БІОЛОГІЯ

Хімічний та елементний склад живих організмів. Вода і мінеральні солі.

1.      Біохімія як галузь біології.

Біохімія – наука, що вивчає хімічний склад організмів, будову, властивості, локалізацію і роль виявлених у них сполук, шляхи їх виникнення і перетворення, які в сукупності забезпечують обмін речовин і енергії.

Як самостійна наука виникла приблизно100 років тому.

Біохімія проводить свої дослідження на різних рівнях організації живої матерії.

2.Хімічний і елементарний склад живих організмів.

У складі живих організмів виявлено понад 70 елементів таблиці Менделєєва. Серед них немає жодного, який би не існував в неживій природі , це свідчить про єдність органічного світу. За кількісним складом в організмі всі елементи можна поділити на 4 групи.

v  Органогенні (98% хімічного вмісту клітини) – кисень, водень, вуглець, азот.

v  Макроелементи (1,9% хімічного вмісту клітини) – P, K, S, Cl, Ca, Mg, Na, Fe.

v  Мікроелементи (0,01% хімічного вмісту клітини) – Zn, Mn, Co, Cu, F, Br, I.

v  Ультрамікроелементи (від 10^-4 до 10^-6 % хімічного вмісту клітини) – B, Li, Al, Si, Sn, Cd, As, Se, V, Ti, Cr, Ni.

Вміст хімічних елементів у клітині

Елементи	Кількість у %	Елементи	Кількість у %
Кисень Вуглець Водень Азот Фосфор Калій Сірка Хлор	65-75 15-18 8-10 1,5-3,0 0,20-1,00 0,15-1,4 0,15-0,2 0,05-0,10	Кальцій Магній Натрій Залізо Цинк Мідь Йод Фтор	0,04-2,00 0,02-0,03 0,02-0,03 0,01-0,015 0,0003 0,0002 0,0001 0,0001

Всі хімічні елементи, що містяться в клітині, входять до складу органічних і неорганічних сполук або перебувають у вигляді іонів.

 

У мікроскопічній клітині міститься кілька тисяч речовин, які беруть участь у різноманітних хімічних реакціях. Хімічні процеси, що відбуваються в клітині – основа її життя, розвитку, функціонування.

3.      Властивості і функції води.

Властивості води

Властивості	Пояснення
1.      Вода є найкращим розчинником.	Гідрофобні (нерозчинні у воді, неполярні). Ліпіди, деякі вуглеводи, білки.   Гідрофільні (розчинні у воді, полярні). Мін. солі, луги, кислоти.   Речовини
2.      Вода має високу теплопровідність.	Вода розподіляє тепло по організму під час екзотермічних процесів. Тому температура тіла теплокровних є сталою одиницею.
3.      Вода має високу температуру кипіння (100˚ С).	Це робить можливим існування живих організмів в земних умовах (рідко коли температура Землі досягає 100˚ С).
4.      Воді властива велика теплота випаровування.	Випаровуючись, вода охолоджує тіло, з якого випаровується (у тварин – потовиділення, теплова задишка; у рослин – транспірація).
5.      Максимальна густина води при t=4˚С.	Це має важливе значення для організмів, які зимують у водоймах (тверда вода легша від рідкої).
6.      Вода має великий поверхневий натяг.	Забезпечує збереження форми живих клітин, можливість існування деяких організмів на водній поверхні (ряска, водомірка).

Функції води

Функції	Пояснення
1.      Транспортна.	Вода транспортує поживні речовини і виводить продукти життєдіяльності.
2.      Механічна.	Сприяє збереженню внутрішнього тиску та форми клітин.
3.      Метаболічна.	Є субстратом при синтезі та розпаді біологічних речовин.
4.      Електронодонорна.	Є джерелом електронів при фотосинтезі.

4.     

у вигляді твердих сполук

в іонному стані (утворені катіонами металів та аніонами кислот)

Мінеральні солі (в клітині чи організмі) перебувають

Мінеральні солі.

Концентрації катіонів і аніонів у клітині та її життєвому середовищі, як правило, дуже відрізняються.

Різна концентрація іонів калію та натрію ззовні і всередині клітини призводить до появи різниці електричних потенціалів на зовнішній і внутрішній поверхнях мембран, що зумовлює передачу збудження по нервах або у м’язах, а також забезпечує транспорт речовин у клітину.

Іони кальцію і магнію виконують регуляторну функцію, активують багато ферментів. Сполуки кальцію і фосфору відкладаються у кістках, надаючи їм міцності. Сполуки кальцію входять до складу черепашок молюсків форамініфер, панцерів раків тощо.

У деяких найпростіших (радіополярій) внутрішньоклітинний скелет побудований із двооксиду кремнію.

Багато важливих функцій виконують неорганічні кислоти та їх солі. Соляна кислота створює кисле середовище у шлунку хребетних тварин та у людини, забезпечуючи активність ферментів шлункового соку.

Загальний вміст неорганічних речовин у клітині варіює в межах від одного до кількох відсотків.