"Минеральные вещества. Их роль в клетке"

Тема:

«Минеральные вещества и их роль в клетке».

Функции минеральных веществ

• Минеральные вещества входят в состав всех клеток, тканей, костей;
• Поддерживают кислотно-щелочное равновесие в организме
• Оказывают большое влияние на обмен веществ. Гомеостаз
• Регуляция иммунных процессов, осмотическое давление, дыхание тканей

Минеральные вещества

• вода и различные соли, которые , находясь в растворенном состоянии, диссоциируют (распадаются) с образованием ионов :
• катионов (положительно заряженных) и
• анионов (отрицательно заряженных).

Макроэлементы и микроэлементы

• К макроэлементам относят: натрий, калий, кальций, магний, хлор, кремний, серу, железо и др.
• К микроэлементам относят:

йод, цинк, медь, фтор, бром, марганец

Кальций и фосфор

• структурные элементы
• слагают основную массу минерального вещества костей и зубов,

Натрий и хлор

• являются основными ионами плазмы,
• а калий , в больших количествах содержится внутри живых клеток

Неорганические ионы: катионы и анионы

Катионы  – калий, натрий, магний и кальций.

Анионы  – хлорид анион, гидрокарбонат анион, гидрофосфат анион, дигидрофосфат анион, карбонат анион, фосфат анион и нитрат анион.

Рассмотрим значение ионов.

Ионы, располагаясь по разные стороны клеточных мембран, образуют так называемый трансмембранный потенциал . Многие ионы неравномерно распределены между клеткой и окружающей средой. Так, концентрация ионов калия (К + ) в клетке в 20–30 раз выше, чем в окружающей среде; а концентрация ионов натрия (Na + ) в десять раз ниже в клетке, чем в окружающей среде.

Градиент концентрации

К+

К+

Na+

• Благодаря существованию  градиентов концентрации , осуществляются многие жизненно важные процессы, такие как сокращение мышечных волокон, возбуждение нервных клеток, перенос веществ через мембрану.

Значение

• Катионы влияют на вязкость и текучесть цитоплазмы.

Ионы калия(К ) уменьшают вязкость и увеличивают текучесть,

ионы кальция (Са 2+ ) обладают противоположным действием на цитоплазму клетки.

• Анионы слабых кислот – гидрокарбонат анион (НСО 3 - ), гидрофосфат анион (НРО 4 2- ) – участвуют в поддержании кислотно-щелочного баланса клетки, то есть  pH среды . По своей реакции растворы могут быть  кислыми ,  нейтральными  и  основными .

рН среды и роль ионов в его поддержании

Значение pH в клетке примерно равняется 7.

Изменение pH в ту или иную сторону губительно действует на клетку, поскольку сразу же изменяются биохимические процессы, проходящие в клетке.

Постоянство pH клетки поддерживается благодаря буферным свойствам её содержимого.

Буферным называют раствор, который поддерживает постоянное значение pH среды . Обычно буферная система состоит из сильного и слабого электролита: соли и слабого основания или слабой кислоты, которые её образуют

Действие буферного раствора заключается в том, что он противостоит изменениям pH среды. Изменение pH среды может возникнуть вследствие концентрирования раствора или разбавления его водой, кислотой или щелочью.

рН среды и роль ионов в его поддержании

• Когда кислотность, то есть концентрация ионов водорода возрастает, свободные анионы, источником которых служит соль, взаимодействуют с протонами и удаляют их из раствора.
• Когда кислотность снижается, то усиливается тенденция к освобождению протонов. Таким образом поддерживается pH на определенном уровне, то есть поддерживается концентрация протонов на определенном постоянном уровне.

рН среды и роль ионов в его поддержании

Некоторые органические соединения, в частности белки, также обладают буферными свойствами.

Катионы магния, кальция, железа, цинка, кобальта, марганца входят в состав ферментов и витаминов

Катионы металлов входят в состав гормонов.

Цинк входит в состав инсулина. Инсулин – это гормон поджелудочной железы, который регулирует уровень глюкозы в крови.

Магний входит в состав хлорофилла.

Железо входит в состав гемоглобина.

При недостатке этих катионов нарушается процессы жизнедеятельности клетки

Буферная система крови

В организме человека всегда имеются определенные условия для сдвига нормальной реакции среды ткани, например, крови, в сторону ацидоза (закисления) или алкалоза (раскисления – смещения рН в большую сторону).

В кровь поступают различные продукты, например, молочная кислота, фосфорная кислота, сернистая кислота, образующиеся в результате окисления фосфорорганических соединений либо серосодержащих белков. При этом реакция крови, может сдвигаться в сторону кислых продуктов.

При употреблении мясных продуктов, в кровь поступают кислые соединения. При употреблении растительной пищи, в кровь поступают основания.

Тем не менее, pH крови остается на определенном постоянном уровне.

В крови имеются  буферные системы , которые поддерживают pH на определенном уровне.

К буферным системам крови относятся:

- карбонатная буферная система,

- фосфатная буферная система,

- буферная система гемоглобина,

- буферная система белков плазмы

Спасибо за внимание