«Биология. Общие закономерности. 9 класс». С.Г. Мамонтова и др. (гдз)

Химический состав клетки. Микроэлементы

Вопрос 1.
В состав клетки входит около 70 элементов периодической системы Менделеева. Из них основная часть — 98% приходится на макроэлементы — углерод, водород, кислород, азот, которые вместе с серой и фосфором образуют группу биоэлементов.
Главная функция макроэлементов состоит в построении тканей, поддержании постоянства осмотического давления, ионного и кислотно-основного состава.

Вопрос 2.
Микроэлементы (МЭ) — это группа химических элементов, которые содержатся в организме человека и животных в очень малых количествах, в пределах 10~3-10~12% от общей массы тела. Единственной характерной чертой микроэлементов является их низкая концентрация в живых тканях. Микроэлементы — это не случайные ингредиенты тканей и жидкостей живых организмов, а компоненты закономерно существующей очень древней и сложной физиологической системы, участвующей в регулировании жизненных функций организмов на всех стадиях развития. Это ионы металлов (Fe, Br, Cd, Zn, F, Sr, Mo, Cu Si, Cs, J, Mn, Al, B, Rb Pt), входящие в состав биологически активных веществ (гормонов, ферментов и др.).
Находясь в составе клетки в виде ионов и иных соединений, они активно участвуют в построении живого организма. Так, цинк входит в состав молекулы инсулина — гормона поджелудочной железы. Иод — необходимый компонент тироксина — гормона щитовидной железы. Фтор участвует в образовании эмали зубов. Медь входит в состав молекул некоторых белков, например гемоцианина. Кобальт является компонентом молекулы витамина В₁₂, необходимого организму для нормального кроветворения. Микроэлементы, входя в состав ферментов, гормонов, витаминов и биологически активных веществ в качестве комплексообразователей или активаторов, участвуют в обмене веществ, процессах размножения, тканевом дыхании, обезвреживании токсических веществ. Микроэлементы активно влияют на процессы кроветворения, окисления-восстановления, проницаемость сосудов и тканей.

Вопрос 3.
Самое распространенное неорганическое соединение в живых организмах — вода. Ее содержание и клетках разного типа колеблется в широких пределах: и 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 поды 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 том основано явление растворимости — диссоциации молекул на ионы в водной среде. Вода — превосходный растворитель для полярных веществ, участвующих в обменных процессах.
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, играющею 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. Осмотическое давление жидкостей организма человека равно давлению 0,86% — ного раствора хлорида натрия.

Вопрос 4.
В клетках живых организмов находятся соли различных неорганических соединений. В основном это соли натрия, калия, кальция, фосфаты, карбонаты. Минеральные вещества клетки находятся в виде ионов. Наиболее важные из них катионы — это К⁺, Nа⁺, Са²⁺, Мg²⁺, анионы -это С1^—, НС0₃^—, Н₂Р0₄^—. Катионы калия, натрия и кальция 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.
Роль солей в организме заключается в обеспечении трансмембранной разности потенциалов (вследствие разницы во внутри- и внеклеточной концентрации ионов калия и натрия), в создании буферных свойств (за счет наличия в цитоплазме анионов фосфорной и угольной кислот), в создании осмотического давления клетки.

Вопрос 5.
Минеральные вещества имеют важнейшее значение в процессах, происходящих в живых организмах. От концентрации солей в клетке зависят ее буферные свойства — способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.
Внутри клетки буферность обеспечивается главным образом анионами H₂PO₄^— и НРО₄^2—. Во внеклеточной жидкости и в крови роль буфера играют Н₂СО₃ и НСО₃^—. Анионы слабых кислот и слабые щелочи связывают ионы водорода Н⁺ и гидроксил-ионы (ОН^—), благодаря чему реакция внутри клетки практически не меняется.