Речовини живих організмів Неорганічні сполуки

До складу рослинних і тваринних клітин входить понад 70 хімічних елементів. Але у клітині немає якихось елементів, характерних лише для живої природи. Ці самі елементи трапляються й у неживій природі.

Усі хімічні елементи за вмістом у живій клітині поділяють на три групи: макроелементи, мікроелементи й ультрамікроелементи.

Елементи O, C, H, N інколи розглядають як окрему групу органогенних елементів через те, що вони входять до складу всіх органічних речовин і складають до 98 % маси живої клітини. 

Вивчаючи хімію, ви дізналися про такі групи речовин, як кислоти, солі, оксиди тощо. Всі вони поширені в неживій природі, поза живими організмами. Тому й називають їх неорганічними речовинами. Та це не означає, що неорганічних речовин узагалі в живих організмах немає. Вони є й відіграють дуже важливу роль у процесах життєдіяльності.

Неорганічні речовини зазвичай потрапляють у живі організми із зовнішнього середовища з їжею (у тварин) або з розчином води через поверхню організму (у рослин, грибів і бактерій). Але в деяких випадках живі організми можуть їх синтезувати і самостійно (так, клітини шлунка хребетних синтезують хлоридну кислоту). Функції неорганічних речовин є достатньо різноманітними.

Неорганічні сполуки можуть перебувати в живих організмах як у розчиненій формі (у вигляді йонів), так і в нерозчинному вигляді. Розчиненими формами представлені багато солей. Йони Na+, К+, С1- та інші накопичуються по різні боки клітинних мембран і забезпечують різний заряд їхньої поверхні, що уможливлює проведення нервових імпульсів по нервах.

Нерозчинні неорганічні сполуки також важливі для живих організмів. Наприклад, солі Кальцію та Фосфору входять до складу скелета різних тварин і забезпечують його міцність. Без таких речовин неможливе існування здорових зубів у людини.

Властивості води зумовлені особливостями будови її молекули, а також зв’язком молекул між собою.

Як ви вже знаєте, у молекулі води (хімічна формула — Н2O) між атомами Гідрогену й Оксигену існує ковалентний полярний зв’язок . Це зумовлює появу на атомі Оксигену певного негативного електричного заряду (δ-), а на атомах Гідрогену — позитивного (δ+). Саме тому позитивно заряджений атом Гідрогену однієї молекули води притягується до негативно зарядженого атома Оксигену іншої молекули води. Такий зв’язок має назву водневого.

Водневий зв’язок приблизно у 15-20 разів слабший за ковалентний. Тому водневий зв’язок відносно легко розривається, що відбувається, наприклад, під час випаровування води. За рідкого стану води водневі зв’язки між її молекулами постійно розриваються й утворюються знову.

Завдяки наявності між молекулами водневих зв’язків вода має аномально високі температури плавлення (0 ºС при тиску 1 атм) і кипіння (100 ºС при тиску 1 атм). Тому за стандартних умов (температура 25 ºС та тиск 1 атм) вода є рідиною. Для порівняння: близькі за структурою та масою сірководень, амоніак і метан — гази .

 Вода має аномально високу теплоємність: щоб нагріти 1 кг води на 1 ºС, треба витратити 4,2 кДж енергії. Тому навіть для незначної зміни температури води потрібні великі витрати енергії. Випаровування води також пов’язане зі значними витратами теплоти, що дає змогу живим організмам використовувати воду як терморегулятор. 

У живих організмах вода виконує багато функцій: розчинну, транспортну, метаболічну, терморегуляторну, структурну.

Вода є універсальним розчинником. Речовини, які беруть участь у більшості біологічних реакцій, перебувають в організмі у водному розчині.

Дуже важливою для клітин та організмів у цілому є також транспортна роль води. У вигляді водного розчину речовини разом із водою можуть транспортуватися з одних частин клітини в інші. А між різними частинами багатоклітинних організмів вони транспортуються у складі спеціальних рідин (наприклад, у складі крові). Випаровування води листками рослин спричиняє її рух від коренів угору. При цьому переміщуються і речовини, які у воді розчинені.

Молекули води виконують метаболічну функцію, коли беруть участь у реакціях обміну речовин (їх називають біохімічними реакціями). Терморегуляторна функція води надзвичайно важлива для підтримання температури тіла організмів. Коли, наприклад, людина потіє, то вода, яка випаровується, знижує температуру її тіла.

Структурну функцію води добре видно на прикладі рослин і деяких безхребетних тварин. Рослини підтримують форму листків і трав’янистих стебел завдяки підвищеному тиску в наповнених водою клітинах. А в багатьох червів форма тіла підтримується завдяки підвищеному тиску води в порожнинах їхнього тіла.