Vďaka nej sa rozpustené anorganické látky, podobne ako organické, ľahko pohybujú tkanivami. Mnohé malé organizmy, využívajúce vlastnosť povrchového napätia, sa zdržiavajú na vodnej hladine a voľne sa po nej kĺžu.

Turgor rastlinných buniek závisí od vody. U niektorých druhov živočíchov sa s podpornou funkciou vyrovnáva voda a nie iné anorganické látky. Biológia identifikovala a študovala zvieratá s hydrostatickou kostrou. Patria sem zástupcovia ostnatokožcov, okrúhlych a annelidov, medúz a morských sasaniek.

Nasýtenie buniek vodou

Pracovné bunky sú naplnené vodou z 80% ich celkového objemu. Kvapalina v nich existuje vo voľnej a viazanej forme. Molekuly bielkovín sa pevne viažu na viazanú vodu. Obklopené vodnou škrupinou sú od seba izolované.

Molekuly vody sú polárne. Tvoria vodíkové väzby. Voda má vďaka vodíkovým mostíkom vysokú tepelnú vodivosť. Viazaná voda umožňuje bunkám odolávať nízkym teplotám. Voľná ​​voda predstavuje 95 %. Podporuje rozpúšťanie látok zapojených do bunkového metabolizmu.

Vysoko aktívne bunky v mozgovom tkanive obsahujú až 85 % vody. Svalové bunky sú zo 70 % nasýtené vodou. Menej aktívne bunky, ktoré tvoria tukové tkanivo, potrebujú 40 % vody. Nielenže rozpúšťa anorganické chemikálie v živých bunkách, je kľúčovým účastníkom hydrolýzy organických zlúčenín. Pod jeho vplyvom sa organické látky rozkladajú na prechodné a konečné látky.

Význam minerálnych solí pre bunku

Minerálne soli sú v bunkách zastúpené katiónmi draslíka, sodíka, vápnika, horčíka a aniónmi HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -. Správne pomery aniónov a katiónov vytvárajú kyslosť potrebnú pre život buniek. Mnohé bunky si udržiavajú mierne zásadité prostredie, ktoré zostáva prakticky nezmenené a zabezpečuje ich stabilné fungovanie.

Koncentrácia katiónov a aniónov v bunkách je odlišná od ich pomeru v medzibunkovom priestore. Dôvodom je aktívna regulácia zameraná na transport chemických zlúčenín. Tento priebeh procesov určuje stálosť chemického zloženia v živých bunkách. Po bunkovej smrti sa koncentrácia chemických zlúčenín v medzibunkovom priestore a cytoplazme dostane do rovnováhy.

Anorganické látky v chemickej organizácii bunky

Chemické zloženie živých buniek neobsahuje žiadne špeciálne prvky charakteristické len pre ne. To určuje jednotu chemického zloženia živých a neživých predmetov. Anorganické látky v zložení bunky zohrávajú obrovskú úlohu.

Síra a dusík pomáhajú pri tvorbe bielkovín. Fosfor sa podieľa na syntéze DNA a RNA. Horčík je dôležitou zložkou enzýmov a molekúl chlorofylu. Meď je nevyhnutná pre oxidačné enzýmy. Železo je centrom molekuly hemoglobínu, zinok je súčasťou hormónov produkovaných pankreasom.

Význam anorganických zlúčenín pre bunky

Zlúčeniny dusíka premieňajú proteíny, aminokyseliny, DNA, RNA a ATP. V rastlinných bunkách sa amónne ióny a dusičnany počas redoxných reakcií premieňajú na NH2 a zapájajú sa do syntézy aminokyselín. Živé organizmy využívajú aminokyseliny na tvorbu vlastných bielkovín potrebných na stavbu tela. Po smrti organizmov prúdia proteíny do kolobehu látok počas ich rozpadu, dusík sa uvoľňuje vo voľnej forme.

Anorganické látky, ktoré obsahujú draslík, zohrávajú úlohu „pumpy“. Vďaka „draselnej pumpe“ prenikajú cez membránu do buniek látky, ktoré súrne potrebujú. Zlúčeniny draslíka vedú k aktivácii bunkovej aktivity, vďaka čomu sa vykonávajú excitácie a impulzy. Koncentrácia iónov draslíka v bunkách je na rozdiel od prostredia veľmi vysoká. Po smrti živých organizmov ióny draslíka ľahko prechádzajú do prirodzeného prostredia.

Látky obsahujúce fosfor prispievajú k tvorbe membránových štruktúr a tkanív. V ich prítomnosti sa tvoria enzýmy a nukleové kyseliny. Rôzne vrstvy pôdy sú v rôznej miere nasýtené soľami fosforu. Koreňové sekréty rastlín, ktoré rozpúšťajú fosfáty, ich absorbujú. Po smrti organizmov zostávajúce fosfáty podliehajú mineralizácii a menia sa na soli.

Anorganické látky obsahujúce vápnik prispievajú k tvorbe medzibunkových látok a kryštálov v rastlinných bunkách. Vápnik z nich preniká do krvi a reguluje proces zrážania krvi. Vďaka nej sa v živých organizmoch tvoria kosti, lastúry, vápenaté kostry, koralové polypy. Bunky obsahujú vápenaté ióny a kryštály jeho solí.

Bunka

Z hľadiska koncepcie živých systémov podľa A. Lehningera.

Živá bunka je izotermický systém organických molekúl schopných samoregulácie a sebareprodukcie, získavaním energie a zdrojov z prostredia.

V bunke prebieha veľké množstvo sekvenčných reakcií, ktorých rýchlosť si bunka sama reguluje.

Bunka sa udržiava v stacionárnom dynamickom stave, ďaleko od rovnováhy s prostredím.

Bunky fungujú na princípe minimálnej spotreby komponentov a procesov.

To. Bunka je elementárny živý otvorený systém schopný samostatnej existencie, reprodukcie a vývoja. Je to základná stavebná a funkčná jednotka všetkých živých organizmov.

Chemické zloženie buniek.

Zistilo sa, že zo 110 prvkov Mendelejevovej periodickej tabuľky je 86 neustále prítomných v ľudskom tele. 25 z nich je nevyhnutných pre normálny život, 18 z nich je absolútne nevyhnutných a 7 užitočných. V súlade s percentuálnym obsahom v bunke sú chemické prvky rozdelené do troch skupín:

Makroprvky Hlavné prvky (organogény) sú vodík, uhlík, kyslík, dusík. Ich koncentrácia: 98 – 99,9 %. Sú univerzálnymi zložkami organických bunkových zlúčenín.

Mikroelementy - sodík, horčík, fosfor, síra, chlór, draslík, vápnik, železo. Ich koncentrácia je 0,1 %.

Ultramikroprvky - bór, kremík, vanád, mangán, kobalt, meď, zinok, molybdén, selén, jód, bróm, fluór. Ovplyvňujú metabolizmus. Ich absencia je príčinou chorôb (zinok – diabetes mellitus, jód – endemická struma, železo – zhubná anémia a pod.).

Moderná medicína pozná fakty o negatívnych interakciách medzi vitamínmi a minerálmi:

Zinok znižuje absorpciu medi a súťaží o absorpciu so železom a vápnikom; (a nedostatok zinku spôsobuje oslabenie imunitného systému a množstvo patologických stavov na strane žliaz s vnútornou sekréciou).

Vápnik a železo znižujú vstrebávanie mangánu;

Vitamín E sa zle kombinuje so železom a vitamín C sa zle kombinuje s vitamínmi B.

Pozitívna interakcia:

Vitamín E a selén, ako aj vápnik a vitamín K pôsobia synergicky;

Vitamín D je potrebný na vstrebávanie vápnika;

Meď podporuje vstrebávanie a zvyšuje efektivitu využitia železa v organizme.

Anorganické zložky bunky.

Voda– najdôležitejšia zložka bunky, univerzálne disperzné médium živej hmoty. Aktívne bunky suchozemských organizmov pozostávajú zo 60–95 % vody. V pokojových bunkách a tkanivách (semená, spóry) je 10 - 20% vody. Voda v bunke je v dvoch formách – voľná a viazaná na bunkové koloidy. Voľná ​​voda je rozpúšťadlom a disperzným prostredím koloidného systému protoplazmy. Jeho 95%. Viazaná voda (4–5 %) zo všetkej vody v bunkách tvorí slabé vodíkové a hydroxylové väzby s proteínmi.

Vlastnosti vody:

Voda je prirodzeným rozpúšťadlom pre minerálne ióny a iné látky.

Voda je disperznou fázou koloidného systému protoplazmy.

Voda je médiom pre bunkové metabolické reakcie, pretože fyziologické procesy prebiehajú výlučne vo vodnom prostredí. Poskytuje reakcie hydrolýzy, hydratácie, opuchu.

Podieľa sa na mnohých enzymatických reakciách bunky a tvorí sa počas metabolizmu.

Voda je zdrojom vodíkových iónov počas fotosyntézy v rastlinách.

Biologický význam vody:

Väčšina biochemických reakcií prebieha iba vo vodnom roztoku, mnohé látky vstupujú a vystupujú z buniek v rozpustenej forme. To charakterizuje transportnú funkciu vody.

Voda zabezpečuje hydrolytické reakcie - rozklad bielkovín, tukov, sacharidov pod vplyvom vody.

Vďaka vysokému teplu vyparovania sa telo ochladzuje. Napríklad potenie u ľudí alebo transpirácia u rastlín.

Vysoká tepelná kapacita a tepelná vodivosť vody prispieva k rovnomernému rozloženiu tepla v článku.

V dôsledku síl adhézie (voda - pôda) a súdržnosti (voda - voda) má voda vlastnosť vzlínavosti.

Nestlačiteľnosť vody určuje namáhaný stav bunkových stien (turgor) a hydrostatickú kostru u škrkaviek.

Dnes bolo objavených a izolovaných mnoho chemických prvkov periodickej tabuľky v ich čistej forme a pätina z nich sa nachádza v každom živom organizme. Rovnako ako tehly sú hlavnými zložkami organických a anorganických látok.

Aké chemické prvky sú zahrnuté v zložení bunky, biológiou toho, aké látky možno posúdiť ich prítomnosť v tele - to všetko zvážime neskôr v článku.

Aká je stálosť chemického zloženia?

Na udržanie stability v tele musí každá bunka udržiavať koncentráciu každej zo svojich zložiek na konštantnej úrovni. Táto úroveň je určená druhmi, biotopmi a environmentálnymi faktormi.

Aby sme odpovedali na otázku, aké chemické prvky sú zahrnuté v zložení bunky, je potrebné jasne pochopiť, že akákoľvek látka obsahuje niektorú zo zložiek periodickej tabuľky.

Niekedy hovoríme o stotinách a tisícinách percenta obsahu určitého prvku v bunke, no zmena uvedeného čísla čo i len o tisícinu už môže mať pre organizmus vážne následky.

Zo 118 chemických prvkov v ľudskej bunke ich musí byť aspoň 24. Neexistujú žiadne zložky, ktoré by sa nachádzali v živom organizme, ale neboli súčasťou neživých predmetov prírody. Táto skutočnosť potvrdzuje úzke prepojenie medzi živými a neživými vecami v ekosystéme.

Úloha rôznych prvkov, ktoré tvoria bunku

Aké chemické prvky teda tvoria bunku? Ich úloha v živote tela, treba poznamenať, priamo závisí od frekvencie výskytu a ich koncentrácie v cytoplazme. Napriek rozdielnemu obsahu prvkov v bunke je však dôležitosť každého z nich rovnako vysoká. Nedostatok ktorejkoľvek z nich môže viesť k škodlivým účinkom na organizmus, vyradiť z metabolizmu najdôležitejšie biochemické reakcie.

Keď uvádzame, aké chemické prvky tvoria ľudskú bunku, musíme spomenúť tri hlavné typy, o ktorých budeme ďalej uvažovať:

Základné biogénne prvky bunky

Nie je prekvapujúce, že prvky O, C, H, N sú klasifikované ako biogénne, pretože tvoria všetky organické a mnohé anorganické látky. Je nemožné si predstaviť bielkoviny, tuky, sacharidy alebo nukleové kyseliny bez týchto pre telo nevyhnutných zložiek.

Funkcia týchto prvkov predurčila ich vysoký obsah v organizme. Spolu tvoria 98 % celkovej suchej telesnej hmotnosti. V čom sa ešte môže prejaviť aktivita týchto enzýmov?

1. Kyslík. Jeho obsah v bunke je asi 62% z celkovej sušiny. Funkcie: stavba organických a anorganických látok, účasť v dýchacom reťazci;
2. Uhlík. Jeho obsah dosahuje 20%. Hlavná funkcia: zahrnuté vo všetkých;
3. Vodík. Jeho koncentrácia nadobúda hodnotu 10 %. Okrem toho, že tento prvok je zložkou organickej hmoty a vody, podieľa sa aj na energetických premenách;
4. Dusík. Suma nepresahuje 3-5%. Jeho hlavnou úlohou je tvorba aminokyselín, nukleových kyselín, ATP, mnohých vitamínov, hemoglobínu, hemocyanínu, chlorofylu.

Sú to chemické prvky, ktoré tvoria bunku a tvoria väčšinu látok potrebných pre normálny život.

Význam makroživín

Makronutrienty vám tiež pomôžu povedať, aké chemické prvky sú obsiahnuté v bunke. Z kurzu biológie je zrejmé, že okrem hlavných tvoria 2% sušiny ďalšie zložky periodickej tabuľky. A makroprvky zahŕňajú tie, ktorých obsah nie je nižší ako 0,01%. Ich hlavné funkcie sú prezentované vo forme tabuľky.

Dúfame, že z vyššie uvedeného nie je ťažké určiť, ktoré chemické prvky sú súčasťou bunky a patria medzi makroprvky.

Mikroelementy

Existujú aj zložky bunky, bez ktorých telo nemôže normálne fungovať, ale ich obsah je vždy menší ako 0,01%. Určme, ktoré chemické prvky sú súčasťou bunky a patria do skupiny mikroprvkov.

Organické a anorganické látky

Aké ďalšie chemické prvky sú zahrnuté v zložení bunky okrem uvedených? Odpovede možno nájsť jednoduchým štúdiom štruktúry väčšiny látok v tele. Medzi nimi sa rozlišujú molekuly organického a anorganického pôvodu a každá z týchto skupín obsahuje pevnú sadu prvkov.

Hlavnými triedami organických látok sú bielkoviny, nukleové kyseliny, tuky a sacharidy. Sú postavené výhradne zo základných biogénnych prvkov: kostra molekuly je vždy tvorená uhlíkom a vodík, kyslík a dusík sú súčasťou radikálov. U zvierat sú dominantnou triedou bielkoviny a u rastlín polysacharidy.

Anorganické látky sú všetky minerálne soli a samozrejme voda. Spomedzi všetkých anorganických látok v bunke je najviac H 2 O, v ktorej sú rozpustené zvyšné látky.

Všetko vyššie uvedené vám pomôže určiť, aké chemické prvky sú súčasťou bunky a ich funkcie v tele už pre vás nebudú záhadou.