Неорганические вещества клеток и вода.

В состав живых организмов входит большая часть таблицы Менделеева, около 80 элементов. Но только 27 из них выполняют определенные функции. Поэтому обычно элементы, входящие в состав клеток разделяют на три группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.

К макроэлементам относится, прежде всего, углерод, кислород, водород и азот. Эти элементы – основа жизни, Их концентрация в клетке составляет до 98%. Хотя концентрации серы, фосфора, хлора, железа гораздо меньше, эти элементы, а также кальций, магний, натрий и калий, относят к разряду макроэлементов.

Роль микроэлементов скромнее, так как они встречаются в очень малых концентрациях. Это такие элементы как бор, медь, молибден, кобальт, йод и некоторые другие. Но и без них клетки нормально функционировать не могут.

Что же касается третьей группы, которую называют ультрамикроэлементами, то их роль в функционировании клеток не совсем ясна. Они встречаются в клетках, буквально, в следовых количествах.

Многие элементы представлены в клетках в виде ионов. Это и не удивительно ведь в клетках много воды. Наиболее важными катионами, то есть положительно заряженными ионами, являются калий, натрий, кальций, магний, железо. Среди отрицательно заряженных ионов, анионов, наиболее важное место занимают хлор, а также остатки фосфорной и угольной кислот.

От концентрации анионов и катионов зависит химические особенности внутренней среды клетки.

Обычно среда в клетке – слабощелочная. Однако бывают и исключения. Умение сохранять постоянство химической среды клетки просто необходимо, так как белки-ферменты работают при определенных параметрах химической среды.

Вещества, входящие в состав клеток относятся к группам органических и неорганических веществ.

Среди неорганических веществ, пожалуй, самым удивительным является простая вода. Свойства воды просто уникальны. Вода во всем является исключением из правил, которые устанавливает периодический закон. Исходя из таблицы Менделеева, вода, при обычной температуре и давлении, должна быть… газом. Температура кипения и замерзания воды должны быть ниже, известных 100 и 0 градусов Цельсия, а лед должен быть тяжелее воды. Самое любопытное, что жизнь на Земле базируется как раз на этих странных, с точки зрения таблицы Менделеева свойств воды.

В природе, однако, чудес не бывает. Свойства воды вполне объясняет современная наука. Молекулы воды образуют межмолекулярные водородные связи. Именно этими связями и объясняются аномальные свойства воды.

Водородные связи играют в биологии важную роль. Многие свойства живых систем связаны именно с этими «слабыми», как их называют химики, взаимодействиями. Способность веществ растворятся или не растворятся в воде, также связана со способностью этих веществ, разорвать эти связи.

Вещества, нерастворимые в воде называются гидрофобными, а вещества, растворимые в воде – гидрофильными.

В клетках вода выполняет следующие функции.

1. Вода является универсальным растворителем.

2. Большая теплоемкость воды обеспечивает стабильность живых систем.

3. Большая теплота плавления обеспечивает организмам выживание при достаточно низких температурах.

4. Вода – активный участник химических процессов в клетке.