ЗООЛОГІЯ НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК - Є. О. Неведомська - 2013
ЛЕКЦІЯ 3. МОЛЕКУЛЯРНИЙ РІВЕНЬ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИВОЇ МАТЕРІЇ ТВАРИН
2.Неорганічні сполуки: вода і мінеральні солі
Елементи, що входять до складу організмів, можуть бути або складовими частинами різноманітних неорганічних (вода і мінеральні солі) і органічних сполук (білки, вуглеводи, жири, нуклеїнові кислоти, гормони, вітаміни), або знаходитись у формі йонів (K , Na , Ca2 , Mg , Cl-, H2PO4-).
Найважливішою з неорганічних речовин, що входять до складу живих організмів, є вода — Н2О. Вода є основним середовищем, у якому відбуваються процеси обміну речовин та перетворення енергії. Вміст води в більшості живих організмів становить 60-70%, а в деяких (наприклад, у медуз) — до 98%. Вода утворює основу внутрішнього середовища живих організмів (крові, лімфи, міжклітинної рідини).
Виняткове значення води для живих систем пов’язане з будовою її молекул. Молекула води (Н2О) складається з двох атомів гідрогену, які пов’язані міцним полярним ковалентним зв’язком з атомом оксигену. О — сильніший від Н неметал, через що спільні пари електронів зміщені в молекулі води в його бік. Тому, хоча молекула води загалом незаряджена, біля атома О збирається негативний заряд, а біля атомів Н — позитивний. Молекула води поляризована і є диполем (має і позитивний, і негативний заряди). Протилежні полюси сусідніх молекул води притягуються, утворюючи водневі зв’язки. Це відносно слабкі зв’язки, в 15-20 разів слабші за ковалентні. Саме вони визначають особливе значення води для життя. Молекули води в рідині зв’язані одна з одною і з молекулами розчинених речовин водневими зв’язками. Енергія цих зв’язків невелика, і тому вони швидко руйнуються та легко відновлюються.
Через те що молекули води є диполями, вони мають унікальну властивість — розчиняти полярні речовини, до яких відносяться іонні сполуки: солі, кислоти, основи (до відома: до неіонних сполук відносяться спирти, цукор). Молекули води ніби «розтягують» молекули полярних речовин. При цьому зростає реакційна здатність розчинених речовин, оскільки їхні молекули або іони набувають можливості вільно рухатись. Речовини, здатні розчинятися у воді, називаються гідрофільними (від грецьк. hydor — вода, phileo — люблю).
Речовини, які не взаємодіють з водою, а тому в ній не розчиняються, називаються гідрофобними (від грецьк. hydor — вода, phobos — страх). До гідрофобних речовин належать майже всі жири, деякі білки.
З водою пов’язана також регуляція теплового режиму організмів. їй притаманна велика теплоємність, тобто здатність поглинати тепло за незначних змін власної температури. Завдяки цьому вода запобігає різким змінам температури в клітинах і в організмі в цілому за значних її коливань у навколишньому середовищі. Під час випаровування води організми витрачають багато тепла. Так вони захищають себе від перегрівання. Завдяки високій теплопровідності, вода забезпечує рівномірний розподіл теплоти між тканинами організму, циркулюючи по порожнинах органів і тіла.
Крім води, в організмах є ще неорганічні сполуки — мінеральні солі.
Вони знаходяться у дисоційованому (розчиненому) стані у вигляді катіонів (K+, Na+, Ca2+, Mg2+ та ін.) та аніонів (Cl-, HCO3-, H2PO) , SO42- та
ін.) або перебувають у вигляді твердих сполук (CaCO3, Ca3(PO4)2).
Різна концентрація K і Na поза клітинами та всередині них спричинює виникнення різниці електричних потенціалів на плазматичних мембранах клітини. Це забезпечує транспорт речовин через мембрани.
Сполуки кальцію (CaCO3, Ca3(PO4)2) входять до складу міжклітинної речовини кісткової тканини та до черепашок молюсків і найпростіших (форамініфер), панцирів раків. У найпростіших — радіолярій внутрішньоклітинний скелет побудований з SiO2 (оксид силіцію, або кремнезем) або SrSO4 (сульфат стронцію).