Вперше хімічні речовини класифікував в кінці IX століття арабський учений Абу Бакр ар-Рази. Він, спираючись на походження речовин, розподілили їх на три групи. У першій групі він відвів місце мінеральним, в другій - рослинним і в третій - тваринам речовин.
Цією класифікацією судилося проіснувати майже ціле тисячоліття. Лише в XIX столітті з тих груп сформували дві - органічні і неорганічні речовини. Хімічні речовини обох типів будуються завдяки дев`яноста елементів, внесених в таблицю Д. І. Менделєєва.
Група неорганічних речовин
Серед неорганічних сполук розрізняють прості і складні речовини. Група простих речовин об`єднує метали, неметали і благородні гази. Складні речовини представлені оксидами, гідроксидами, кислотами і солями. Всі неорганічні речовини можуть будуватися з будь-яких хімічних елементів.
Група органічних речовин
До складу всіх органічних сполук в обов`язковому порядку входить вуглець і водень (в цьому їх принципова відмінність від мінеральних речовин). Речовини, утворені C і H називаються вуглеводнями - найпростішими органічними сполуками. У складі похідних вуглеводнів знаходиться азот і кисень. Вони, в свою чергу, класифіковані на кисень і азотовмісні сполуки.
Група кисневмісних речовин представлена спиртами та ефірами, альдегидами і кетонами, карбоновими кислотами, жирами, воском і вуглеводами. До азотовмісних сполук зараховані аміни, амінокислоти, нітросполуки та білки. У гетероциклічних речовин положення двояко - вони, в залежності від будови, можуть ставитися і до того і до іншого виду вуглеводнів.
Хімічні речовини клітини
Існування клітин можливо, якщо до їх складу входять органічні і неорганічні речовини. Вони гинуть, коли в них відсутня вода, мінеральні солі. Клітини вмирають, якщо сильно збіднена нуклеїновими кислотами, жирами, вуглеводами і білками.
Вони здатні до нормальної життєдіяльності, якщо в них знаходиться кілька тисяч з`єднань органічної і неорганічної природи, здатних вступати в безліч різних хімічних реакцій. Біохімічні процеси, що течуть у клітці - основа її життєдіяльності, нормального розвитку і функціонування.
Хімічні елементи, які насичують клітку
Клітини живих систем містять групи хімічних елементів. Вони збагачені макро-, мікро- і ультрамікроелементи.
- Макроелементи, перш за все, представлені вуглецем, воднем, киснем і азотом. Ці неорганічні речовини клітини утворюють практично всі її органічні сполуки. А ще до них зараховані життєво необхідні елементи. Клітина не здатна жити і розвиватися без кальцію, фосфору, сірки, калію, хлору, натрію, магнію і заліза.
- Група мікроелементів утворена цинком, хромом, кобальтом і міддю.
- Ультрамікроелементи - ще одна група, що представляє найважливіші неорганічні речовини клітини. Група сформована золотом і сріблом, що надають бактерицидну дію, ртуттю, що перешкоджає зворотному всмоктуванню води, що заповнює ниркові канальці, що впливає на ферменти. У неї ж включена платина і цезій. Певну роль в ній відводять селену, дефіцит якого веде до різних видів раку.
Вода в складі клітини
Важливість води, поширеного на землі речовини для життя клітини, незаперечна. У ній розчиняються багато органічні та неорганічні речовини. Вода - та благодатне середовище, де протікає неймовірну кількість хімічних реакцій. Вона здатна розчиняти продукти розпаду і обміну. Завдяки їй клітку залишають шлаки і токсини.
Ця рідина наділена високою теплопровідністю. Це дозволяє теплу рівномірно поширюватися по тканинах тіла. У неї істотна теплоємність (здатність поглинати теплоту, коли власна температура змінюється мінімально). Така здатність не дозволяє виникати в клітці різких перепадів температур.
Вода володіє виключно високим поверхневий натяг. Завдяки йому розчинені неорганічні речовини, як і органічні, без праці пересуваються по тканинах. Безліч невеликих організмів, використовуючи особливість поверхневого натягу, тримаються на водній поверхні і вільно по ній ковзають.
Тургор рослинних клітин залежить від води. З опорної функцією у певних видів тварин справляється саме вода, а не які-небудь інші неорганічні речовини. Біологія виявила і вивчила тварин з гидростатическими скелетами. До них відносяться представники голкошкірих, круглих і кільчастих хробаків, медуз і актиній.
Воду містять клітини змащувальних рідин. Їй наповнені клітини слизу, що полегшують проходження речовин по шлунково-кишковому тракту. Завдяки воді формується вологе середовище в дихальних шляхах. Водою насичені клітини слини, жовчі, сліз і іншого.
Насиченість клітин водою
Працюючі клітини заповнені водою на 80% від їх загального обсягу. Рідина перебуває в них у вільній і зв`язаній формі. Білкові молекули міцно з`єднуються зі зв`язаною водою. Вони, оточені водною оболонкою, ізолюються одна від одної.
Молекули води полярні. Вони утворюють водневі зв`язки. Завдяки водневим містках вода має високу теплопровідність. Пов`язана вода дозволяє клітинам витримувати низькі температури. На частку вільної води припадає 95%. Вона сприяє розчиненню речовин, що втягуються в клітинний обмін.
Високоактивні клітини в тканинах мозку містять до 85% води. М`язові клітини насичені водою на 70%. Менш активним клітинам, що створює жирову тканину, достатньо 40% води. Вона в живих клітинах не тільки розчиняє неорганічні хімічні речовини, вона ключовий учасник гідролізу органічних сполук. Під її впливом органічні речовини, розщеплюючи, перетворюються в проміжні і кінцеві речовини.
Важливість мінеральних солей для клітини
Мінеральні солі представлені в клітинах катіонами калію, натрію, кальцію, магнію і аніонами HPO42, H2PO4-, Cl-, HCO3-. Правильні пропорції аніонів та катіонів створюють необхідну для життя клітини кислотність. У багатьох клітинах підтримується слаболужна середу, яка практично не змінюється і забезпечує їх стабільне функціонування.
Концентрація катіонів та аніонів в клітинах відмінна від їх співвідношення в міжклітинному просторі. Причина тому - активна регуляція, спрямована на транспортування хімічних сполук. Такий перебіг процесів обумовлює сталість хімічних складів в живих клітинах. Після загибелі клітин концентрація хімічних сполук в міжклітинному просторі і цитоплазмі знаходить рівновагу.
Неорганічні речовини в хімічній організації клітини
У хімічному складі живих клітин немає яких-небудь особливих елементів, характерних тільки для них. Це визначає єдність хімічних складів живих і неживих об`єктів. Неорганічні речовини в складі клітини відіграють величезну роль.
Сірка і азот допомагають формуватися білків. Фосфор бере участь в синтезі ДНК і РНК. Магній - важлива складова ферментів і молекул хлорофілу. Мідь необхідна окислювальним ферментам. Залізо - центр молекули гемоглобіну, цинк входить до складу гормонів, що виробляються підшлунковою залозою.
Важливість неорганічних сполук для клітин
Сполуки азоту перетворять білки, амінокислоти, ДНК, РНК і АТФ. У рослинних клітинах іони амонію і нітрати в процесі окислювально-відновних реакцій перетворюються в NH2, стають учасниками синтезу амінокислот. Живі організми використовують амінокислоти для формування власних білків, необхідних для будівництва тел. Після загибелі організмів білки вливаються в кругообіг речовин, при їх розпаді азот виділяється у вільній формі.
Неорганічні речовини, в складі яких є калій, грають роль «насоса». Завдяки «калієвому насосу» в клітини крізь мембрану проникають речовини, в яких вони гостро потребують. Калієві з`єднання призводять до активізації життєдіяльності клітин, завдяки їм проводяться збудження і імпульси. Концентрація іонів калію в клітинах досить висока на відміну від навколишнього середовища. Іони калію після загибелі живих організмів легко переходять в природне оточення.
Речовини, що містять фосфор, сприяють формуванню мембранних структур і тканин. В їх присутності утворюються ферменти і нуклеїнові кислоти. Солями фосфору в тій чи іншій мірі насичені різні шари грунту. Кореневі виділення рослин, розчиняючи фосфати, засвоюють їх. Слідом за відмиранням організмів залишки фосфатів, піддаються мінералізації, перетворюючись в солі.
Неорганічні речовини, що містять кальцій, сприяють формуванню міжклітинної речовини і кристалів в рослинних клітинах. Кальцій з них проникає в кров, регулюючи процес її згортання. Завдяки йому формуються кістки, раковини, вапняні скелети, коралові поліпи у живих організмів. Клітини містять іони кальцію і кристали його солей.
