Лекция: Неорганические соединения, входящие в состав клетки

Вода. Самое распространенное неорганическое соединение в живых организмах — вода. Ее содержание в клетках разного типа колеблется в широких пределах: в клетках эмали зубов воды около 10%, а в клетках раз­вивающегося зародыша — более 90%. В теле медузы воды до 98%. Но в среднем в многоклеточном организ­ме вода составляет около 80% массы тела.

Важная роль воды в клетке обусловлена ее химиче­ской природой. Дипольный характер строения молекул воды объясняет их способность активно вступать во взаимодействие с различными веществами. Для многих веществ энергия связи между атомами меньше, чем энергия притяжения этих атомов к молекулам воды. На этом основано явление растворимости — диссоциации молекул на ионы в водной среде.

Вода — хороший растворитель для огромного коли­чества органических и неорганических веществ. Боль­шинство химических реакций в клетке происходит между растворенными в воде веществами. Проникнове­ние веществ в клетку и выведение из нее продуктов жизнедеятельности также возможно только в раство­ренном виде.

Вода принимает участие в явлениях осмоса, играю­щего важную роль в поддержании постоянства химиче­ского состава клетки. Осмосом называется проникно­вение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор какого-либо вещества. Полупрони­цаемыми называются мембраны, которые пропускают молекулы растворителя, но не пропускают молекулы (или ионы) растворенного вещества. Следовательно, осмос — это односторонняя диффузия молекул воды в направлении раствора.

Не менее важна для клетки и чисто химическая роль воды. Под действием специальных ферментов она всту­пает в реакции гидролиза, т. е. в реакции, при которых к свободным валентностям различных молекул присо­единяются ионы ОН или Н воды. В результате обра­зуются новые вещества с новыми свойствами.

Вода обладает хорошей теплопроводностью и боль­шой теплоемкостью, поэтому температура внутри клет­ки (и организма) более устойчива, чем в окружающей среде.

Минеральные соли. Подавляющая часть неорганиче­ских веществ клетки находится в виде солей — либо диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии. Среди первых большое значение имеют катионы К+, Na+, Ca2+, которые обеспечивают такое важнейшее свойство живых организмов, как раздражимость. В тка­нях многоклеточных животных кальций входит в состав межклеточного «цемента», обусловливающего сцепле­ние клеток между собой и упорядоченное их располо­жение в тканях. Следует обратить внимание на то, что содержание катионов в клетке и в окружающей клетку среде — регулируемый процесс. Например, в цитоплаз­ме клеток довольно много калия и очень мало натрия. Во внеклеточной среде (в плазме крови, в межклеточ­ной жидкости, в морской воде) много натрия и мало калия.

От концентрации солей зависят буферные свойства клетки. Буферностью называется способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содер­жимого на постоянном уровне. Внутри клетки буферность обеспечивается главным образом анионами Н2РО4- и НРО42-. Во внеклеточной жидкости и в крови роль буфера играют Н2СО3 и НСО3-. Анионы слабых кислот и слабые щелочи связывают ионы водорода и гидроксилионы (ОН-), благодаря чему реакция внутри клетки практически не меняется.

Нерастворимые минеральные соли, например фос­форнокислый кальций, обеспечивают прочность кост­ной ткани позвоночных и раковины моллюсков.