Минеральные соли особенности строения и функции таблица – 16 . Минеральные вещества в клетках, их роль назначение. Осмотические процессы в растительных и животных клетках.

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 города Воронежа

Неорганические вещества клетки. Минеральные соли

Минеральные соли могут содержаться в организме в растворенном виде (диссоциированными на ионы) или в нерастворимом виде. 

Важную роль в жизнедеятельности клетки играют растворимые минеральные соли, представленные в основном катионами К⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ и анионами НРО₄^2-, Н₂РО^4-, Сl^—, НСO^3-. 

Многие ионы неравномерно распределены между клеткой и окружающей средой. Именно благодаря существованию подобных градиентов концентраций осуществляются многие важные процессы жизнедеятельности, такие, например, как возбуждение нервных клеток и сокращение мышечных волокон.

На внешней клеточной мембране высокая концентрация ионов Na⁺, а на внутренней — ионов К

+. Этот факт обуславливает передачу возбуждения по нервам и мышце. Са⁺², Mg⁺² являются активаторами многих ферментов, если их недостаточно, то нарушается процесс обмена веществ. Mg⁺² поддерживает целостность рибосом, работу митохондрий. Са₃(РО₄)₂ есть в составе костей, а СаСО₃ — в составе раковин моллюсков.

Ионы растворимых солей Na⁺, K⁺, Cl^— Mg²⁺, SO₄^2- в организме человека и животных выполняют ряд важных функций:

• создают условия для передачи нервных импульсов;
• регулируют проницаемость мембран;
• участвуют в мышечных сокращениях;
• поддерживают осмотическое давление крови и нормализуют водный баланс;
• регулируют кислотно-щелочной баланс;
• усиливают действие желудочных соков, участвуют в формировании кислых и щелочных ферментов.

Анионы слабых кислот участвуют в поддержании кислотно-щелочного баланса (рН) клетки. Анионы фосфорной кислоты необходимы для синтеза главной энергетической молекулы — АТФ, нуклеотидов и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК).

От концентрации солей внутри клетки зависят буферные свойства, то есть способность поддерживать слабощелочную среду. Внутри клетки буферность обеспечивается анионами Н₂РО₄^—, во внеклеточной жидкости и в крови роль буфера играют НРО₄^-2, НСО₃^—.

Неорганические соли — KNO₃, CaSO₄, Na₃PO₄ — служат важными компонентами минерального питания растений.

Роль	Пояснение	Примеры
Создание осмотического баланса	Состав минеральных солей и их концентрация определяют осмотическое давление жидкостей внутри клеток и полостей тела. Благодаря осмотическому давлению формируется гидроскелет беспозвоночных и тургор растений	Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl—, HCO3—, H2PO4—, HPO42-, SO42-
Поддержание буферных свойств	Буферность — способность поддерживать рН на определенном уровне. За поддержание рН клеток и тканей отвечают фосфатная и бикарбонатная буферные системы	HPO42- + H+ ↔ H2PO4—; HCO3— + H+ ↔ H2CO3
Поддержание градиентов концентраций	В клетке и межклеточном пространстве поддерживаются определенные концентрации ионов. Благодаря существованию градиентов концентраций осуществляются такие важные процессы жизнедеятельности, как возбуждение нервных клеток и сокращение мышечных волокон	Na+, K+, Ca2+, Cl—
Формирование скелетных образований	Кости скелета позвоночных в основном состоят из фосфатов кальция и магния. Раковины моллюсков формируются из карбоната кальция	Ca2+, Mg2+, PO43-, CO32-
Передача нервных импульсов	Участвуют в работе химических синапсов	Ca2+, К+, Na+, Cl—

< Предыдущая страница «Неорганические вещества клетки. Вода»

Следующая страница «Органические вещества. Общая характеристика. Липиды» >

biolicey2vrn.ru

1.2. Минеральные соли.

Минеральные соли в водном растворе клетки диссоциируют на катионы и анионы; некоторые из них могут включаться в комплексы с различными органическими соединениями. Содержание неорганических ионов обычно не превышает 1 % от массы клетки. Катионы солей, такие как калий, натрий, обеспечивают раздражимость клеток. Кальций способствует сцеплению клеток между собой. Анионы слабых кислот отвечают за буферные свойства цитоплазмы, поддерживая в клетках слабощелочную реакцию.

Ниже в качестве примера приводится биологическая роль важнейших химических элементов клетки:

Кислород Компонент органических веществ, воды, анионов неорганических кислот

Углерод Компонент всех органических веществ, углекислого газа, угольной кислоты;

Водород Компонент воды, органических веществ, в форме протона регулирует кислотность среды и обеспечивает формирование трансмембранного потенциала;

Азот Компонент нуклеотидов, аминокислот, пигментов фотосинтеза и многих витаминов;

Сера Компонент аминокислот (цистеин, цистин, метионин), витамина В₁и некоторых коферментов;

Фосфор Компонент нуклеиновых кислот, пирофосфата, ортофосфорной кислоты, нуклеотидтрифосфатов, некоторых коферментов;

Кальций Участвует в передаче сигналов в клетке;

Калий Влияет на активность ферментов белкового синтеза, участвует в процессах фотосинтеза;

Магний Активатор энергетического обмена и синтеза ДНК, входит в состав молекулы хлорофилла, необходим для сборки микротрубочек веретена деления;

Железо Компонент многих ферментов, участвует в биосинтезе хлорофилла, в процессах дыхания и фотосинтеза;

Медь Компонент некоторых ферментов, участвует в процессах фотосинтеза;

Марганец Является компонентом или регулирует активность некоторых ферментов, участвует в ассимиляции азота и в процессе фотосинтеза;

Молибден Компонент нитратредуктазы, участвует в фиксации молекулярного азота;

Кобальт Компонент витамина В₁₂, участвует в азотфиксации

Бор Регулятор роста растений, активатор восстановительных ферментов дыхания;

Цинк Компонент некоторых пептидаз, участвует в синтезе ауксинов (растительных гормонов) и спиртовом брожении.

Существенным является не только содержание элементов, но и их соотношение. Так в клетке поддерживается высокая концентрация ионов К⁺ и низкая Na⁺ , в окружающей среде (морская вода, межклеточная жидкость, кровь) наоборот.

Основные наиболее важные биологические функции минеральных элементов:

1. Поддержание кислотно-щелочного равновесия в клетке;

2. Создание буферных свойств цитоплазмы;

3. Активация ферментов;

4. Создание осмотического давления в клетке;

5. Участие в создании мембранных потенциалов клеток;

6. Образование внутреннего и наружного скелета (простейшие, диатомовые водоросли)

.

2. Органические вещества

Органические вещества составляют от 20 до 30 % массы живой клетки. Из них примерно 3% приходится на долю низкомолекулярных соединений: аминокислот, нуклеотидов, витаминов, гормонов, пигментов и некоторых других веществ. Основную же часть сухого вещества клетки составляют органические макромолекулы: белки, нуклеиновые кислоты, липиды и полисахариды. В животных клетках, как правило, преобладают белки, в растительных — полисахариды. Существуют определенные различия в соотношении этих соединений и между клетками прокариот и эукариот (табл. 1)

Таблица 1

Содержание органических макромолекул в эу- и прокариотических

клетках

Соединение	% от массы живой клетки
	Бактерии	Животные
Белки	15	18
ДНК	6	1,1
РНК	1	0,25
Липиды	2	5
Полисахариды	2	2

2.1. Белки — важнейшие незаменимые азотсодержащие органические соединения клетки. Белковые тела играют решающую роль и в построении живой материи и в осуществлении всех процессов жизнедеятельности. Это –главные носители жизни, благодаря тому, что они обладают рядом особенностей, к числу наиболее важных из которых относятся: неисчерпаемое многообразие структуры и вместе с тем ее высокая видовая уникальность; широкий диапазон физических и химических превращений; способность в ответ на внешнее воздействие обратимо и закономерно изменять конфигурацию молекулы; склонность ко образованию надмолекулярных структур, комплексов с другими химическими соединениями; наличие биологической активности — гормональной, ферментативной, патогенной и др.

Белки представляют собой полимерные молекулы, построенные из 20 аминокислот^*, расположенных в различной последовательности и соединенных пептидной связью (С—N—одинарная и С=N— двойная). Если количество аминокислот в цепочке не превышает двадцати, такая цепочка называется олигопептидом, от20 до 50 — полипептидом**, более 50 — белком.

Масса белковых молекул колеблется от 6 тыс. до 1 млн и более дальтон (дальтон — единица молекулярной массы, равная массе атома водорода –(1,674×10

-27 кг). В клетках бактерий содержится до трех тысяч различных белков, в организме человека это разнообразие возрастает до пяти миллионов.

Белки содержат 50-55% углерода, 6,5- 7,3% водорода, 15-18% азота, 21-24% кислорода, до 2,5% серы. В составе некоторых белков обнаружены фосфор, железо, цинк, медь и другие элементы. В отличие от других элементов клетки для большинства белков характерна постоянная доля азота (в среднем 16% от сухого вещества). Этот показатель используют при расчете белка по азоту: (масса азота × 6,25). (100 : 16 = 6,25).

Молекулы белка имеют несколько структурных уровней.

Первичная структура — это последовательность аминокислот в полипептидной цепи.

Вторичная структура α-спираль или складчатая β-структура, которые формируются за счет стабилизации молекулы электростатическими водородными связями, которые образуются между —С=О и –NН -группами аминокислот.

Третичная структура — пространственная организация молекулы, определяемая первичной структурой. Она стабилизируется водородными, ионными и дисульфидными (—S-S—) связями, которые образуются между серосодержащими аминокислотами, а также гидрофобными взаимодействиями.

Четвертичную структуру имеют только белки, состоящие из двух или нескольких полипептидных цепей, она формируется при объединении отдельных белковых молекул в одно целое. Определенная пространственная организация (глобулярная или фибриллярная) необходима для высокоспецифичной работы белковых молекул. Большинство белков активны только в форме, обеспечиваемой третичной или четвертичной структурой. Вторичной структуры достаточно для функционирования лишь немногих структурных белков. Это фибриллярные белки, а большинство ферментов и транспортных белков имеют глобулярную форму.

Белки, состоящие только из полипептидных цепей, называют простыми (протеины), а имеющие в своем составе компоненты другой природы — сложными (протеиды). Например, в молекуле гликопротеинов содержится углеводныйфрагмент, в молекулу металлопротеинов входят ионы металлов и т.д.

По растворимости в отдельных растворителях: водорастворимые; растворимые в солевых растворах — альбумины, спирторастворимые — альбумины; растворимые в щелочах — глютелины.

Аминокислоты по своей природе амфотерны. Если аминокислота имеет несколько карбоксильных групп, то преобладают кислотные свойства, если несколько аминогрупп — основные. В зависимости от преобладания тех или иных аминокислот, белки также могут иметь основные или кислотные свойства. У глобулярных белков имеется изоэлектрическая точка — значение рН, при котором суммарный заряд белка равен нулю. При более низких значениях рН белок имеет положительный заряд, при более высоких — отрицательный. Поскольку электростатическое отталкивание препятствует слипанию белковых молекул, в изоэлектрической точке растворимость становится минимальной и белок выпадает в осадок. Например, белок молока казеина имеет изоэлектрическую точку при рН 4,7. Когда молочнокислые бактерии подкисляют молоко до этого значения, казеин выпадает в осадок и молоко «сворачивается».

Денатурацией белка называется нарушение третичной и вторичной структуры под действием изменения рН, температуры, некоторых неорганических веществ и т.д. Если при этом первичная структура не была нарушена, то при восстановлении нормальных условий происходит ренатурация — самопроизвольное восстановление третичной структуры и активности белка. Это свойство имеет большое значение при производстве сухих пищевых концентратов и медицинских препаратов, которые содержат денатурированный белок.

*Аминокислоты—соединения, содержащие одну карбоксильную и одну аминную группы, связанные с одним атомом углерода, к которому присоединена боковая цепь — какой-либо радикал. Известно более 200 аминокислот, но в образовании белков участвуют 20, называемых основными или фундаментальными. В зависимости от радикала аминокислоты делятся на неполярные (аланин, метионин, валин, пролин, лейцин, изолейцин, триптофан, фенилаланин), полярные незаряженные (аспарагин, глутамин, серин, глицин, тирозин, треонин, цистеин) и полярные заряженные (основные: аргинин, гистидин, лизин, кислые: аспарагиновая и глутаминовая кислоты). Неполярные аминокислоты гидрофобны, и построенные из них белки ведут себя как капли жира. Полярные аминокислоты гидрофильны.

**Пептиды могут быть получены в результате реакций поликондесации аминокислот, а также при неполном гидролизе белков. Выполняют в клетке регуляторные функции. Ряд гормонов (окситоцин, вазопрессин) являются олигопептидами. Это брадикидин (пептид боли) это опиаты (естественные наркотики — эндорфины, энкефалины) человеческого организма, которые обладают обезболивающим действием. ( Наркотики разрушают опиаты, поэтому человек становится очень чувствительным к малейшим нарушениям в организме — ломка). Пептидами являются некоторые токсины (дифтерийный), антибиотики (грамицидин А).

Функции белков:

1. Структурная. Белки служат строительным материалом для всех органелл клетки и некоторых внеклеточных структур.

2. Каталитическая. Благодаря особому строению молекулы или наличию активных групп многие белки обладают способностью каталитически ускорять ход химических реакций. От неорганических катализаторов ферменты отличаются высокой специфичностью, работой в узких температурных рамках (от 35 до 45° С), при слабощелочном рН и атмосферном давлении. Скорость реакций, катализируемых ферментами, намного выше скорости, обеспечиваемой неорганическими катализаторами.

3. Двигательная. Специальные сократительные белки обеспечивают все виды движения клеток. Жгутики прокариот построены из флагеллинов, а жгутики эукариотических клеток — из тубулинов.

4. Транспортная. Транспортные белки переносят вещества в клетку и из клетки. Например, белки порины способствуют переносу ионов; гемоглобин переносит кислород, альбумин — жирные кислоты. Транспортную функцию осуществляют белки — переносчики плазматических мембран.

5. Защитная. Белки-антитела связывают и обезвреживают чужеродные для организма вещества. Группа антиоксидантных ферментов (каталаза, супероксиддисмутаза) препятствует образованию свободных радикалов. Иммуноглобулины крови, фибрин, тромбин участвуют в свертываемости крови и тем самым останавливают кровотечения. Образование токсинов белковой природы, например, дифтерийного токсина или токсина Васillus turingiensis, в ряде случаев также можно рассматривать как средство защиты, хотя данные белки чаще служат для поражения жертвы в процессе добывания пищи.

6. Регуляторная. Регуляцию работы многоклеточного организма осуществляют гормоны белковой природы. Ферменты, управляя скоростями химических реакций, регулируют внутриклеточный метаболизм.

7. Сигнальная. В цитоплазматической мембране расположены белки, способные реагировать на изменения окружающей среды изменением своей конформацию. Эти сигнальные молекулы отвечают за передачу внешних сигналов в клетку.

8. Энергетическая. Белки могут служить резервом запасных веществ, используемых с целью получения энергии. Расщепление 1 грамма белка обеспечивает выделение 17,6 кДж энергии.

studfiles.net

Минеральные соли в живых организмах

Минеральные соли в водном растворе клетки диссоциируют на катионы и анионы. Наиболее важные катионы — K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, NH₄⁺, анионы — Cl^—, SO₄^—, HPO₄^2-, H₂PO₄^—, HCO₃^—, NO₃^—. Существенным является не только концентрация, но и соотношение отдельных ионов в клетке.

Минеральные соли выполняют в организме определенные функции.

Поддержание кислотно-щелочного равновесия

Наиболее важные буферные системы млекопитающих — фосфатная и бикарбонатная. Фосфатная буферная система (HPO₄^2-, H₂PO₄^—) поддерживает pH внутриклеточной жидкости в пределах 6,9-7,4. Бикарбонатная буферная система (HCO₃^—, H₂CO₃) сохраняет pH внеклеточной среды (плазмы крови) на уровне 7,4.

Участие в создании мембранных потенциалов клеток

В составе наружной клеточной мембраны клетки имеются так называемые ионные насосы. Один из них — натрий-калиевый насос — белок, пронизывающий плазматическую мембрану, накачивает ионы натрия внутрь клетки и выкачивает из нее ионы натрия. При этом на каждые два поглощенных иона калия выводятся три иона натрия. В результате образуется разность зарядов (потенциалов) внешней и внутренней поверхностей мембраны клетки: внутренняя сторона заряжена отрицательно, наружная — положительно. Разность потенциалов необходима для передачи возбуждения по нерву или мышце.

Активация ферментов

Ионы Ca, Mg, Fe, Zn, Cu, Mn, Co и других металлов являются компонентами многих ферментов, гормонов и витаминов.

Создание осмотического давления в клетке

Более высокая концентрация ионов солей внутри клетки обеспечивает поступление в нее воды и создание тургорного давления.

Строительная (структурная) функция

Соединения азота, фосфора, серы и другие неорганические вещества служат источником строительного материала для синтеза органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и др.) и входят в состав ряда опорных структур клетки и организма. Соли кальция и фосфора входят в состав костной ткани животных.

Кроме вышесказанного, соляная кислота входит в состав желудочного сока животных и человека, ускоряя процесс переваривания белков пищи. Остатки серной кислоты способствуют выведению чужеродных веществ из организма. Натриевые и калиевые соли азотистой и фосфорной кислот, кальциевая соль серной кислоты служат важными компонентами минерального питания растений, их вносят в почву в качестве удобрений и т.д.

jbio.ru

Минеральные соли — что это такое, значение минеральных солей в организме человека

Минеральные соли нужны нашему организму так же, как и белки, углеводы, жиры и вода. Почти вся периодическая система Менделеева представлена в клетках нашего организма, однако роль и значение некоторых элементов в обмене веществ до сих пор еще полностью не изучены. Что касается минеральных солей и воды, то известно, что они являются важными участниками процесса обмена веществ в клетке.

Они входят в состав клетки, без них нарушается обмен веществ. И так как в нашем организме нет больших запасов солей, необходимо обеспечить их регулярное поступление. В этом нам и помогают пищевые продукты, содержащие большой набор минеральных веществ.

Минеральные соли – это необходимые компоненты здоровой жизни человека. Они активно участвуют не только в процессе обмена веществ, но и в электрохимических процессах нервной системы мышечной ткани. Также они необходимы при формировании таких структур, как скелет и зубы. Некоторые минералы играют также роль катализатора во многих биохимических реакциях нашего организма.

Минералы подразделяются на две группы:

• те, которые необходимы организму в относительно больших количествах. Это макроэлементы;
• те, которые необходимы в малых количествах. Это микроэлементы.

Все они не только действуют в качестве катализаторов, но и активизируют работу ферментов в ходе химических реакций. Поэтому микроэлементы, даже если они действуют в бесконечно малых количествах, необходимы организму так же, как и макроэлементы. В настоящее время ученые еще не пришли к единому мнению, в каких количествах микроэлементы должны поступать в организм, чтобы это считалось идеальным. Достаточно сказать, что отсутствие микроэлементов может привести к различным заболеваниям.

Больше других солей мы употребляем поваренную соль, которая состоит из натрия и хлора. Натрий участвует в регулировании количества воды в организме, а хлор, соединяясь с водородом, образует соляную кислоту желудочного сока, который очень важен в пищеварении.

Недостаточное потребление поваренной соли приводит к усиленному выделению воды из организма и недостаточному образованию соляной кислоты желудочного сока. Излишек же поваренной соли ведет к задержке воды в организме, что способствует появлению отеков. Вместе с калием натрий оказывает влияние на функции головного мозга и нервов.

Калий – это один из важнейших элементов, содержащихся в клетке. Он необходим для поддержания возбудимости нервной и мышечной тканей. Без калия невозможно обеспечить снабжение головного мозга глюкозой. Дефицит калия отрицательно сказывается на готовности мозга к работе. У человека ослабевает способность к концентрации и даже могут появиться рвота и понос.

Соли калия в достаточных количествах содержатся в картофеле, бобовых культурах, капусте и многих других овощах. Включая в рацион питания рыбу, мясо и птицу, вы получаете необходимое количество этого элемента. Потребность в калии составляет около 4 граммов в день, что можно восполнить, выпив стакан бананового молока, например, или съев порцию овощного салата.

Соли кальция необходимы для стабилизации клеточных мембран клеток головного мозга и нервных клеток, а также для нормального развития костной ткани. Кальциевый обмен в организме регулируется витамином D и гормонами. Недостаток кальция в организме, так же, как и его избыток, может иметь весьма вредные последствия.

Опасность появления кальцийсодержащих камней в почках можно предупредить, если пить в достаточном количестве минеральную воду. Кальций в высоких концентрациях и в хорошем соотношении с фосфором (примерно от 1:1 до 2:1) содержится в молоке и молочных продуктах, за исключением мороженого, творога, а также молодого, мягкого и плавленого сыра.

Соотношение солей кальция и калия важно для нормальной деятельности сердечной мышцы. При их отсутствии или недостатке сердечная деятельность замедляется, а вскоре полностью прекращается.

Фосфор отвечает за производство энергии из питательных веществ. Взаимодействуя с витамином D и кальцием, он обеспечивает организм теплом и энергией для поддержания всех его функций, в том числе и функций головного мозга и нервов. Лидерами по содержанию фосфора являются молоко и молочные продукты. Суточная потребность в фосфоре составляет от 800 до 1000 миллиграммов.

Недостаточное снабжение организма фосфором практически исключено. При составлении своего рациона питания постарайтесь, чтобы не возникало дефицита фосфора, но и не допускайте его излишка, который отрицательно сказывается на снабжении организма кальцием. Постарайтесь придерживаться благоприятного для организма соотношения фосфора и кальция от 1:1 до 2:1, и вам не придется следить за тем, чтобы употреблять продукты с низким содержанием фосфора.

Магний является одним из важных минеральных веществ для нашего организма. Поступление солей магния просто необходимо для всех клеток. Он играет решающую роль в белковом, жировом и углеводном обменах и отвечает за все важные функции организма. Этот элемент, благодаря которому осуществляется проводимость по волокнам нервной системы, регулирует просвет кровеносных сосудов, а также работу кишечника. Исследования последних лет показали, что магний защищает организм от негативных воздействий стресса, стабилизируя клеточные мембраны нервных клеток.

При недостатке магния возможны тяжелые расстройства во всех сферах организма, например, ослабление памяти и способности к концентрации внимания, а также сильная нервозность и раздражительность. Переизбытка магния в организме, как правило, не бывает, так как наш организм сам выделяет его через почки, кишечник и кожу.

Железо входит в состав гемоглобина – вещества, которое переносит кислород из легких к клеткам и тканям. Поэтому можно смело сказать, что железо – едва ли не самый важный элемент для организма человека. При недостаточном обеспечении организма железом появляются различные недомогания, связанные с недостатком кислорода.

Особенно страдает от этого головной мозг – главный потребитель кислорода, который мгновенно теряет трудоспособность. Правда, надо отметить, что наш организм очень бережно расходует запасы железа, и его содержание обычно резко снижается только из-за потери крови.

Фтор входит в состав зубной эмали, поэтому у людей, живущих в местностях, где питьевая вода бедна этим элементом, чаще портятся зубы. Сейчас на помощь в таких случаях приходят современные зубные пасты.

Йод также является жизненно необходимым элементом. Он участвует в синтезе гормонов щитовидной железы. При дефиците йода постепенно развиваются патологии щитовидной железы («зоб»). Большое количество йода содержится в морепродуктах как животного, так и растительного происхождения.

Медь и ее соли участвуют в процессах кроветворения. Медь «работает» в тесном сотрудничестве с железом и витамином С, снабжая организм кислородом и питая нервные оболочки. При дефиците этого элемента в организме железо плохо используется по своему прямому назначению, развивается малокровие. Недостаток меди может вызвать и психические расстройства.

Хром играет важную роль регулятора инсулина в его функции управления уровнем сахара в крови. Если хрома недостаточно, содержание сахара в крови повышается, что может привести к заболеванию диабетом. Хром стимулирует активность ферментов, которые участвуют в процессе обмена глюкозы и в синтезе жирных кислот и протеинов. Недостаток хрома может быть причиной повышения уровня холестерина в крови, что создает опасность инсульта.

Составной частью более чем 150 ферментов и гормонов является цинк, обеспечивающий белковый и жировой обмен. Исследования последних лет позволяют предполагать, что цинк играет важную роль в процессах обучения, т.к. он управляет биохимическими связями между клетками головного мозга. Многие специалисты полагают, что недостаток цинка влияет на нервную систему, из-за этого наступают состояния страха, депрессивные расстройства, бессвязность мыслей, нарушается речь, а также возникают трудности при ходьбе и движении.

Поскольку цинк, как и медь, встречается во многих продуктах питания, опасность его дефицита очень мала. При правильном здоровом питании, предполагающем употребление мяса, рыбы, яиц, молочных продуктов, овощей и фруктов, организм получает достаточное количество этого элемента. Суточная потребность в цинке составляет 15 микрограммов.

Кобальт – еще один элемент, который отвечает за снабжение головного мозга кислородом. Кобальт придает витамину В12 особое качество: единственный из витаминов он имеет в своей молекуле атом металла – и как раз посередине. Вместе со своим витамином В12 кобальт участвует в производстве красных кровяных телец и тем самым снабжает мозг кислородом. И если организму не хватает витамина В12, значит, он испытывает дефицит кобальта, и наоборот.

Блюдо, которое я сегодня прелагаю вам, обеспечит организм не только кобальтом, но и всеми другими минеральными солями, углеводами, достаточным количеством протеина и жиров.

Печень телячья по–провансальски

Подготовьте 4 порции телячьей печени, 1 большую луковицу, несколько зубчиков чеснока, половину пучка зелени петрушки. Нам понадобятся также ½ чайной ложки ароматических молотых пряностей, щепотка сушеного тимьяна, 1 столовая ложка муки, 1 чайная ложка молотого сладкого красного перца, 1 столовая ложка растительного масла, 1 столовая ложка маргарина, соль и перец по вкусу.

Репчатый лук и чеснок очень мелко порубить, петрушку мелко нарезать и смешать с луком, чесноком, тимьяном и пряностями. Смешать муку и сладкий молотый перец и обвалять в этой смеси печень. Растительное масло вместе с маргарином разогреть на сковороде и на среднем огне около 3 минут обжаривать печень с обеих сторон. Куски печени должны быть толщиной 1 см.

Затем печень посолить, поперчить и выложить на нагретое блюдо. В оставшийся на сковороде жир высыпать подготовленную ранее смесь. Потушить эту смесь в течение 1 минуты и посыпать ею печень.

Подавать к столу с запеченными помидорами, жареным картофелем или салатом.

www.motti.ru

Минеральные соли и их значение :: SYL.ru

Все мы знаем, что для поддержания здоровья нашего организма нужны белки, углеводы, жиры и, конечно, вода. Минеральные соли также являются важным компонентом пищи, исполняя роль участников обменных процессов, катализаторов биохимических реакций.

Существенную часть полезных веществ составляют хлористые, углекислые, фосфорнокислые соли натрия, кальция, калия и магния. Кроме них в организме присутствуют соединения меди, цинка, железа, марганца, йода, кобальта и других элементов. Полезные вещества в водной среде растворяются и существуют в виде ионов.

Виды минеральных солей

Соли способны распадаться на положительные и отрицательные ионы. Первые называются катионами (заряженные частицы различных металлов), вторые — анионами. Отрицательно заряженные ионы фосфорной кислоты образуют фосфатную буферную систему, основное значение которой заключается в регуляции рН мочи и интерстициальной жидкости. Анионы угольной кислоты образуют бикарбонатную буферную систему, которая отвечает за деятельность легких и поддерживает pH плазмы крови на нужном уровне. Таким образом, минеральные соли, состав которых представлен различными ионами, имеют свое неповторимое значение. Например, участвуют в синтезе фосфолипидов, нуклеотидов, гемоглобина, АТФ, хлорофилла и так далее.

К группе макроэлементов относятся ионы натрия, магния, калия, фосфора, кальция и хлора. Эти элементы должны употребляться в пищу в достаточных количествах. Каково значение минеральных солей группы макроэлементов? Будем разбираться.

Одно из самых распространенных соединений, которое человек употребляет каждый день, – поваренная соль. Вещество состоит из натрия и хлора. Первый регулирует количество жидкости в организме, а второй, соединяясь с ионом водорода, образует соляную кислоту желудка. Натрий оказывает влияние на рост организма и на работу сердца. Нехватка элемента может привести к апатии и слабости, способна вызвать отвердение стенок артерий, образование желчных камней, а также непроизвольное подергивание мышц. Избыток хлорида натрия приводит к образованию отеков. За сутки необходимо съедать не больше 2 граммов соли.

Соли калия

За активность головного мозга отвечает данный ион. Элемент способствует увеличению концентрации внимания, развитию памяти. Он поддерживает возбудимость мышечных и нервных тканей, водно-солевой баланс, артериальное давление. Также ион катализирует образование ацетилхолина и регулирует осмотическое давление. При дефиците солей калия человек чувствует дезориентацию, сонливость, нарушаются рефлексы, снижается умственная деятельность. Элемент содержится во многих продуктах, например, в овощах, фруктах, орехах.

Соли кальция и фосфора

Ион кальция участвует в стабилизации оболочек клеток головного мозга, а также нервных клеток. Элемент отвечает за нормальное развитие костей, необходим для свертываемости крови, помогает выведению свинца и тяжелых металлов из организма. Ион является основным источником насыщения крови щелочными солями, что способствует поддержанию жизнедеятельности. Железы человека, выделяющие гормоны, в норме должны всегда содержать достаточное количество ионов кальция, иначе организм начнет преждевременно стареть. Детям требуется данный ион в три раза больше, чем взрослым. Избыток кальция может привести к появлению камней в почках. Недостаток его вызывает прекращение дыхания, а также значительное ухудшение работы сердца.

За производство энергии из питательных веществ отвечает ион фосфора. При его взаимодействии с кальцием и витамином Д активизируются функции головного мозга и нервных тканей. Дефицит ионов фосфора может задержать развитие костей. В сутки его необходимо употреблять не больше 1 грамма. Для организма благоприятным соотношением данного элемента и кальция является один к одному. Избыток ионов фосфора может вызвать различные опухоли.

Соли магния

Минеральные соли в клетке распадаются на различные ионы, одним из них является магний. Элемент незаменим в белковом, углеводном и жировом обмене. Ион магния участвует в проводимости импульсов по нервным волокнам, стабилизирует клеточные оболочки нервных клеток, тем самым защищает организм от влияния стресса. Элемент регулирует работу кишечника. При недостатке магния человек страдает ухудшением памяти, теряет способность долго концентрировать свое внимание, становится раздражительным и нервозным. В сутки достаточно употреблять 400 миллиграммов магния.

Группа микроэлементов включает в себя ионы кобальта, меди, железа, хрома, фтора, цинка, йода, селена, марганца и кремния. Перечисленные элементы необходимы организму в минимальных количествах.

Соли железа, фтора, йода

Суточная потребность иона железа составляет всего 15 миллиграммов. Данный элемент входит в состав гемоглобина, который транспортирует кислород к тканям и клеткам из легких. При недостатке железа появляется анемия.

В составе зубной эмали, костях, мускулах, крови и головном мозге присутствуют ионы фтора. При недостатке данного элемента зубы теряют свою прочность, начинают разрушаться. На данный момент проблема дефицита фтора решается использованием зубных паст с его содержанием, а также употреблением достаточного количества продуктов, богатых фтором (орехи, злаки, фрукты и другие).

Йод отвечает за правильную работу щитовидной железы, тем самым регулирует обмен веществ. При его дефиците развивается зоб и снижается иммунитет. При нехватке ионов йода у детей наблюдается задержка роста и развития. Избыток ионов элемента вызывает Базедову болезнь, также наблюдается общая слабость, раздражительность, потеря веса, атрофия мышц.

Соли меди и цинка

Медь при сотрудничестве с ионом железа насыщает организм кислородом. Поэтому дефицит меди вызывает нарушения синтеза гемоглобина, развитие анемии. Нехватка элемента может привести к различным заболеваниям сердечно-сосудистой системы, появлению бронхиальной астмы и психических расстройств. Избыток ионов меди провоцирует нарушения ЦНС. Больной жалуется на депрессию, снижение памяти, бессонницу. Избыток элемента чаще встречается в организме работников производств по получению меди. В этом случае ионы попадают в тело путем вдыхания паров, что приводит к такому феномену, как медная лихорадка. Медь способна накапливаться в тканях головного мозга, а также в печени, коже, поджелудочной железе, вызывая различные расстройства организма. Человеку требуется 2,5 миллиграмма элемента в сутки.

Ряд свойств ионов меди связан с ионами цинка. В паре они участвуют в деятельности фермента супероксиддисмутазы, который оказывает антиоксидантное, антивирусное, противоаллергическое и противовоспалительное действия. Ионы цинка участвуют в белковом и жировом обменах. Он входит в состав большинства гормонов и ферментов, управляет биохимическими связями между клетками головного мозга. Ионы цинка борются с алкогольной интоксикацией.

По мнению некоторых ученых, дефицит элемента способен вызвать страх, депрессию, нарушение речи, трудности в движении. Избыток иона образуется путем неконтролируемого использования препаратов с содержанием цинка, в том числе мазей, а также при работе на производстве данного элемента. Большое количество вещества приводит к снижению иммунитета, нарушениям функций печени, простаты, поджелудочной железы.

Значение минеральных солей, содержащих ионы меди и цинка, трудно переоценить. И, соблюдая правила питания, перечисленных проблем, связанных с избытком или недостатком элементов, всегда можно избежать.

Соли кобальта и хрома

Минеральные соли, содержащие ионы хрома, играют важную роль в регуляции инсулина. Элемент участвует в синтезе жирных кислот, протеинов, а также в процессе обмена глюкозы. Недостаток хрома может вызвать увеличение количества холестерина в крови, а значит, повысить опасность инсульта.

Одним из компонентов витамина В₁₂ является ион кобальта. Он принимает участие в производстве гормонов щитовидной железы, а также жиров, белков и углеводов, активизирует ферменты. Кобальт борется с образованием атеросклеротических бляшек, выводя холестерин из сосудов. Данный элемент отвечает за выработку РНК и ДНК, способствует росту костной ткани, активизирует синтез гемоглобина, способен тормозить развитие раковых клеток.

У спортсменов и вегетарианцев часто наблюдается дефицит ионов кобальта, что может привести к различным нарушениям в организме: малокровию, аритмии, вегетососудистой дистонии, расстройствам памяти и др. При злоупотреблении витамином В₁₂ или при контакте с данным элементом на производстве возникает избыток кобальта в организме.

Соли марганца, кремния и селена

Три элемента, которые входят в группу микроэлементов, также играют важную роль в поддержании здоровья организма. Так, марганец участвует в иммунных реакциях, улучшает процессы мышления, стимулирует тканевое дыхание и кроветворение. Функции минеральных солей, в которых присутствует кремний, заключаются в придании прочности и эластичности стенкам сосудов. Элемент селен в микродозах приносит огромную пользу человеку. Он способен защитить от рака, поддерживает рост организма, укрепляет иммунитет. При недостатке селена образуются воспаления в суставах, слабость в мышцах, нарушается работа щитовидной железы, теряется мужская сила, снижается острота зрения. Суточная потребность в данном элементе составляет 400 микрограммов.

Минеральный обмен

Что входит в данное понятие? Это объединение процессов всасывания, усвоения, распределения, преобразования и выделения различных веществ. Минеральные соли в организме создают внутреннюю среду с постоянными физико-химическими свойствами, благодаря чему обеспечивается нормальная деятельность клеток и тканей.

Поступая с едой в пищеварительную систему, ионы переходят в кровь и лимфу. Функции минеральных солей заключаются в поддержании кислотно-щелочного постоянства крови, в регуляции осмотического давления в клетках, а также в межклеточной жидкости. Полезные вещества принимают участие в образовании ферментов и в процессе свертываемости крови. Соли регулируют общее количество жидкости в организме. Основой осморегуляции является калий-натриевый насос. Ионы калия накапливаются внутри клеток, а в окружающей их среде – ионы натрия. За счет разницы потенциалов происходит перераспределение жидкостей и тем самым поддерживается постоянство осмотического давления.

Соли выводятся тремя путями:

1. Через почки. Таким способом удаляются ионы калия, йода, натрия и хлора.
2. Через кишечник. С калом уходят из организма соли магния, кальция, железа и меди.
3. Через кожу (вместе с потом).

Во избежание задержки солей в организме необходимо употреблять достаточное количество жидкости.

Нарушения минерального обмена

Основными причинами отклонений являются:

1. Наследственные факторы. В этом случае обмен минеральных солей может выразиться в таком феномене, как соль-чувствительность. Почки и надпочечники при этом нарушении вырабатывают вещества, которые способны нарушить содержание калия и натрия в стенках сосудов, тем самым вызывая водно-солевой дисбаланс.
2. Неблагоприятная экология.
3. Употребление с пищей избытка солей.
4. Некачественная пища.
5. Профессиональная вредность.
6. Переедание.
7. Чрезмерное употребление табака и алкоголя.
8. Возрастные нарушения.

Несмотря на небольшое процентное содержание в пище, роль минеральных солей нельзя переоценить. Некоторые из ионов являются строительным материалом скелета, другие заняты регуляцией водно-солевого баланса, третьи участвуют в накоплении и выделении энергии. Недостаток, так же как и избыток минералов, наносит вред организму.

При ежедневном употреблении растительной и животной пищи нельзя забывать про воду. Некоторые продукты питания, например, морские водоросли, злаки, морепродукты, могут неправильно концентрировать минеральные соли в клетке, что наносит вред организму. Для хорошей усваиваемости необходимо делать перерывы между приемами одних и тех же солей на семь часов. Сбалансированное питание – залог здоровья нашего организма.

www.syl.ru

Минеральные соли

Минеральные соли могут содержаться в организме в растворенном виде (диссоциированными на ионы) или в нерастворимом виде. 

Важную роль в жизнедеятельности клетки играют растворимые минеральные соли, представленные в основном катионами К⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ и анионами НРО₄^2-, Н₂РО^4-, Сl^—, НСO^3-. 

Многие ионы неравномерно распределены между клеткой и окружающей средой. Именно благодаря существованию подобных градиентов концентраций осуществляются многие важные процессы жизнедеятельности, такие, например, как возбуждение нервных клеток и сокращение мышечных волокон.

На внешней клеточной мембране высокая концентрация ионов Na⁺, а на внутренней — ионов К⁺. Этот факт обуславливает передачу возбуждения по нервам и мышце. Са⁺², Mg⁺² являются активаторами многих ферментов, если их недостаточно, то нарушается процесс обмена веществ. Mg⁺² поддерживает целостность рибосом, работу митохондрий. Са₃(РО₄)₂ есть в составе костей, а СаСО₃ — в составе раковин моллюсков.

Ионы растворимых солей Na⁺, K⁺, Cl^— Mg²⁺, SO₄^2- в организме человека и животных выполняют ряд важных функций:

• создают условия для передачи нервных импульсов;
• регулируют проницаемость мембран;
• участвуют в мышечных сокращениях;
• поддерживают осмотическое давление крови и нормализуют водный баланс;
• регулируют кислотно-щелочной баланс;
• усиливают действие желудочных соков, участвуют в формировании кислых и щелочных ферментов.

Анионы слабых кислот участвуют в поддержании кислотно-щелочного баланса (рН) клетки. Анионы фосфорной кислоты необходимы для синтеза главной энергетической молекулы — АТФ, нуклеотидов и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК).

От концентрации солей внутри клетки зависят буферные свойства, то есть способность поддерживать слабощелочную среду. Внутри клетки буферность обеспечивается анионами Н₂РО₄^—, во внеклеточной жидкости и в крови роль буфера играют НРО₄^-2, НСО₃^—.

Неорганические соли — KNO₃, CaSO₄, Na₃PO₄ — служат важными компонентами минерального питания растений.

Роль	Пояснение	Примеры
Создание осмотического баланса	Состав минеральных солей и их концентрация определяют осмотическое давление жидкостей внутри клеток и полостей тела. Благодаря осмотическому давлению формируется гидроскелет беспозвоночных и тургор растений	Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl—, HCO3—, H2PO4—, HPO42-, SO42-
Поддержание буферных свойств	Буферность — способность поддерживать рН на определенном уровне. За поддержание рН клеток и тканей отвечают фосфатная и бикарбонатная буферные системы	HPO42- + H+ ↔ H2PO4—; HCO3— + H+ ↔ H2CO3
Поддержание градиентов концентраций	В клетке и межклеточном пространстве поддерживаются определенные концентрации ионов. Благодаря существованию градиентов концентраций осуществляются такие важные процессы жизнедеятельности, как возбуждение нервных клеток и сокращение мышечных волокон	Na+, K+, Ca2+, Cl—
Формирование скелетных образований	Кости скелета позвоночных в основном состоят из фосфатов кальция и магния. Раковины моллюсков формируются из карбоната кальция	Ca2+, Mg2+, PO43-, CO32-
Передача нервных импульсов	Участвуют в работе химических синапсов	Ca2+, К+, Na+, Cl—

 

flamingo-nn.ucoz.com

Минеральные вещества и их роль в клетке



1. Какие вещества называются минеральными?

Ответ. Минеральные вещества химические элементы, необходимые живому организму для обеспечения нормальной жизнедеятельности (кальций фосфор калий магний)

Магний — жизненно важный элемент, от его участия расслабляются мышцы. Магнием тормозится возбуждение нервных окончаний, участвует во многих каталитических процессах, обладает способностью стимулировать перистальтику кишечника, тем самым способствует выводу шлаков (и холестерина в том же числе) и повышает выделение желчи. Магний оказывает сосудорасширяющее действие, улучшает кровоснабжение сердечной мышцы.

Калий — это минеральное вещество, которое необходимо для нормального функционирования клеток периферической и центральной нервной системы, для поддержания осмотического давления, для нормального функционирования всех мышц. Им способствуется выведение воды из организма, а следовательно, и вредных продуктов метаболизма.

Натрий. Поваренная соль необходима нашему организму. Является она составной частью крови и тканевой жидкости. В организм с пищей поступает необходимое её количество.

Фосфор — важнейший элемент, входящий в состав белков нуклеиновых кислот, костной ткани; влияет он на рост и восстановительные процессы в тканях. Фосфор нужен для костей, необходим и в мышцах. Аккумулятор энергии человека — аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Когда человек трудится, эта кислота распадается, отдавая заложенную в ней энергию.

Жизненно важный элемент — сера, значимость которого в первую очередь определяется тем, что входит он в состав белков в виде серосодержащих аминокислот (цистеина и метионина), а также — в состав некоторых гормонов и витаминов. Удовлетворяется потребность человеком в сере (около 1 г в день) при обычном суточном рационе.

Хлор — это тоже жизненно важный элемент, который участвует для образования желудочного сока, формирует плазму, активизирует ряд ферментов. Содержание хлора в пищевых продуктах колеблется в пределах 2-160 мг/%. Без добавления поваренной соли рацион содержал бы 1,6 г хлора.

Необходимое для кроветворения — железо, им обеспечивается транспортировка из легких кислорода к тканям. Входит железо в состав гемоглобина — красный пигмент крови. Образуются красные кровяные тельца в костном мозге; поступают они в кровь и в ней циркулируют в течение 6 недель. Распадаются потом на составные части, а железо, которое содержалось в них, поступает в селезенку и печень, откладываясь там «до востребования».

Цинк входит в состав крови и мышечной ткани. Это элемент необходим, значимостью которого определяется то что входит он в состав гормона поджелудочной железы инсулина, регулируется содержание сахара в крови. Он также важен для полноценного заживлении ран участвует в регуляции артериального давления и способствует образованию простагландинов, обладающих противовоспалительным действием; помогает выводить из организма холестерин.

2. Какой процесс называется диссоциацией?

Ответ. Электролитическая диссоциация — процесс распада электролита на ионы при растворении его в воде или при плавлении.

Диссоциация на ионы происходит вследствие взаимодействия растворённого вещества с растворителем; по данным спектроскопических методов, это взаимодействие носит в значительной мере химический характер. Наряду с сольватирующей способностью молекул растворителя определённую роль в электролитической диссоциации играет также макроскопическое свойство растворителя — его диэлектрическая проницаемость

3. Что такое ионы?

Ответ. Ион — частица, в которой общее число протонов не эквивалентно общему числу электронов. Ион, в котором общее число протонов больше общего числа электронов, имеет положительный заряд и называется катионом. Ион, в котором общее число протонов меньше общего общего числа электронов имеет отрицательный заряд и называется анионом.

В виде самостоятельных частиц ионы встречаются во всех агрегатных состояниях вещества: в газах (в частности, в атмосфере), в жидкостях (в расплавах и растворах), в кристаллах и в плазме (в частности, в межзвёздном пространстве).

Вопросы после §8

1. В каком виде минеральные вещества представлены в живых организмах?

Ответ. Большая часть минеральных веществ клетки находится в виде солей, диссоциированных на ионы, либо в твёрдом состоянии.

В цитоплазме практически любой клетки имеются кристаллические включения, состоящие, как правило, из слаборастворимых солей кальция и фосфора. Кроме них могут содержаться двуокись кремния и другие неорганические вещества. Они используются для образования опорных структур клетки (например, минеральный скелет радиолярий) и организма – минерального вещества костной ткани (соли кальция и фосфора), раковин моллюсков (соли кальция), хитина (соли кальция) и др.

2. Какова роль неорганических ионов в клетке?

Ответ. Неорганические ионы, имеющие немаловажное значение для обеспечения процессов жизнедеятельности клетки, представлены катионами (К+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH) и анионами (Cl-, HPO, Н2РО, НСО, NO, PO, СО) минеральных солей. Концентрация катионов и анионов в клетке и в окружающей её среде различна. В результате образуется разность потенциалов между содержимым клетки и окружающей её средой, обеспечивающая такие важные процессы, как раздражимость и передача возбуждения по нерву или мышце.

3. Какова роль ионов в буферных системах организма?

Ответ. Постоянство рН в клетках поддерживается благодаря буферным свойствам их содержимого. Буферным называют раствор, содержащий смесь какой-либо слабой кислоты и её растворимой соли. Когда кислотность (концентрация ионов Н+) увеличивается, свободные анионы, источником которых является соль, легко соединяются со свободными ионами Н+и удаляют их из раствора. Когда кислотность снижается, высвобождаются дополнительные ионы Н+. Так в буферном растворе поддерживается относительно постоянная концентрация ионов Н+. Некоторые органические соединения, в частности белки, также имеют буферные свойства.

Являясь компонентами буферных систем организма, ионы определяют их свойства – способность поддерживать рН на постоянном уровне (близко к нейтральной реакции), несмотря на то что в процессе обмена веществ непрерывно образуются кислые и щелочные продукты. Так, фосфатная буферная система млекопитающих, состоящая из НРО42- и Н2РО4-, поддерживает рН внутриклеточной жидкости в пределах 6,9–7,4. Главной буферной системой внеклеточной среды (плазмы крови) служит бикарбонатная система, состоящая из Н2СO3 и HCO4- и поддерживающая рН на уровне 7,4

4. Почему недостаток или отсутствие ионов некоторых металлов приводит к нарушению жизнедеятельности клеток?

Ответ. Ионы некоторых металлов (Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Br, Со) являются компонентами многих ферментов, гормонов и витаминов или активируют их. Например, ион Fe входит в состав гемоглобина крови, ион Zn – гормона инсулина. При их недостатке нарушаются важнейшие процессы жизнедеятельности клетки.

resheba.me