Tableau des substances inorganiques de la biologie vivante. Substances inorganiques de la cellule

Leçon 2.

Sujet de la leçon : Pas matière organique cellules.

Le but de la leçon : approfondir les connaissances sur les substances inorganiques de la cellule.

Objectifs de la leçon:

Éducatif: Considérez les caractéristiques structurelles des molécules d'eau en relation avec leur rôle vital dans la vie d'une cellule, révéler le rôle de l'eau et des sels minéraux dans la vie des organismes vivants ;

Éducatif: Poursuivre le développement pensée logiqueétudiants, continuent de développer des compétences avec lesquelles travailler différentes sources information;

Éducatif: Poursuivre la formation d'une vision scientifique du monde, l'éducation d'un individu possédant des connaissances en biologie ; formation et développement des fondements moraux et idéologiques de l'individu ; poursuivre la formation conscience écologique, favorisant l'amour de la nature;

Équipement : application multimédia pour le manuel, le projecteur, l'ordinateur, les fiches de tâches,diagramme "Éléments. Substances de la cellule." Tubes à essai, bécher, glace, lampe à alcool, sel de table, éthanol, saccharose, huile végétale.

Concepts de base: dipôle, hydrophilie, hydrophobicité, cations, anions.

Type de cours : combiné

Méthodes d'enseignement : reproductif, partiellement exploratoire, expérimental.

Les étudiants doivent:

Savoir les principaux éléments et composés chimiques qui composent la cellule ;

Être capable de expliquer l'importance des substances inorganiques dans les processus vitaux.

Structure de la leçon

1.Moment organisationnel

Salutations, préparation au travail.

Au début et à la fin du cours, un échauffement psychologique est effectué. Son objectif est de déterminer l'état émotionnel des étudiants. Chaque élève reçoit une assiette à six faces - une échelle permettant de déterminer l'état émotionnel (Fig. 1). Chaque élève coche sous le visage dont l'expression reflète son humeur.

2. Tester les connaissances des étudiants

Test « Composition chimique de la cellule » (Annexe)

3. Fixation d'objectifs et motivation

"Eau! Vous n’avez ni goût, ni couleur, ni odeur, vous ne pouvez être décrit. Une personne vous apprécie sans comprendre ce que vous êtes réellement. On ne peut pas dire que vous êtes nécessaires à la vie, vous êtes la vie elle-même. Vous donnez partout et partout un sentiment de bonheur qui ne peut être compris par aucun de nos sens. Vous nous redonnez nos forces. Ta miséricorde fait revivre les sources asséchées de notre cœur. Vous êtes la plus grande richesse du monde. Vous êtes une richesse qu'on peut facilement faire fuir, mais vous nous donnez un bonheur si simple et si précieux », cet hymne enthousiaste à l'eau a été écrit par l'écrivain et pilote français Antoine de Saint-Exupéry, qui a dû éprouver les affres de la soif au désert chaud.

Avec ces mots merveilleux, nous commençons une leçon dont le but est d'élargir la compréhension de l'eau - la substance qui a créé notre planète.

1. Mise à jour

Quelle est l’importance de l’eau dans la vie humaine ?

(Réponses des élèves sur l'importance de l'eau dans la vie humaine0

1. Présentation du nouveau matériel.

L'eau est la substance inorganique la plus courante dans les organismes vivants, son composant essentiel, l'habitat de nombreux organismes et le principal solvant de la cellule.

Vers du poème de M. Dudnik :

On dit qu'une personne est composée de quatre-vingts pour cent d'eau,

De l'eau, pourrais-je ajouter, de ses rivières natales,

De l'eau, j'ajouterai, de la pluie qui l'a abreuvé,

De l'eau, pourrais-je ajouter, de l'eau ancienne des sources,

À quoi buvaient les grands-pères et les arrière-grands-pères.

Exemples de teneur en eau dans diverses cellules du corps :

Dans un jeune corps humain ou animal - 80 % de la masse cellulaire ;

Dans les cellules du corps ancien – 60%

Dans le cerveau – 85 % ;

Dans les cellules de l'émail dentaire – 10-15%.

Si une personne perd 20 % de son eau, elle meurt.

Considérons la structure d'une molécule d'eau :

H2O – formule moléculaire,

H – O – H – formule développée,

La molécule d'eau a une structure angulaire : elle est triangle isocèle avec un angle au sommet de 104,5°.

Le poids moléculaire de l’eau à l’état vapeur est de 18 g/mol. Cependant masse moléculaire eau liquide s'avère être plus élevé. Cela indique que dans l'eau liquide, il existe une association de molécules provoquée par des liaisons hydrogène.

Quel est le rôle de l’eau dans la cellule ?

En raison de la polarité élevée de ses molécules, l’eau est un solvant sans égal pour d’autres composés polaires. Se dissout dans l'eau plus de substances que dans tout autre liquide. C'est pourquoi de nombreuses réactions chimiques ont lieu dans le milieu aqueux de la cellule. L'eau dissout les produits métaboliques et les élimine de la cellule et du corps dans son ensemble.

L'eau a une capacité thermique élevée, c'est-à-dire capacité à absorber la chaleur. Avec un changement minime de sa propre température, il est libéré ou absorbé un montant significatif chaleur. Grâce à cela, il protège la cellule de changements soudains température. Étant donné que l'évaporation de l'eau consomme beaucoup de chaleur, les organismes peuvent se protéger de la surchauffe (par exemple en transpirant).

L'eau a conductivité thermique élevée. Cette propriété permet de répartir uniformément la chaleur entre les tissus du corps.

L'eau est l'une des substances fondamentales de la nature, sans laquelle le développement est impossible. monde organique les plantes, les animaux, les humains. Là où c'est, il y a la vie.

Démonstration d'expériences. Dressez un tableau avec les élèves.

a) Dissoudre les substances suivantes dans l'eau : sel de table, alcool éthylique, saccharose, huile végétale.

Pourquoi certaines substances se dissolvent-elles dans l’eau et d’autres non ?

Le concept de substances hydrophiles et hydrophobes est donné.

Les substances hydrophiles sont des substances hautement solubles dans l'eau.

Les substances hydrophobes sont des substances peu solubles dans l'eau.

B) Placez un morceau de glace dans un verre d'eau.

Que pouvez-vous dire de la densité de l’eau et de la glace ?

À l'aide du manuel, vous devez remplir en groupe le tableau « Sels minéraux ». A la fin du travail, il y a une discussion sur les données saisies dans le tableau.

La capacité tampon est la capacité d’une cellule à maintenir la constance relative d’un environnement légèrement alcalin.

1. Consolidation du matériel étudié.

Résoudre des problèmes biologiques en groupe.

Tache 1.

Pour certaines maladies, une solution à 0,85 pour cent de sel de table, appelée solution saline, est injectée dans le sang. Calculez : a) combien de grammes d'eau et de sel faut-il prendre pour obtenir 5 kg de solution saline ; b) combien de grammes de sel sont introduits dans le corps lorsque 400 g de solution saline sont perfusés.

Tâche 2.

DANS pratique médicale Une solution à 0,5 pour cent de permanganate de potassium est utilisée pour laver les plaies et se gargariser. Quel volume solution saturée(contenant 6,4 g de ce sel dans 100 g d'eau) et de l'eau propre pour préparer 1 litre de solution à 0,5 pour cent (ρ = 1 g/cm 3 ).

Exercice.

Écrire un sujet syncwine : l'eau

1. Devoirs : section 2.3

Retrouver dans travaux littéraires exemples de descriptions des propriétés et des qualités de l'eau, sa signification biologique.

Schéma "Éléments. Substances cellulaires"

Notes de base pour la leçon

Les organismes sont constitués de cellules. Les cellules de différents organismes ont des compositions chimiques similaires. Le tableau 1 présente les principaux éléments chimiques présents dans les cellules des organismes vivants.

Tableau 1. Contenu éléments chimiques dans une cage

En fonction du contenu de la cellule, trois groupes d'éléments peuvent être distingués. Le premier groupe comprend l'oxygène, le carbone, l'hydrogène et l'azote. Ils représentent près de 98 % de la composition totale de la cellule. Le deuxième groupe comprend le potassium, le sodium, le calcium, le soufre, le phosphore, le magnésium, le fer et le chlore. Leur contenu dans la cellule est de dixièmes et centièmes de pour cent. Les éléments de ces deux groupes sont classés comme macronutriments(du grec macro- grand).

Les éléments restants, représentés dans la cellule par des centièmes et des millièmes de pour cent, sont inclus dans le troisième groupe. Ce microéléments(du grec micro- petit).

Aucun élément propre à la nature vivante n’a été trouvé dans la cellule. Tous les éléments chimiques répertoriés sont inclus dans la composition nature inanimée. Cela indique l'unité de la nature vivante et inanimée.

Une carence en n’importe quel élément peut entraîner des maladies et même la mort de l’organisme, puisque chaque élément joue un rôle spécifique. Les macroéléments du premier groupe constituent la base des biopolymères - protéines, glucides, acides nucléiques ainsi que lipides, sans lesquels la vie est impossible. Le soufre fait partie de certaines protéines, le phosphore fait partie des acides nucléiques, le fer fait partie de l'hémoglobine et le magnésium fait partie de la chlorophylle. Le calcium joue un rôle important dans le métabolisme.

Certains des éléments chimiques contenus dans la cellule font partie de substances inorganiques - les sels minéraux et l'eau.

Des sels minéraux se trouvent généralement dans la cellule sous forme de cations (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) et d'anions (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO 3), dont le rapport détermine l'acidité du milieu, importante pour la vie des cellules.

(Dans de nombreuses cellules, l'environnement est légèrement alcalin et son pH ne change presque pas, puisqu'un certain rapport de cations et d'anions y est constamment maintenu.)

Parmi les substances inorganiques présentes dans la nature vivante, joue un rôle énorme eau.

Sans eau, la vie est impossible. Il constitue une masse importante pour la plupart des cellules. Les cellules du cerveau et des embryons humains contiennent beaucoup d'eau : plus de 80 % d'eau ; dans les cellules du tissu adipeux - seulement 40, % Avec la vieillesse, la teneur en eau des cellules diminue. Une personne qui a perdu 20 % de son eau meurt.

Les propriétés uniques de l’eau déterminent son rôle dans l’organisme. Il est impliqué dans la thermorégulation, qui est due à la capacité calorifique élevée de l'eau - la consommation d'une grande quantité d'énergie lors du chauffage. Qu’est-ce qui détermine la capacité calorifique élevée de l’eau ?

Dans une molécule d’eau, un atome d’oxygène est lié de manière covalente à deux atomes d’hydrogène. La molécule d'eau est polaire car l'atome d'oxygène a une charge partiellement négative et chacun des deux atomes d'hydrogène a une charge partielle.

Partiellement charge positive. Une liaison hydrogène se forme entre l’atome d’oxygène d’une molécule d’eau et l’atome d’hydrogène d’une autre molécule. Les liaisons hydrogène assurent la connexion d'un grand nombre de molécules d'eau. Lorsque l'eau est chauffée, une partie importante de l'énergie est dépensée pour rompre les liaisons hydrogène, ce qui détermine sa capacité thermique élevée.

Eau - bon solvant. En raison de leur polarité, ses molécules interagissent avec des ions chargés positivement et négativement, favorisant ainsi la dissolution de la substance. Par rapport à l'eau, toutes les substances cellulaires sont divisées en hydrophiles et hydrophobes.

Hydrophile(du grec hydroélectrique- l'eau et filleo- amour) sont appelés substances qui se dissolvent dans l'eau. Ceux-ci inclus composés ioniques(par exemple les sels) et certains composés non ioniques (par exemple les sucres).

Hydrophobe(du grec hydroélectrique- l'eau et Phobos- peur) sont des substances insolubles dans l'eau. Ceux-ci incluent, par exemple, les lipides.

L'eau joue un rôle important dans les réactions chimiques qui ont lieu dans la cellule. solutions aqueuses. Il dissout les produits métaboliques dont l’organisme n’a pas besoin et favorise ainsi leur élimination du corps. Excellent contenu l'eau dans la cage lui donne élasticité. L'eau facilite le mouvement de diverses substances au sein d'une cellule ou d'une cellule à l'autre.

Les corps de nature vivante et inanimée sont constitués des mêmes éléments chimiques. Les organismes vivants contiennent des substances inorganiques - de l'eau et des sels minéraux. Les nombreuses fonctions d'importance vitale de l'eau dans une cellule sont déterminées par les caractéristiques de ses molécules : leur polarité, leur capacité à former des liaisons hydrogène.

COMPOSANTS INORGANIQUES DE LA CELLULE

Environ 90 éléments se trouvent dans les cellules des organismes vivants, et environ 25 d'entre eux se trouvent dans presque toutes les cellules. Selon leur contenu dans la cellule, les éléments chimiques sont divisés en trois Grands groupes: macroéléments (99%), microéléments (1%), ultramicroéléments (moins de 0,001%).

Les macroéléments comprennent l'oxygène, le carbone, l'hydrogène, le phosphore, le potassium, le soufre, le chlore, le calcium, le magnésium, le sodium et le fer.
Les microéléments comprennent le manganèse, le cuivre, le zinc, l'iode et le fluor.
Les ultramicroéléments comprennent l'argent, l'or, le brome et le sélénium.

COMPOSANTS ORGANIQUES DES CELLULES

Enzymes.

La fonction la plus importante des protéines est catalytique. Molécules de protéines, l'augmentation de la vitesse des réactions chimiques dans une cellule de plusieurs ordres de grandeur est appelée enzymes. Pas un seul processus biochimique dans le corps ne se produit sans la participation d'enzymes.

Actuellement, plus de 2 000 enzymes ont été découvertes. Leur efficacité est plusieurs fois supérieure à celle de catalyseurs inorganiques utilisé dans la production. Ainsi, 1 mg de fer dans l'enzyme catalase remplace 10 tonnes fer inorganique. La catalase augmente le taux de décomposition du peroxyde d'hydrogène (H 2 O 2) de 10 à 11 fois. L'enzyme qui catalyse la réaction de formation d'acide carbonique (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3) accélère la réaction 10 7 fois.

Une propriété importante des enzymes est la spécificité de leur action ; chaque enzyme catalyse seulement une ou un petit groupe de réactions similaires.

La substance sur laquelle agit l’enzyme est appelée substrat. Les structures des molécules d’enzyme et de substrat doivent correspondre exactement les unes aux autres. Ceci explique la spécificité de l'action des enzymes. Lorsqu’un substrat est combiné à une enzyme, la structure spatiale de l’enzyme change.

La séquence d’interaction entre l’enzyme et le substrat peut être représentée schématiquement :

Substrat+Enzyme - Complexe enzyme-substrat - Enzyme+Produit.

Le diagramme montre que le substrat se combine avec l’enzyme pour former un complexe enzyme-substrat. Dans ce cas, le substrat est transformé en une nouvelle substance – un produit. Au stade final, l'enzyme est libérée du produit et interagit à nouveau avec une autre molécule substrat.

Les enzymes ne fonctionnent qu'à une certaine température, concentration de substances et acidité de l'environnement. Les conditions changeantes entraînent des changements dans le secteur tertiaire et structure quaternaire molécule protéique et, par conséquent, à la suppression de l’activité enzymatique. Comment cela peut-il arriver? Activité catalytique ne possède qu'une certaine partie de la molécule d'enzyme, appelée centre actif. Le centre actif contient de 3 à 12 résidus d'acides aminés et est formé à la suite de la courbure de la chaîne polypeptidique.

Sous l'influence de divers facteurs, la structure de la molécule d'enzyme change. Cela perturbe la configuration spatiale centre actif, et l'enzyme perd son activité.

Les enzymes sont des protéines qui agissent comme des catalyseurs biologiques. Grâce aux enzymes, la vitesse des réactions chimiques dans les cellules augmente de plusieurs ordres de grandeur. Propriété importante enzymes - spécificité d'action dans certaines conditions.

Acides nucléiques.

Les acides nucléiques ont été découverts dans la seconde moitié du XIXe siècle. Le biochimiste suisse F. Miescher, qui a isolé une substance à haute teneur en azote et en phosphore des noyaux cellulaires et l'a appelée « nucléine » (du lat. cœur- cœur).

Stocké dans les acides nucléiques informations héréditaires sur la structure et le fonctionnement de chaque cellule et de tous les êtres vivants sur Terre. Il existe deux types d'acides nucléiques : l'ADN (acide désoxyribonucléique) et l'ARN (acide ribonucléique). Les acides nucléiques, comme les protéines, ont une spécificité d'espèce, c'est-à-dire que les organismes de chaque espèce ont leur propre type d'ADN. Pour découvrir les raisons de la spécificité des espèces, considérons la structure des acides nucléiques.

Les molécules d'acide nucléique sont très longues chaînes, composé de plusieurs centaines, voire millions de nucléotides. Tout acide nucléique ne contient que quatre types de nucléotides. Les fonctions des molécules d'acide nucléique dépendent de leur structure, des nucléotides qu'elles contiennent, de leur nombre dans la chaîne et de la séquence du composé dans la molécule.

Chaque nucléotide est constitué de trois composants : Base azotée, glucides et acide phosphorique. Chaque nucléotide d'ADN contient l'un des quatre types de bases azotées (adénine - A, thymine - T, guanine - G ou cytosine - C), ainsi que du carbone désoxyribose et un résidu d'acide phosphorique.

Ainsi, les nucléotides de l'ADN ne diffèrent que par le type de base azotée.

La molécule d'ADN est constituée d'un grand nombre de nucléotides reliés en chaîne dans une certaine séquence. Chaque type de molécule d’ADN possède son propre nombre et sa propre séquence de nucléotides.

Les molécules d'ADN sont très longues. Par exemple, pour écrire en lettres la séquence des nucléotides des molécules d’ADN d’une cellule humaine (46 chromosomes), il faudrait un livre d’environ 820 000 pages. L'alternance de quatre types de nucléotides peut se former ensemble infini variantes de molécules d'ADN. Ces caractéristiques structurelles des molécules d'ADN leur permettent de stocker une énorme quantité d'informations sur toutes les caractéristiques des organismes.

En 1953, le biologiste américain J. Watson et le physicien anglais F. Crick créent un modèle de la structure de la molécule d'ADN. Les scientifiques ont découvert que chaque molécule d’ADN est constituée de deux chaînes interconnectées et torsadées en spirale. Cela ressemble à une double hélice. Dans chaque chaîne, quatre types de nucléotides alternent dans une séquence spécifique.

La composition nucléotidique de l'ADN varie selon différents types bactéries, champignons, plantes, animaux. Mais cela ne change pas avec l'âge, cela dépend peu des changements environnement. Les nucléotides sont appariés, c'est-à-dire que le nombre de nucléotides adénine dans toute molécule d'ADN est égal au nombre de nucléotides thymidine (A-T) et le nombre de nucléotides cytosine est égal au nombre de nucléotides guanine (C-G). Cela est dû au fait que la connexion de deux chaînes entre elles dans une molécule d'ADN est soumise à une certaine règle, à savoir : l'adénine d'une chaîne est toujours reliée par deux liaisons hydrogène uniquement avec la thymine de l'autre chaîne, et la guanine - par trois liaisons hydrogène avec la cytosine, c'est-à-dire que les chaînes nucléotidiques d'une molécule d'ADN sont complémentaires et se complètent.

Les molécules d'acide nucléique - ADN et ARN - sont constituées de nucléotides. Les nucléotides d'ADN comprennent une base azotée (A, T, G, C), le désoxyribose glucidique et un résidu de molécule d'acide phosphorique. La molécule d'ADN est une double hélice, constituée de deux chaînes reliées par des liaisons hydrogène selon le principe de complémentarité. La fonction de l'ADN est de stocker les informations héréditaires.

Les cellules de tous les organismes contiennent des molécules d'ATP - acide adénosine triphosphorique. L'ATP est une substance cellulaire universelle dont la molécule possède des liaisons riches en énergie. La molécule d'ATP est un nucléotide unique qui, comme les autres nucléotides, se compose de trois composants : une base azotée - l'adénine, un glucide - le ribose, mais au lieu d'un, elle contient trois résidus de molécules d'acide phosphorique (Fig. 12). Les connexions indiquées sur la figure par une icône sont riches en énergie et sont appelées macroergique. Chaque molécule d'ATP contient deux liaisons à haute énergie.

Lorsqu'une liaison à haute énergie est rompue et qu'une molécule d'acide phosphorique est éliminée à l'aide d'enzymes, 40 kJ/mol d'énergie sont libérées et l'ATP est convertie en ADP - acide adénosine diphosphorique. Lorsqu’une autre molécule d’acide phosphorique est éliminée, 40 kJ/mol supplémentaires sont libérés ; L'AMP se forme - acide adénosine monophosphorique. Ces réactions sont réversibles, c'est-à-dire que l'AMP peut être converti en ADP, l'ADP en ATP.

Les molécules d'ATP sont non seulement décomposées, mais également synthétisées, leur contenu dans la cellule est donc relativement constant. L'importance de l'ATP dans la vie d'une cellule est énorme. Ces molécules jouent un rôle prépondérant dans le métabolisme énergétique nécessaire pour assurer la vie de la cellule et de l’organisme dans son ensemble.

Une molécule d'ARN est généralement une chaîne unique, composée de quatre types de nucléotides - A, U, G, C. Trois principaux types d'ARN sont connus : ARNm, ARNr, ARNt. Le contenu des molécules d'ARN dans une cellule n'est pas constant ; elles participent à la biosynthèse des protéines. L'ATP est une substance énergétique universelle de la cellule, qui contient des liaisons riches en énergie. L'ATP joue un rôle central dans le métabolisme énergétique cellulaire. L'ARN et l'ATP se trouvent à la fois dans le noyau et dans le cytoplasme de la cellule.

Tâches et tests sur le thème "Thème 4. "Composition chimique de la cellule".

• polymère, monomère;
• glucide, monosaccharide, disaccharide, polysaccharide ;
• lipide, acide gras, glycérol ;
• acide aminé, liaison peptidique, protéine ;
• catalyseur, enzyme, site actif ;
• acide nucléique, nucléotide.

Algorithme pour résoudre des problèmes.

Type 1. Autocopie de l'ADN.

L'une des chaînes d'ADN a la séquence nucléotidique suivante :
AGTACCGATACCGATTTACCG...
Quelle séquence nucléotidique possède la deuxième chaîne de la même molécule ?

Pour écrire la séquence nucléotidique du deuxième brin d'une molécule d'ADN, lorsque la séquence du premier brin est connue, il suffit de remplacer la thymine par l'adénine, l'adénine par la thymine, la guanine par la cytosine et la cytosine par la guanine. Après avoir effectué ce remplacement, on obtient la séquence :
TATTGGGCTATGAGCTAAAATG...

Type 2. Codage protéique.

La chaîne d'acides aminés de la protéine ribonucléase commence comme suit : lysine-glutamine-thréonine-alanine-alanine-alanine-lysine...
Par quelle séquence nucléotidique commence le gène correspondant à cette protéine ?

Pour ce faire, utilisez la table du code génétique. Pour chaque acide aminé, nous trouvons sa désignation de code sous la forme du triplet de nucléotides correspondant et l'écrivons. En disposant ces triplets les uns après les autres dans le même ordre que les acides aminés correspondants, on obtient la formule de la structure d'une section d'ARN messager. En règle générale, il existe plusieurs de ces triplés, le choix se fait en fonction de votre décision (mais un seul des triplés est pris). Il peut donc y avoir plusieurs solutions.
ААААААААЦУГЦГГЦУГЦГАAG

Par quelle séquence d'acides aminés commence une protéine si elle est codée par la séquence de nucléotides suivante :
ACCTTCCATGGCCGGT...

En utilisant le principe de complémentarité, on retrouve la structure d'une section d'ARN messager formée sur ce segment Molécules d'ADN :
UGGGGGUACGGGGCA...

On se tourne ensuite vers le tableau du code génétique et pour chaque triplet de nucléotides, en commençant par le premier, on trouve et on écrit l'acide aminé correspondant :
Cystéine-glycine-tyrosine-arginine-proline-...

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. " Biologie générale". Moscou, "Lumières", 2000

• Thème 4. "Composition chimique de la cellule". §2-§7 p. 7-21
• Thème 5. "Photosynthèse". §16-17 p. 44-48
• Thème 6. "Respiration cellulaire". §12-13 p. 34-38
• Thème 7. "Informations génétiques". §14-15 p. 39-44

Une cellule est un système d'autorégulation complexe dans lequel des centaines de réactions chimiques se produisent simultanément et dans un certain ordre visant à maintenir son activité vitale, sa croissance et son développement. L'étude de la composition chimique des cellules montre que dans les organismes vivants, il n'y a pas d'éléments chimiques particuliers qui leur sont propres : c'est là que se manifeste l'unité de la composition chimique de la nature vivante et inanimée.

Sur les 115 éléments chimiques existants dans la nature, au moins la moitié d'entre eux participent activement aux processus vitaux. De plus, 24 d’entre eux sont obligatoires et se retrouvent dans presque tous les types de cellules, et valeur la plus élevée avoir 10 éléments - azote (N), hydrogène (H), carbone (C), oxygène (O), phosphore (P), soufre (S), sodium (Na), potassium (K), calcium (Ca), magnésium (Mg) - les principaux composants de la cellule sont construits à partir d'eux.

Selon le pourcentage contenu dans la cellule, les éléments chimiques sont divisés en trois groupes :

· macroéléments, contenu dans la cage - 10 -3 ; l'oxygène, le carbone, l'hydrogène, l'azote, le phosphore, le soufre, le calcium, le potassium, le chlore, le sodium et le magnésium, constituant plus de 99 % de la masse cellulaire ;

· les microéléments, dont la teneur varie de 10 -3 -10 -6 ; fer, manganèse, cuivre, zinc, cobalt, nickel, iode, brome, fluor, bore ; leur douleur représente 1,0 % de la masse cellulaire ;

· ultramicroéléments, étant inférieur à 10 -6 ; or, argent, uranium, béryllium, césium, sélénium, etc. ; au total - moins de 0,1% de la masse cellulaire.

Malgré leur faible teneur dans les organismes vivants, les micro et ultramicroéléments jouent un rôle important : ils font partie de diverses enzymes, vitamines et déterminent ainsi le développement et le fonctionnement normaux des structures cellulaires et de l'organisme dans son ensemble.

Chacun des éléments chimiques présents dans les organismes vivants effectue fonction importante(Tableau 1).

Tableau 1.

FONCTIONS DES ÉLÉMENTS DANS LES ORGANISMES VIVANTS

Contient des hormones thyroïdiennes

Eau et composés inorganiques, leur rôle dans la cellule.

Substances inorganiques (minérales)- ce sont des composés chimiques relativement simples que l'on retrouve aussi bien dans la nature vivante qu'inanimée (dans les minéraux, eaux naturelles). Depuis composés inorganiques L'eau, les sels minéraux, les acides et les bases sont importants.

La teneur moyenne en eau dans les cellules de la plupart des organismes est d'environ 70 % (dans les cellules d'une méduse - 96 %). La quantité d'eau dans différents organes et tissus varie et dépend du niveau de leurs processus métaboliques. Ainsi, chez l'homme, la teneur en eau dans les cellules de l'émail dentaire est de 10 %, celle du tissu osseux de 20 %, du tissu adipeux de 40 %, des reins de 80 %, du cerveau jusqu'à 85 % et dans les cellules embryonnaires jusqu'à 97 %. .

Une teneur aussi élevée en eau témoigne de son rôle important dans les cellules des organismes vivants, en raison de sa structure. Les molécules d'eau sont de petite taille et non linéaires

Riz. 1. Formule d'eau.

structure spatiale. Les atomes d'une molécule sont maintenus ensemble par liaisons covalentes polaires, qui lient un atome d’oxygène à deux atomes d’hydrogène. La polarité des liaisons covalentes, c'est-à-dire la répartition inégale des charges s'explique dans ce cas par la forte électronégativité de l'atome d'oxygène, qui attire les électrons des paires d'électrons communes, ce qui entraîne l'apparition d'une charge partielle négative sur l'atome d'oxygène et d'une charge partielle positive sur l'hydrogène. atomes. Des liaisons hydrogène se forment entre les atomes d'oxygène et d'hydrogène des molécules d'eau voisines, grâce auxquelles conditions normales l'eau est dans son état liquide d'origine. Cependant, les liaisons hydrogène sont environ 20 fois plus faibles que les liaisons covalentes, elles se rompent donc facilement lorsque l'eau s'évapore.

Propriétés de l'eau :

- solvant universel– les composés inorganiques et organiques polaires se dissolvent dans l'eau ; les substances hautement solubles dans l'eau (de nombreux sels minéraux, acides, alcalis, alcools, sucres, vitamines, certaines protéines - albumines, histones) sont appelées polysaccharides, graisses, acides nucléiques, certaines protéines - globulines, fibrillaires), hydrophile ; substances peu ou pas du tout solubles dans l'eau (certains sels, vitamines sont appelés hydrophobe .

- capacité thermique spécifique élevée– la capacité d'absorber la chaleur avec des changements minimes de sa propre température ; Lorsque l’eau s’évapore, elle doit être absorbée pour rompre les liaisons hydrogène qui maintiennent les molécules ensemble. un grand nombre de l'énergie, par conséquent, en évaporant l'eau, les organismes peuvent se protéger de la surchauffe.

- conductivité thermique élevée– répartition uniforme de la chaleur entre les tissus corporels.

- tension superficielle élevée– est important pour les processus d’adsorption, pour le mouvement des solutions à travers les tissus (circulation sanguine chez les animaux, courant ascendant chez les plantes), retenant les petits organismes à la surface ou glissant à la surface de l’eau.

- l'eau n'est pratiquement pas comprimée, créant une pression de turgescence, basée sur les phénomènes d'osmose, et déterminant le volume et l'élasticité des cellules et des tissus.

Osmose – pénétration des molécules de solvant (eau) à travers membrane biologique dans une solution d’une substance. Pression osmotique est la pression avec laquelle le solvant pénètre dans la membrane. L'ampleur de la pression osmotique augmente avec l'augmentation de la concentration de la solution. Pression osmotique des liquides corps humainégale à la pression d'une solution de chlorure de sodium à 0,85 %, c'est-à-dire une solution isotonique. Les solutions plus concentrées sont dites hypertoniques et les solutions moins concentrées sont appelées hypotoniques.

L'eau se trouve dans la cellule sous forme libre et liée. L'eau liée - 4 à 5 % - fait partie des structures fibrillaires et se combine avec certaines protéines, formant autour d'elles une enveloppe de solvatation. L'eau gratuite – 95 à 96 % – remplit un certain nombre de fonctions biologiquement importantes.

Fonctions de l'eau :

1) transport – assure le mouvement des substances dans la cellule et le corps, l'absorption

2) métabolique – est le milieu de toutes les réactions biochimiques dans la cellule ;

3) structurel – le cytoplasme cellulaire contient de 60 à 95 % d'eau ; Chez les plantes, l’eau assure la turgescence ; en rond et annélides est un squelette hydrostatique.

Substances inorganiques.

L’écrasante majorité des substances inorganiques se présentent sous forme de sels, soit dissociés en ions, soit à l’état solide.

Les ions inorganiques sont d'une importance non négligeable pour assurer les processus vitaux de la cellule - ce sont cations(K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , NH 3 + ) et anions(Cl -, HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, HCO -, NO 3 -) sels minéraux. La teneur en cations et anions dans la cellule diffère de leur concentration dans l'environnement entourant la cellule, en raison de la régulation active du transfert de substance par la membrane. Ainsi, la constance de la composition chimique d'une cellule vivante est assurée. Avec la mort de la cellule, la concentration de substances dans l'environnement et dans le cytoplasme s'égalise.

Les ions contenus dans le corps sont importants pour maintenir une réaction constante du milieu (pH) dans la cellule et dans les solutions qui l'entourent, c'est-à-dire sont composants des systèmes tampons. Mise en mémoire tampon – la capacité d’une cellule à maintenir à un niveau constant la réaction légèrement alcaline de son contenu. Les anions d'acides faibles et d'alcalis faibles se lient aux ions H + et aux ions hydroxyle (OH -), grâce à quoi la réaction à l'intérieur de la cellule reste pratiquement inchangée. Les propriétés tampons de la cellule dépendent de la concentration en sel. Les systèmes tampons les plus importants chez les mammifères sont le phosphate et le bicarbonate.

Système tampon phosphate– se compose de H 2 PO 4 - et HPO 4 2- et maintient le pH du liquide intracellulaire dans la plage de 6,9 ​​à 7,4. Le principal système tampon de l'environnement extracellulaire (plasma sanguin) est le système bicarbonate, constitué de H 2 CO 3 et HCO 3 et maintenant un pH de 7,4.

Acides inorganiques et leurs sels sont importants dans la vie des organismes :

Acide hydrochlorique une partie du suc gastrique;

Les résidus d'acide sulfurique, rejoignant les substances étrangères insolubles dans l'eau, les rendent solubles, facilitant ainsi leur élimination de l'organisme ;

Les sels inorganiques de sodium et de potassium des acides nitreux et phosphorique, le sel de calcium de l'acide sulfurique servent de composants de la nutrition minérale des plantes (comme engrais) ;

Les sels de calcium et de phosphore font partie du tissu osseux animal.

Matière organique – de nombreux composés carbonés synthétisés principalement par les organismes vivants.

Le rapport des éléments chimiques dans les corps vivants est différent de celui des objets inanimés. DANS la croûte terrestre les plus courants sont Si, Al, O 2, Na - 90 %. Dans les organismes vivants : H, O, C, N – 98 %. Cette différence est due aux particularités des propriétés chimiques de l'hydrogène, de l'oxygène, du carbone et de l'azote, ce qui fait qu'ils se sont révélés les plus adaptés à la formation de molécules remplissant des fonctions biologiques.

L'hydrogène, l'oxygène, le carbone et l'azote sont capables de former de fortes des liaisons covalentes en appariant des électrons appartenant à deux atomes. L'oxygène, le carbone et l'azote forment à la fois des formes simples et doubles liaisons, grâce à quoi une grande variété de composés chimiques est obtenue. La capacité des atomes de carbone à interagir les uns avec les autres via la formation de liaisons covalentes carbone-carbone est particulièrement importante. Chaque atome de carbone peut former des liaisons covalentes avec quatre atomes de carbone. De manière covalente atomes liés le carbone peut former la charpente d'innombrables molécules organiques. Parce que les atomes de carbone forment facilement des liaisons covalentes avec l’oxygène, l’azote et le soufre, les molécules organiques atteignent une complexité et une diversité structurelle exceptionnelles.

Les composés organiques représentent en moyenne 20 à 30 % de la masse cellulaire d'un organisme vivant. Il y a: monomères – de petites molécules organiques de faible poids moléculaire qui servent de blocs de construction aux polymères ; polymères – des macromolécules plus grosses et de poids moléculaire élevé.

Les polymères sont des chaînes linéaires ou ramifiées contenant grand nombre unités monomères. Homopolymères– représenté par un type de monomère (cellulose), hétéropolymères– plusieurs monomères différents (protéine, ADN, ARN). Si un groupe de monomères se répète périodiquement dans une molécule, alors un polymère est appelé régulier, en molécules irrégulier il n'y a pas de répétabilité visible des polymères.

Les substances organiques comprennent les biopolymères – protéines, acides nucléiques et glucides ; ainsi que les graisses.

DANS Divers types les cellules contiennent des quantités inégales de certains composés organiques (les cellules végétales prédominent glucides complexes– les polysaccharides ; les animaux ont plus de protéines et de graisses). Cependant, chaque groupe de substances organiques dans n’importe quel type de cellule remplit des fonctions similaires.

Informations connexes.

La cellule n'est pas seulement unité structurelle de tous les êtres vivants, une sorte d'élément constitutif de la vie, mais aussi une petite usine biochimique dans laquelle diverses transformations et réactions se produisent chaque fraction de seconde. C'est ainsi que se forment les composants nécessaires à la vie et à la croissance du corps. les composants structuraux: minéraux cellulaires, eau et composés organiques. Il est donc très important de savoir ce qui se passera si l’un d’entre eux ne suffit pas. Quel rôle jouent les différents composés dans la vie de ces minuscules particules structurelles des systèmes vivants, invisibles à l’œil nu ? Essayons de comprendre ce problème.

Classification des substances cellulaires

Tous les composés qui composent la masse de la cellule, forment ses éléments structurels et sont responsables de son développement, de sa nutrition, de sa respiration, de sa plasticité et de son développement normal, peuvent être divisés en trois grands groupes. Il s'agit de catégories telles que :

• organique;
• cellules (sels minéraux);
• eau.

Ce dernier est souvent classé dans le deuxième groupe composants inorganiques. En plus de ces catégories, on peut identifier celles qui sont constituées de leur combinaison. Ce sont des métaux qui font partie de la molécule des composés organiques (par exemple, la molécule d'hémoglobine contenant un ion fer est de nature protéique).

Minéraux cellulaires

Si nous parlons spécifiquement des composés minéraux ou inorganiques qui composent chaque organisme vivant, ils sont également différents par leur nature et leur contenu quantitatif. Ils ont donc leur propre classification.

Tous les composés inorganiques peuvent être divisés en trois groupes.

1. Macroéléments. Ceux dont le contenu à l'intérieur de la cellule représente plus de 0,02 % de masse totale substances inorganiques. Exemples : carbone, oxygène, hydrogène, azote, magnésium, calcium, potassium, chlore, soufre, phosphore, sodium.
2. Microéléments - moins de 0,02%. Ceux-ci comprennent : le zinc, le cuivre, le chrome, le sélénium, le cobalt, le manganèse, le fluor, le nickel, le vanadium, l'iode, le germanium.
3. Ultramicroéléments - teneur inférieure à 0,0000001%. Exemples : or, césium, platine, argent, mercure et quelques autres.

Vous pouvez également mettre en évidence plusieurs éléments organogènes, c'est-à-dire qu'ils constituent la base des composés organiques à partir desquels est construit le corps d'un organisme vivant. Il s'agit d'éléments tels que :

• hydrogène;
• azote;
• carbone;
• oxygène.

Ils construisent des molécules de protéines (base de la vie), de glucides, de lipides et d'autres substances. Cependant, les minéraux sont également responsables du fonctionnement normal de l’organisme. La composition chimique d’une cellule comprend des dizaines d’éléments du tableau périodique, qui sont la clé d’une vie réussie. Seuls 12 atomes environ ne jouent aucun rôle, ou bien celui-ci est négligeable et n’est pas étudié.

Certains sels sont particulièrement importants et doivent être ingérés quotidiennement avec de la nourriture. quantité suffisante afin que diverses maladies ne se développent pas. Pour les plantes, il s'agit par exemple du sodium ; pour l'homme et les animaux, il s'agit de sels de calcium, sel comme source de sodium et de chlore, etc.

Eau

Les substances minérales de la cellule sont combinées avec l'eau dans un groupe commun, il est donc impossible de ne pas parler de son importance. Quel rôle joue-t-il dans le corps des êtres vivants ? Énorme. Au début de l’article, nous comparions une cellule à une usine biochimique. Ainsi, toutes les transformations de substances qui se produisent chaque seconde s'effectuent dans le milieu aquatique. C'est un solvant universel et un milieu pour les interactions chimiques, les processus de synthèse et de décomposition.

De plus, l’eau fait partie du milieu interne :

• cytoplasme;
• la sève cellulaire des plantes ;
• le sang chez les animaux et les humains ;
• urine;
• la salive et d'autres fluides biologiques.

La déshydratation signifie la mort de tous les organismes sans exception. L’eau est un milieu de vie pour une grande variété de flore et de faune. Il est donc difficile de surestimer l’importance de cette substance inorganique ; elle est en réalité infiniment grande.

Les macronutriments et leur importance

Les minéraux de la cellule sont d'une grande importance pour son fonctionnement normal. Tout d'abord, cela s'applique aux macroéléments. Le rôle de chacun d’eux a été étudié en détail et établi depuis longtemps. Nous avons déjà répertorié ci-dessus les atomes qui composent le groupe de macroéléments, nous ne nous répéterons donc pas. Expliquons brièvement le rôle des principaux.

1. Calcium. Ses sels sont nécessaires à l'apport d'ions Ca 2+ à l'organisme. Les ions eux-mêmes sont impliqués dans les processus d'arrêt et de coagulation du sang, assurant l'exocytose cellulaire, ainsi que contractions musculaires, y compris cardiaques. Les sels insolubles sont à la base des os et des dents solides des animaux et des humains.
2. Potassium et sodium. Ils maintiennent l’état de la cellule et forment une pompe sodium-potassium pour le cœur.
3. Chlore - participe à assurer la neutralité électrique de la cellule.
4. Le phosphore, le soufre et l'azote sont des composants de nombreux composés organiques et participent également à la fonction musculaire et à la composition osseuse.

Bien sûr, si nous considérons chaque élément plus en détail, on peut en dire beaucoup sur son excès dans le corps et sur sa carence. Après tout, les deux sont nocifs et entraînent divers types de maladies.

Microéléments

Le rôle des minéraux dans la cellule, qui appartiennent au groupe des microéléments, est également important. Malgré le fait que leur contenu dans la cellule soit très faible, sans eux, celle-ci ne pourra pas fonctionner normalement pendant longtemps. Les plus importants de tous les atomes répertoriés ci-dessus dans cette catégorie sont :

• zinc;
• cuivre;
• sélénium;
• fluor;
• cobalt.

Des niveaux normaux d’iode sont nécessaires au maintien de la fonction thyroïdienne et de la production d’hormones. Le fluorure est nécessaire à l'organisme pour renforcer l'émail des dents et aux plantes pour maintenir l'élasticité et la riche couleur des feuilles.

Le zinc et le cuivre sont des éléments présents dans de nombreuses enzymes et vitamines. Ce sont des acteurs importants dans les processus de synthèse et d’échange plastique.

Le sélénium participe activement aux processus réglementaires et est nécessaire au travail Système endocrinienélément. Le cobalt a un autre nom : la vitamine B 12, et tous les composés de ce groupe sont extrêmement importants pour le système immunitaire.

Par conséquent, les fonctions des substances minérales dans la cellule, formées par des microéléments, ne sont pas inférieures à celles exercées par les macrostructures. Il est donc important de consommer les deux en quantité suffisante.

Ultramicroéléments

Les substances minérales de la cellule, formées d'ultramicroéléments, ne jouent pas un rôle aussi important que ci-dessus. Cependant, leur carence à long terme peut entraîner des conséquences très désagréables et parfois très dangereuses pour la santé.

Par exemple, le sélénium appartient également à ce groupe. Son absence à long terme provoque le développement de tumeurs cancéreuses. Il est donc considéré comme indispensable. Mais l'or et l'argent sont des métaux qui ont impact négatif sur les bactéries, les détruisant. Ils jouent donc un rôle bactéricide à l’intérieur des cellules.

Cependant, de manière générale, il faut dire que les fonctions des ultramicroéléments n'ont pas encore été entièrement révélées par les scientifiques et que leur signification reste floue.

Métaux et matières organiques

De nombreux métaux se trouvent dans les molécules organiques. Par exemple, le magnésium est un coenzyme de la chlorophylle, nécessaire à la photosynthèse des plantes. Le fer fait partie de la molécule d’hémoglobine, sans laquelle il est impossible de respirer. Le cuivre, le zinc, le manganèse et autres font partie des molécules d'enzymes, de vitamines et d'hormones.

Évidemment, tous ces composés sont importants pour l’organisme. Il est impossible de les classer complètement comme minéraux, mais ils devraient quand même partiellement le faire.

Minéraux cellulaires et leur importance : grade 5, tableau

Pour résumer ce que nous avons dit pendant l’article, faisons tableau général, dans lequel nous réfléchirons à la nature des composés minéraux et à la raison pour laquelle ils sont nécessaires. Il peut être utilisé pour expliquer ce sujet aux écoliers, par exemple en cinquième année.

Ainsi, les substances minérales de la cellule et leur signification seront apprises par les écoliers au cours du cycle principal de l'enseignement.

Conséquences d'un manque de composés minéraux

Lorsque nous parlons de l’importance du rôle des minéraux dans la cellule, nous devons donner des exemples qui prouvent ce fait.

Citons quelques maladies qui se développent avec une carence ou un excès de l'un des composés identifiés au cours de l'article.

1. Hypertension.
2. Ischémie, insuffisance cardiaque.
3. Goitre et autres maladies de la glande thyroïde (maladie de Graves et autres).
4. Anémie.
5. Croissance et développement inappropriés.
6. Tumeurs cancéreuses.
7. Fluorose et caries.
8. Maladies du sang.
9. Trouble du système musculaire et nerveux.
10. Indigestion.

Bien sûr, c'est loin d'être liste complète. Il est donc nécessaire de veiller soigneusement à ce que l’alimentation quotidienne soit correcte et équilibrée.

D'abord substances chimiques classé à la fin du IXe siècle par le savant arabe Abu Bakr ar-Razi. En fonction de l'origine des substances, il les a divisées en trois groupes. Dans le premier groupe, il assignait une place aux substances minérales, dans le deuxième aux substances végétales et dans le troisième aux substances animales.

Cette classification était destinée à durer près d'un millénaire. Ce n'est qu'au XIXe siècle que deux de ces groupes ont été formés : les substances organiques et inorganiques. Les substances chimiques des deux types sont construites grâce aux quatre-vingt-dix éléments inclus dans le tableau de D.I. Mendeleïev.

Groupe de substances inorganiques

Parmi les composés inorganiques, on distingue les substances simples et complexes. Le groupe des substances simples comprend les métaux, les non-métaux et les gaz rares. Substances complexes représenté par des oxydes, des hydroxydes, des acides et des sels. Toutes les substances inorganiques peuvent être construites à partir de n’importe quel élément chimique.

Groupe de substances organiques

La composition de tous les composés organiques comprend nécessairement du carbone et de l'hydrogène (c'est leur différence fondamentale avec les substances minérales). Les substances formées par C et H sont appelées hydrocarbures - les composés organiques les plus simples. Les dérivés d'hydrocarbures contiennent de l'azote et de l'oxygène. Ils sont à leur tour classés en composés contenant de l'oxygène et de l'azote.

Le groupe des substances contenant de l'oxygène est représenté par les alcools et les éthers, les aldéhydes et les cétones, acides carboxyliques, graisses, cires et glucides. Les composés contenant de l'azote comprennent les amines, les acides aminés, les composés nitrés et les protéines. Pour les substances hétérocycliques, la situation est double : elles peuvent, selon leur structure, appartenir aux deux types d'hydrocarbures.

Produits chimiques cellulaires

L'existence de cellules est possible si elles contiennent des substances organiques et inorganiques. Ils meurent lorsqu'ils manquent d'eau et de sels minéraux. Les cellules meurent si elles sont gravement dépourvues d’acides nucléiques, de graisses, de glucides et de protéines.

Ils sont capables de mener une vie normale s'ils contiennent plusieurs milliers de composés de nature organique et inorganique, capables d'entrer dans de nombreuses réactions chimiques différentes. Les processus biochimiques se produisant dans la cellule constituent la base de son activité vitale, de son développement et de son fonctionnement normaux.

Éléments chimiques qui saturent la cellule

Les cellules des systèmes vivants contiennent des groupes d'éléments chimiques. Ils sont enrichis en macro-, micro- et ultra-microéléments.

• Les macroéléments sont principalement représentés par le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote. Ces substances inorganiques de la cellule constituent la quasi-totalité de ses composés organiques. Ils comprennent également des éléments vitaux. Une cellule n’est pas capable de vivre et de se développer sans calcium, phosphore, soufre, potassium, chlore, sodium, magnésium et fer.
• Le groupe de microéléments est formé de zinc, de chrome, de cobalt et de cuivre.
• Les ultramicroéléments constituent un autre groupe représentant les substances inorganiques les plus importantes de la cellule. Le groupe est formé d'or et d'argent, qui ont un effet bactéricide, et de mercure, qui empêche la réabsorption de l'eau qui remplit les tubules rénaux et affecte les enzymes. Il comprend également du platine et du césium. Le sélénium y joue un certain rôle dont la carence entraîne divers types cancer.

De l'eau dans la cellule

L’importance de l’eau, substance courante sur terre pour la vie cellulaire, est indéniable. De nombreuses substances organiques et inorganiques s'y dissolvent. L’eau est un environnement fertile où se déroulent un nombre incroyable de réactions chimiques. Il est capable de dissoudre les produits de décomposition et métaboliques. Grâce à lui, les déchets et les toxines quittent la cellule.

Ce liquide a une conductivité thermique élevée. Cela permet à la chaleur de se propager uniformément dans les tissus du corps. Il possède une capacité thermique importante (la capacité d’absorber la chaleur lorsque sa propre température change de manière minime). Cette capacité empêche les changements brusques de température de se produire dans la cellule.

L'eau a une tension superficielle exceptionnellement élevée. Grâce à cela, les substances inorganiques dissoutes, comme les substances organiques, se déplacent facilement dans les tissus. De nombreux petits organismes, utilisant la propriété de tension superficielle, adhèrent à surface de l'eau et glissez-y librement.

La turgescence des cellules végétales dépend de l'eau. Chez certaines espèces animales, c'est l'eau qui assure la fonction de support, et non aucune autre substance inorganique. La biologie a identifié et étudié des animaux dotés de squelettes hydrostatiques. Il s'agit notamment de représentants des échinodermes, des rondes et des annélides, des méduses et des anémones de mer.

Saturation des cellules en eau

Les cellules de travail sont remplies d'eau à 80 % de leur volume total. Le liquide reste libre et formulaire associé. Les molécules de protéines se lient étroitement à l'eau liée. Ils sont entourés coquille d'eau, sont isolés les uns des autres.

Les molécules d'eau sont polaires. Ils forment des liaisons hydrogène. Grâce aux ponts hydrogène, l'eau a une conductivité thermique élevée. L'eau liée permet aux cellules de résister aux températures froides. L'eau gratuite représente 95 %. Il favorise la dissolution des substances impliquées dans le métabolisme cellulaire.

Les cellules hautement actives du tissu cérébral contiennent jusqu'à 85 % d'eau. Les cellules musculaires sont saturées à 70 % en eau. Les cellules moins actives qui forment le tissu adipeux ont besoin de 40 % d’eau. Non seulement il dissout les produits chimiques inorganiques dans les cellules vivantes, mais il joue également un rôle clé dans l’hydrolyse des composés organiques. Sous son influence, les substances organiques, se décomposant, se transforment en substances intermédiaires et finales.

L'importance des sels minéraux pour la cellule

Les sels minéraux sont représentés dans les cellules par des cations de potassium, sodium, calcium, magnésium et anions HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -. Les proportions correctes d'anions et de cations créent l'acidité nécessaire à la vie cellulaire. De nombreuses cellules maintiennent un environnement légèrement alcalin, qui reste pratiquement inchangé et assure leur fonctionnement stable.

La concentration de cations et d'anions dans les cellules diffère de leur rapport dans l'espace intercellulaire. La raison en est une régulation active visant le transport de composés chimiques. Ce déroulement des processus détermine la constance compositions chimiques dans les cellules vivantes. Après la mort cellulaire, la concentration de composés chimiques dans l'espace intercellulaire et le cytoplasme atteint l'équilibre.

Substances inorganiques dans l'organisation chimique de la cellule

La composition chimique des cellules vivantes ne contient aucun élément particulier qui leur est propre. Ceci détermine l'unité des compositions chimiques du vivant et objets inanimés. Les substances inorganiques entrant dans la composition de la cellule jouent un rôle énorme.

Le soufre et l'azote aident à la formation des protéines. Le phosphore est impliqué dans la synthèse de l'ADN et de l'ARN. Le magnésium est un composant important des enzymes et des molécules de chlorophylle. Le cuivre est nécessaire aux enzymes oxydatives. Le fer est le centre de la molécule d'hémoglobine, le zinc fait partie des hormones produites par le pancréas.

Importance des composés inorganiques pour les cellules

Les composés azotés convertissent les protéines, les acides aminés, l'ADN, l'ARN et l'ATP. Dans les cellules végétales, les ions ammonium et les nitrates sont convertis en NH 2 lors des réactions redox et participent à la synthèse des acides aminés. Les organismes vivants utilisent les acides aminés pour former leurs propres protéines nécessaires à la construction de leur corps. Après la mort des organismes, les protéines entrent dans le cycle des substances ; lors de leur décomposition, l'azote est libéré sous forme libre.

Les substances inorganiques contenant du potassium jouent le rôle de « pompe ». Grâce à la « pompe à potassium », les substances dont elles ont un besoin urgent pénètrent dans les cellules à travers la membrane. Les composés de potassium conduisent à l'activation de l'activité cellulaire, grâce à laquelle des excitations et des impulsions sont réalisées. La concentration d’ions potassium dans les cellules est très élevée, contrairement à l’environnement. Après la mort des organismes vivants, les ions potassium passent facilement dans le milieu naturel.

Les substances contenant du phosphore contribuent à la formation de structures et de tissus membranaires. En leur présence, des enzymes et des acides nucléiques se forment. Différentes couches de sol sont saturées à des degrés divers de sels de phosphore. Les sécrétions racinaires des plantes, dissolvant les phosphates, les absorbent. Après la mort des organismes, les phosphates restants subissent une minéralisation et se transforment en sels.

Les substances inorganiques contenant du calcium contribuent à la formation de substances intercellulaires et de cristaux dans les cellules végétales. Leur calcium pénètre dans le sang, régulant le processus de coagulation du sang. Grâce à lui, des os, des coquilles, des squelettes calcaires et des polypes coralliens se forment dans les organismes vivants. Les cellules contiennent des ions calcium et des cristaux de ses sels.