ВОДА И НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, ИХ РОЛЬ В КЛЕТКЕ.

На первом месте среди веществ клеток находится вода. Ее содержание зависит от вида организма, условий его местообитаний и т.д.

Например, содержание воды в эмали зуба – 10%, в нервных клетках – 85%, в клетках развивающегося зародыша – 95%, в клетках молодого организма – 80%, в клетках старого организма – 60%, в жировых клетках – 40%, в костной ткани – 20%. При потере 20% воды организм может погибнуть, без воды человек может прожить 14 дней.

Биологическая роль воды определяется малыми размерами ее молекул, их полярностью, способностью соединяться друг с другом водородными связями.

Под полярностью подразумевают неравномерное распределение зарядов в молекуле. У воды один конец молекулы несет небольшой положительный заряд, а другой – отрицательный. Такую молекулу называют диполем.Более электроотрицательный атом кислорода притягивает электроны водородных атомов. В результате между молекулами воды возникает электростатическое взаимодействие, а поскольку противоположные заряды притягиваются, молекулы как бы склонны «склеиваться». Эти взаимодействия более слабые, чем обычные ионные связи, называются водородными связями. Эти связи слабы, быстро образуются, быстро распадаются в результате беспорядочного движения молекул. Именно благодаря особой структуре воды она обладает рядом уникальных свойств.

1. Сочетание высокой теплоемкости (существенное увеличение энергии вызывает сравнительно небольшое повышение температуры) и высокой теплопроводности.Вода является идеальной жидкостью для поддержания теплового равновесия организма, большое количество воды в клетках придает организму темостабильность.
2. Прозрачность в видимом участке спектра. Возможность фотосинтеза на небольшой глубине, и возможность существования связанных с ним пищевых цепей.
3. Практически полная несжимаемость. Поддержание формы организмов, тургорное давление в растительных клетках.
4. Подвижность молекул. Возможность осмоса.
5. Вязкость. Смазывающие свойства.
6. Хороший растворитель. Кровь, тканевая жидкость, лимфа, желудочный сок и т.д.
7. Способность образовывать гидратационную оболочку вокруг макромолекул. Является дисперсионной средой в коллоидной системе цитоплазмы.
8. Поверхностное натяжение. Водные растворы являются средством передвижения веществ в организме.
9. Расширение при замерзании.
10. Участие в реакциях гидролиза.
11. Донор электронов.
12. Источник атомарного водорода.
13. Источник протонов для работы протонных насосов.

Связанная вода составляет 4 – 5% всего ее содержания в клетке. Остальную воду называют свободной. Метаболическая вода образуется при окислении жира. 100 г жира дает 105 г воды.

Большая часть неорганических веществ в клетке находится в виде солей – либо диссоциированных на ионы, реже в твердом состоянии. В крови выше концентрация ионов натрия, хлора и кальция, а внутри клеток – ионов калия.

Разность между количеством анионов и катионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия (нервного импульса).

От концентрации солей внутри клетки зависят буферные свойства клетки. Буферностью называется способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.

Фосфатная буферная система – создается анионами фосфорной кислоты. Поддерживает рН внутриклеточной среды организма на уровне 6,9.

Бикарбонатная буферная система – создается угольной кислотой и ее анионами. Поддерживает рН внеклеточной среды на уровне 7,4.

В других органеллах рН может быть другой: в лизосомах – кислая, в митохондриях – щелочная.

Многие катионы и анионы необходимы для синтеза важных органических веществ, например, фосфолипидов, АТФ, нуклеотидов, гемоглобина, гемоцианина, а также аминокислот.