Чем обеспечивается буферность клетки
Чем обеспечивается буферность клетки
Каким химические элементы входят в состав клетки?
В состав клетки входит около 70 элементов периодической системы Д. И. Менделеева.
На долю таких элементов, как сера, фосфор, калий, натрий, железо, кальций и магний, приходится только 1,8% веществ, входящих в состав Клетки.
Приведите примеры биологической роли химических элементов.
Кальций и фосфор являются структурными компонентами межклеточного вещества костной ткани. Помимо этого кальций является одним из факторов свертываемости крови.
Магний является обязательной частью хлорофилла клеток растений. А мод и цинк входят в состав гормонов щитовидной и поджелудочной желез соответственно.
Что такое микроэлементы? Приведите примеры и охарактеризуйте их биологическое значение.
Какие неорганические вещества входят в состав клетки?
Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, наиболее распространенным является вода. В среднем в многоклеточном организме вода составляет до 80% массы тела. Помимо этого, в клетке находятся различные неорганические соли, диссоциированные на ионы. В основном это соли натрия, калия, кальция, фосфаты, карбонаты, хлориды.
В чем заключается биологическая роль воды? Минеральных солей?
Вода является самым распространенным неорганическим соединением в живых организмах. Ее функции во многом определяются дипольным характером строения ее молекул.
1. Вода — универсальный полярный растворитель: многие химические вещества в присутствии воды диссоциируют на ионы — катионы и анионы.
2. Вода является средой, где протекают различные химические реакции между веществами, находящимися в клетке.
3. Вода выполняет транспортную функцию. Большинство веществ способно проникнуть через клеточную мембрану только в растворенном и воде виде.
4. Вода является важным реагентом реакций гидратации и конечным продуктом многих биохимических реакций, в том числе окисления.
5. Вода выступает как терморегулятор, что обеспечивается ее хорошей теплопроводностью И теплоемкостью и позволяет поддерживать температуру внутри клетки при колебаниях температуры и окружающей среде.
6. Вода является средой для жизни многих живых организмов.
Жизнь без воды невозможна.
Минеральные вещества также имеют важное значение для процессов, происходящих в живых организмах. От концентрации солей в клетке зависят ее буферные свойства — способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.
Какие вещества обусловливают буферные свойства клетки?
Какие органические вещества входят в состав клетки?
Органические вещества составляют и среднем 20-30’%, от массы клетка живого организма. К ним относятся биологическиеполимеры белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры, я также ряд других молекул — гормоны, пигменты, АТФ, витамины.
Из каких простых органических соединений состоят белки?
Белки — линейные нерегулярные биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав белков животного организма входит 20 основных аминокислот.
Аминокислоты — амфотерные органические соединения, имеющие карбоксильную группу (кислотную) и аминогруппу (основную) и отличающиеся друг от друга по строению радикала.
Молекулы, состоящие из аминокислот, соединенных пептидными связями, называются пептидами.
Пептидная связь образуется между углеродом кислотной группы одной и азотом основной группы последующей аминокислоты. Соединение двух аминокислот называется дипепепидом, трех — трипептидом, более 20 аминокислот — полипептидом.
Что такое первичная структура белка?
Конкретная последовательность аминокислот в полипептидной цепи является первичной структурой белка; она определяется последовательностью нуклеотидов в молекуле ДНК.
Как образуются вторичная, третичная структуры белка?
Вторичная структура белка образуется за счет водородных связей между остатками карбоксильных и аминогрупп различных аминокислот и имеет вид правозакрученной спирали.
Третичная структура белка образуется за счет соединения аминокислот, находящихся в полипептидной цепи на некотором расстоянии друг от друга, водородными, ионными, дисульфидными (S-S) связями и гидрофобными взаимодействиями.
Благодаря этому белковая молекула принимает шарообразную форму и называется глобулой..
Разноуровневая структурная организация белковых молекул необходима для выполнения ими их специфических функций.
Что такое денатyрация белка?
Утрата белковой молекулой своей структурной организации называется денатурацией. Денатурация может быть обратима, если не разрушена первичная структура белка. В этом случае при восстановлении нормальных условий (температуры, кислотности и др.) происходит ренатурация.
2. Пластическая (строительная). Белки входят в состав клеточной мембраны и образуют немембранные Структуры клетки (например, цитоскелет) и часть межклеточного вещества.
3. Транспортная. Например, гемоглобин переносит кислород в крови, в мембранах клеток имеются специальные транспортные белки, активно переносящие определенные вещества в клетку.
5. Сигнальная. На наружной поверхности клеточной мембраны имеется множество специфических рецепторов гликопротеидной природы, воспринимающих внешние воздействия (гормоны) или определяющих характер взаимодействия клетки с вирусом.
6. Двигательная. Все виды движения обеспечиваются специфическими сократительными белками (актин, миозин; белки микротрубочек веретена деления).
8. Энергетическая. При расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кдж энергии (4,2 икал).
Какие химические соединения называют углеводами?
Какие клетки наиболее богаты углеводами?
Наиболее богаты углеводами растительные клетки, где их содержание иногда достигает 90% сухой массы (клетки клубней картофеля, семена). В животных клетках содержание углеводов не превышает 2-5″/о.
Что такое моносахариды? Приведите примеры.
Из шестиуглеродных моносахаридов наиболее важны глюкоза, фруктоза и галактоза, принимающие активное участие и процессах метаболизма. Из пятиуглеро1аых моносахаридов – дезоксирибоза и рибоза, входящие в состав соответственно ДНК и РНК.
Что такое дисахариды? Приведите примеры.
Какой простой углевод служит мономером крахмала, гликогена, целлюлозы?
Мономером данных полисахаридов служит глюкоза. При этом крахмал и гликоген представляют собой разветвленные полимеры, а целлюлоза – линейный.
Укажите Функции углеводов.
2. Сигнальная. Углеводы входят в состав гликопротеидных рецепторов, расширенных на поверхности клеточной мембраны.
З. Резервная. Углеводы обеспечивают запас питательных веществ в клетке в виде зерен крахмала или глыбок гликогена.
4. Пластическая. Углеводы образуют клеточную стенку растений (целлюлоза), грибов (хитин); формируют наружный хитиновый скелет членистоногих.
Что такое жиры? Опишите их химический состав.
Какие функции выполняют жиры?
1. Пластическая. Фосфолипиды образуют клеточные мембраны.
2. Энергетическая. При окислении 1 г жиров выделяется 38,9 кДж (9,3 ккал) энергии.
3. Жиры являются растворителями для гидрофобных веществ, например витаминов (А, D, Е).
4. Резервная. Жировые включения капли жира в цитоплазме клетки.
5. Терморегуляция. За счет плохой теплопроводности жировая ткань может служить теплоизолятором.
6. Защитная. Рыхлая жировая ткань при механическом повреждении предохраняет подлежащие органы от травмы.
В каких клетках и тканях наиболее велико количество жиров?
Содержание жиров в клетках колеблется от 5 до 15%. Однако в клетках жировой ткани их количество может достигать 90% сухого веса. Много жиров в семенах и плодах растений.
Что такое нуклеиновые кислоты?
Какие простые органические соединения служат элементарной составной частью нуклеиновых кислот?
Мономерами нуклеиновых кислот служат нуклеотиды. Нуклеотид — органическое соединение, состоящее из азотистого основания (аденин, тимин, урацил, гуанин, цитозин), пятиуглеродного сахара (пентозы) — рибозы или дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты
Какие типы нуклеиновых кислот вы знаете?
Существует два типа нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая.
Чем различается строение молекул ДНК и РНК?
Назовите функции ДНК.
Последовательность триплетов в полинуклеотидной цепи молекулы ДНК несет информацию о последовательности аминокислот в молекуле белка.
Группа последовательно расположенных триплетов, несущая информацию 0 структуре одной белковой молекулы, называется геном.
2. передача наследственной информации из поколения в поколение осуществляется в результате редупликации (удвоения молекулы ДНК) с последующим распределением дочерних молекул между дочерними клетками.
3. Передача наследственной информации на информационную РНК. При этом ДНК является матрицей. На одной из цепей молекулы ДНК по принципу комплементарности синтезируется молекула информационной РНК, которая далее переносит информацию в цитоплазму.
Какие виды РНК имеются в клетке?
1. Информационная РНК. Синтезируется в ядре на одной из цепей ДНК по принципу комплементарности; в цитоплазме выполняет роль матрицы в процессе трансляции.
2. Рибосомальная РНК. Синтезируется в ядре, в зоне ядрышка; входит в состав рибосом, обеспечивающих трансляцию.
З. Транспортная РНК. Доставляет аминокислоты к месту синтеза белка. Осуществляет по принципу комплементарности распознавание триплета на информационной РНК, соответствующего переносимой аминокислоте, и точную ориентацию аминокислоты в активном центре рибосомы.
(Теги: состав, клетки, белка, является, Какие, вещества, кислоты, входят, аминокислот, являются, молекул, например, соединения, молекула, веществ, нуклеиновых, функции, молекуле, информации, клетке, аденин, фосфорной, цитозин, наиболее, гуанин, нуклеотиды, жиров, аминокислоты, комплементарности, принципу, тимин, информацию, структуры, линейный, содержание, кальций, углеводами, калий, кислород, фосфор, нуклеиновые, Пластическая, клеточной, железо, Энергетическая, синтезируется, моносахаридов, Помимо, организма, наследственной, глюкоза, образуются, белковых, полипептидной, процессе, различные, обеспечивают, организмах, щитовидной, полисахаридов, третичная, заключается, последовательность, солей, приходится, благодаря, вторичная, анионы, ткани, соединений, поджелудочной, водород, обеспечивается, межклеточного, друга, внутри, также, значение, часть, соответственно, средой, буферные, водородными, поддерживать, группы, более, связей, биополимеры, метаболизма, относятся, группу, активно, выполняет, реакций, среднем, первичная, гемоцианина, организме, входящих, натрий)
Буферность и кислотность
1. Буферность — свойство клетки поддерживать определенный уровень концентрации ионов водорода (pH).
2. В клетке сохраняется слабощелочная реакция — 7,2.
3. Буферным называют такой раствор, в котором содержится смесь какой-либо слабой кислоты и ее растворимой соли.
4. Механизм поддержания кислотности таков — когда в клетке увеличивается кислотность, анионы, источником которых служит соль, соединяются с ионами водорода и устраняют их из раствора. Если же кислотность снижается, ионы водорода высвобождаются.
Кислотность в клетке
1. В процессе жизнедеятельности в клетке возникают разнообразные соединения, в том числе кислоты и щелочи. Значения pH ниже 7 указывают на кислый раствор, значения выше делают раствор щелочным.
2. Шкала кислотности включает значения от 0 до 14. Эта шкала логарифмическая — изменения pH на одну единицу соответствует изменению концентрации ионов водорода в 10 раз.
3. Важно запомнить, что буферные свойства цитоплазмы зависят от концентрации анионов слабых кислот. При большом количестве анионов они легко могут удалить протоны водорода и понизить кислотность в клетке.
Фосфатная буферная система
2. Главная роль фосфатной буферной системы состоит в том, что она поддерживает кислотно-щелочной баланс в просвете канальцев почки, а также внутриклеточной жидкости.
3. Фосфатов вообще больше внутри клетки, чем вне ее. Эта буферная система имеет мало отношения к внеклеточной жидкости.
Бикарбонатная буферная система
Содержание химических соединений в клетке
1. На первом месте по массе в процентах на сырую массу стоит вода — 75–85 процентов.
2. Далее идут белки — 10–20 процентов, жиры — 1–5 процентов, углеводы — 0,2–2 процента.
3. При потере части воды организмы могут утрачивать признаки жизни — такое состояние называется анабиозом. При улучшении условий они могут снова стать активными. Гибель организмов происходит при потере значительной части воды.
Какие вещества обусловливают буферные свойства клетки?
Ответ или решение 2
Буферность – это способность клетки поддерживать постоянно слабощелочную рН среды. В зависимости от изменения концентрации солей внутри и снаружи клетки, может изменяться соответственно и реакция клеточного содержимого. Чтобы реакция среды не изменялась, не должно быть несвязанных ионов водорода и гидроксид-ионов внутри клетки. Если они образуются, сразу идет изменение среды в щелочную или кислую сторону.
1. Внутри клетки буферность обеспечивают Н2РО4 и НР04.
2. Снаружи клетки буферность обеспечивают Н2СО3 и НСО3.
Роль буферов к клетке
Буферы представляют собой химические вещества, такие как фосфор, калий, магний, селен, цинк которые помогают жидкости сопротивляться изменению ее кислотных свойств при добавлении других химических веществ, которые обычно вызывают изменение этих свойств. Буферы необходимы для живых клеток. Это связано с тем, что буферы поддерживают правильный рН жидкости.
Что такое рН
Клетка состоит из различных типов белков, и каждый белок работает только тогда, когда у него есть правильная трехмерная форма. Форма белка удерживается на месте силами притяжения внутри белка, как и многие мини-магниты здесь и там, которые соединяются, чтобы удерживать весь протеин на месте. Поэтому, если внутри клетки становится слишком кислым или слишком основным, тогда белки начинают терять форму и больше не работают. Клетка становится как фабрика без рабочих и без ремонтников. Поэтому буферы внутри ячейки предотвращают это.
Чем обеспечивается буферность клетки
Подробное решение страница стр.70 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Захаров В.Б., Мамонтов С.Г. Углубленный уровень 2015
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
Вопрос 1. Какие химические элементы входят в состав клетки?
На долю таких элементов, как сера, фосфор, калий, натрий, железо, кальций и магний, приходится только 1,8% веществ, входящих в состав Клетки.
Вопрос 2. Приведите примеры биологической роли химических элементов.
Кальций и фосфор являются структурными компонентами межклеточного вещества костной ткани. Помимо этого кальций является одним из факторов свертываемости крови.
Магний является обязательной частью хлорофилла клеток растений. А мод и цинк входят в состав гормонов щитовидной и поджелудочной желез соответственно.
Вопрос 3. Что такое микроэлементы? Приведите примеры и охарактеризуйте их биологическое значение.
Вопрос 4. Какие неорганические вещества входят в состав клетки?
Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, наиболее распространенным является вода. В среднем в многоклеточном организме вода составляет до 80% массы тела. Помимо этого, в клетке находятся различные неорганические соли, диссоциированные на ионы. В основном это соли натрия, калия, кальция, фосфаты, карбонаты, хлориды.
Вопрос 5. В чём заключается биологическая роль воды; минеральных солей?
Вода является самым распространенным неорганическим соединением в живых организмах. Ее функции во многом определяются дипольным характером строения ее молекул.
1. Вода — универсальный полярный растворитель: многие химические вещества в присутствии воды диссоциируют на ионы — катионы и анионы.
2. Вода является средой, где протекают различные химические реакции между веществами, находящимися в клетке.
3. Вода выполняет транспортную функцию. Большинство веществ способно проникнуть через клеточную мембрану только в растворенном и воде виде.
4. Вода является важным реагентом реакций гидратации и конечным продуктом многих биохимических реакций, в том числе окисления.
5. Вода выступает как терморегулятор, что обеспечивается ее хорошей теплопроводностью И теплоемкостью и позволяет поддерживать температуру внутри клетки при колебаниях температуры и окружающей среде.
6. Вода является средой для жизни многих живых организмов.
Жизнь без воды невозможна.
Минеральные вещества также имеют важное значение для процессов, происходящих в живых организмах. От концентрации солей в клетке зависят ее буферные свойства — способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.
Вопрос 6. Какие вещества обусловливают буферные свойства клетки?
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ
Вопрос 1. Каковы отличия вклада различных элементов в организацию живой и неживой природы?
Тела живой и неживой природы состоят из одинаковых химических элементов, что объяснят единство их происхождения. Вклад химических элементов одинаков как для живой, так и для неживой природы.
Вопрос 2. Объясните, как физико-химические свойства воды проявляются в обеспечении процессов жизнедеятельности клетки и целостного организма.
Вода является жидкостью, обладающей уникальным сочетанием целого ряда важных физико-химических свойств.
Молекулы воды обладают высокой полярностью и образуют друг с другом водородные связи. В жидкой воде каждая молекула с помощью водородных связей соединяется с 3 или 4 соседними молекулами. Благодаря огромнейшему количеству водородных связей вода по сравнению с другими жидкостями имеет бóльшую теплоёмкость и теплоту испарения, высокую температуру кипения и плавления, высокую теплопроводность. Наличие таких качеств позволяет воде активно участвовать в терморегуляции.
Вода обладает низкой вязкостью и представляет собой подвижную жидкость. Причиной высокой подвижности воды является очень малое время существования водородных связей. Поэтому в воде постоянно происходит образование и разрушение большого количества водородных связей, что обусловливает данное свойство. Вследствие высокой текучести вода легко циркулирует по различным полостям организма (кровеносным и лимфатическим сосудам, межклеточным пространствам и т.д.).
Чем обеспечивается буферность клетки
Организм можно определить как физико-химическую систему, существующую в окружающей среде в стационарном состоянии. Для обеспечения стационарного состояния у всех организмов выработались разнообразные анатомические, физиологические и поведенческие приспособления, служащие одной цели – сохранению постоянства внутренней среды. Это относительное динамическое постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости) и устойчивость основных физиологических функций организма человека и животных называется гомеостазом.
Этот процесс осуществляется преимущественно деятельностью лёгких и почек за счёт дыхательной и выделительной функции. В основе гомеостаза лежит сохранение кислотно-основного баланса. Для нормальной жизнедеятельности большинства клеток необходимы достаточно узкие пределы рН (6,9 – 7,8), и организм вынужден постоянно осуществлять нейтрализацию образующихся кислот. Этот процесс выполняют буферные системы, которые связывают избыток ионов водорода и контролируют их дальнейшие перемещения в организме. Буферные системы играют очень важную роль, т.к. в результате различных метаболических процессов в организме постоянно образуются различные кислоты, которые сразу же нейтрализуются буферными системами: гидрокарбонатной, фосфатной, белковой и гемоглобиновой.
Главной буферной системой организма является гидрокарбонатный буфер, состоящий из Н2СО3 и NaHCО3. При рН около 7,4 в организме преобладает гидрокарбонат-ион, и его концентрация может в 20 раз превышать концентрацию угольной кислоты. По своей природе угольная кислота очень нестойкая и сразу же после образования расщепляется на углекислый газ и воду. Реакции образования и последующего быстрого расщепления угольной кислоты в организме настолько совершенны, что им часто не придают особого значения. Эти реакции катализируется ферментом карбоангидразой, который находится в эритроцитах и в почках. Особенность гидрокарбонатной буферной системы состоит в том, что она открыта. Избыток ионов водорода связывается с гидрокарбонат-ионом, образующийся при этом углекислый газ стимулирует дыхательный центр, вентиляция лёгких повышается, а излишки углекислого газа удаляются при дыхании. Так в организме поддерживается баланс рН. Чем больше в клетках образуется ионов водорода, тем больше расход буфера. На этом этапе метаболизма подключаются почки, которые выводят избыток ионов водорода, и количество гидрокарбоната в организме восстанавливается.
Фосфатный буфер может действовать как в составе органических молекул, так и в качестве свободных ионов. Одна его молекула способна связывать до трёх катионов водорода. Белки могут присоединять к своей полипептидной цепочке как кислотные, так и основные группы.
Буферная ёмкость белковой буферной системы может охватывать широкий диапазон рН. В зависимости от имеющейся величины рН она может связывать как гидроксильные группы, так и ионы водорода. Третья часть буферной ёмкости крови приходится на гемоглобин. Каждая молекула гемоглобина может нейтрализовать несколько ионов водорода. Когда кислород переходит из гемоглобина в ткани, способность гемоглобина связывать ионы водорода возрастает и наоборот: когда в лёгких происходит оксигенация гемоглобина, он теряет присоединённые ионы водорода. Освободившиеся ионы водорода реагируют с гидрокарбонатом, и в результате образуется углекислый газ и вода. Образовавшийся углекислый газ удаляется из лёгких при дыхании.
Буферные свойства гемоглобина обусловлены соотношением восстановленного гемоглобина (ННb) и его калиевой соли (КНb). В слабощелочных растворах, каким является кровь, гемоглобин и оксигемоглобин имеют свойства кислот и являются донорами Н+ или К+. Эта система может функционировать самостоятельно, но в организме она тесно связана с гидрокарбонатной. Когда кровь находится в тканевых капиллярах, откуда поступают кислые продукты, гемоглобин выполняет функции основания: КНb + Н2СО3 ↔ ННb + КНСО3. В легких гемоглобин, напротив, ведет себя, как кислота, предотвращая защелачивание крови после выделения углекислоты.
Таким образом, механизм регуляции кислотно-основного равновесия крови в целостном организме заключается в совместном действии внешнего дыхания, кровообращения, выделения и буферных систем.