Solun kemiallinen koostumus

Solun kemialliset alkuaineet.

Kaikki solut organisaatiotasosta riippumatta ovat kemialliselta koostumukseltaan samanlaisia. Solu sisältää useita tuhansia aineita, jotka osallistuvat erilaisiin kemiallisiin reaktioihin. Elävistä organismeista löydettiin noin 80 D.I. Mendelejevin jaksollisen järjestelmän kemiallista elementtiä. 24 elementin toiminnot, joita ne suorittavat kehossa, tunnetaan, nämä ovat biogeeninen elementtejä. Elävän aineen kvantitatiivisen sisällön mukaan elementit jaetaan kolmeen luokkaan:

Makroravinteet:

O, C, H, N- noin 98% elävän aineen massasta, 1. ryhmän elementtejä;

K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, F e - 2. ryhmän elementit. (1,9 % elävän aineen massasta).

hivenaineet (Zn, Mn, Cu, Co, Mo ja monet muut), joiden osuus vaihtelee 0,001 prosentista 0,000001:een. Hivenaineet ovat osa biologisesti aktiivisia aineita - entsyymejä, vitamiineja ja hormoneja.

Ultramikroelementit (Au, U, Ra jne.), jonka pitoisuus ei ylitä 0,000001 %. Useimpien tämän ryhmän elementtien roolia ei ole vielä selvitetty.

Makro- ja mikroelementtejä on elävässä aineessa eri muodossa kemialliset yhdisteet, jotka on jaettu epäorgaanisiin ja orgaanisiin aineisiin .

Solun epäorgaaniset yhdisteet.

Epäorgaanisia aineita ovat mm. vesi, muodostavat noin 70-80 % kehon painosta; mineraaleja - 1-1,5%.

Vesi. Yleisin epäorgaaninen yhdiste elävissä organismeissa. Sen pitoisuus vaihtelee suuresti: hammaskiilteen soluissa vettä on noin 10 painoprosenttia ja kehittyvän alkion soluissa yli 90 prosenttia.

Elämä on mahdotonta ilman vettä. Se ei ole vain elävien solujen olennainen osa, vaan myös organismien elinympäristö. Veden biologinen merkitys perustuu sen kemiallisiin ja fysikaalisiin ominaisuuksiin.

Veden kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet selittyvät ennen kaikkea vesimolekyylien pienellä koosta, niiden napaisuudesta ja kyvystä yhdistyä toisiinsa vetysidoksilla. Vesimolekyylissä yksi happiatomi on sitoutunut kovalenttisesti kahteen vetyatomiin. Molekyyli on polaarinen: happiatomissa on pieni negatiivinen varaus ja kahdessa vetyatomissa pieni positiivinen varaus. Tämä tekee vesimolekyylistä dipolin. Siksi, kun vesimolekyylit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, niiden välille muodostuu vetysidoksia. Ne ovat 15-20 kertaa kovalenttisia heikompia, mutta koska jokainen vesimolekyyli pystyy muodostamaan 4 vetysidosta, ne vaikuttavat merkittävästi veden fysikaalisiin ominaisuuksiin. Suuri lämpökapasiteetti, sulamislämpö ja höyrystymislämpö selittyvät sillä, että suurin osa veden absorboimasta lämmöstä kuluu sen molekyylien välisten vetysidosten katkaisemiseen. Vedellä on korkea lämmönjohtavuus. Vesi ei käytännössä puristu, se on läpinäkyvää spektrin näkyvässä osassa. Lopuksi vesi on aine, jonka tiheys nestemäisessä tilassa on suurempi kuin kiinteässä tilassa, 4 ° C:ssa sen enimmäistiheys on, jäällä on pienempi tiheys, se nousee pintaan ja suojaa säiliötä jäätymiseltä.

Sen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet tekevät siitä ainutlaatuisen nesteen ja määräävät sen biologisen merkityksen. Vesi on hyvä liuotin ionisille (polaarisille) sekä joillekin ei-ionisille yhdisteille, joiden molekyyleissä on varautuneita (polaarisia) ryhmiä. Kaikki polaariset yhdisteet vedessä hydratoitunut(vesimolekyylien ympäröimä), kun taas vesimolekyylit osallistuvat orgaanisten aineiden molekyylien rakenteen muodostukseen. Jos vesimolekyylien vetovoima aineen molekyyleihin on suurempi kuin aineen molekyylien välinen vetovoima, aine liukenee. Veteen liittyen on: hydrofiiliset aineet - aineet, jotka liukenevat hyvin veteen; hydrofobiset aineet Aineet, jotka ovat käytännössä veteen liukenemattomia. Useimmat biokemialliset reaktiot voivat tapahtua vain vesiliuoksessa; monet aineet tulevat soluun ja erittyvät siitä vesiliuoksessa. Veden suuri lämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus edistävät lämmön tasaista jakautumista kennossa.

Veden haihtumisen aikana tapahtuvan suuren lämpöhäviön vuoksi keho jäähtyy. Tarttumis- ja koheesiovoimien ansiosta vesi pystyy nousemaan kapillaarien läpi (yksi tekijöistä, jotka varmistavat veden liikkumisen kasvien astioissa). Vesi osallistuu suoraan moniin kemiallisiin reaktioihin (proteiinien, hiilihydraattien, rasvojen jne. hydrolyyttinen hajoaminen). Määrittää soluseinien jännitystilan (turgor) ja suorittaa myös tukitoimintoa (hydrostaattinen luuranko esimerkiksi sukkulamadoilla).

Solun mineraalit. Niitä edustavat pääasiassa suolat, jotka hajoavat anioneiksi ja kationeiksi. Solun elämänprosessien kannalta tärkeimmät kationit ovat K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+, anionit HPO 4 2-, Cl -, HCO 3 -. Ionien pitoisuudet solussa ja sen ympäristössä ovat erilaisia. Esimerkiksi ulkoisessa ympäristössä (veriplasma, merivesi) K + on aina vähemmän ja Na + aina enemmän kuin solussa. On olemassa useita mekanismeja, joiden avulla solu voi ylläpitää tiettyä ionisuhdetta protoplastissa ja ympäristössä.

Erilaiset ionit osallistuvat solun moniin elämänprosesseihin: kationit K + , Na + , Cl - tarjoavat elävien organismien virittyvyyden; kationit Mg2+, Mn2+, Zn2+, Ca2+ ja muut ovat välttämättömiä monien entsyymien normaalille toiminnalle; hiilihydraattien muodostuminen fotosynteesin aikana on mahdotonta ilman Mg 2+:a (olennainen osa klorofylliä); solun puskuriominaisuuksia (säilyttää solun sisällön lievästi emäksisen reaktion) tukevat heikkojen happojen (HCO 3 -, HPO 4 -) ja heikkojen happojen (H 2 CO 3) anionit;

Fosfaattipuskurijärjestelmä:

Matala pH Korkea pH

HPO 4 2- + H + ←―――――――→H 2 PO 4 -

Hydrofosfaatti - ioni Divetyfosfaatti - ioni

Bikarbonaattipuskurijärjestelmä:

Matala pH Korkea pH

HCO 3 - + H + ←―――――――→ H 2CO 3

Bikarbonaatti - ioni Hiilihappo

Jotkut epäorgaaniset aineet eivät sisällä solua vain liuenneena, vaan myös kiinteässä tilassa. Esimerkiksi Ca ja P löytyy luukudoksesta, nilviäisten kuorista kaksoishiili- ja fosfaattisuoloina.

Kemialliset alkuaineet, jotka muodostavat solun.

Elävän solun koostumus sisältää noin 60 kemiallista elementtiä D.:n ja Mendelejevin jaksollisesta järjestelmästä. Lisäksi monilla niistä on pienin sarjanumero. Ja mitä pienempi kemiallisen alkuaineen sarjanumero on, sitä useammin se löytyy villieläimistä.

Kaikki solun muodostavat kemialliset alkuaineet voidaan jakaa
3 ryhmää esiintymän mukaan:

1) makroelementit: hiili, vety, happi ja typpi. Niiden määrä solussa on suurin, noin 98%. Nämä elementit ovat osa proteiinia.

2) oligoelementit tai keskimääräinen esiintyminen. Niitä on 8: niistä 5 on metalleja (natrium, kalium, kalsium, magnesium ja rauta) ja 3 ei-metalleja (rikki, fosfori ja kloori). Oligoelementtien osuus solusta on 1,9 %.

3) hivenaineet. Niitä on solussa hyvin vähän, noin 0,1 % yli 40 elementillä. Näitä ovat jodi, sinkki, kupari, fluori jne. Mikroelementtien puute tai puute voi aiheuttaa vakavia sairauksia. Esimerkiksi jodin puute aiheuttaa kilpirauhasen toimintahäiriöitä, mikä johtaa struuman kehittymiseen.

Kemiallisen koostumuksen mukaan soluun tulevat aineet jaetaan kahteen ryhmään:

- Epäorgaaninen (löytyy myös elottomasta luonnosta)

– Orgaaninen (tyypillistä vain eläville organismeille)

Vesi . Veden määrä kennossa on maksimi ja 70-80 %.

Veden rooli solussa on erittäin suuri:

1) Vesi on yleinen liuotin. Siihen liukenee erilaisia ​​orgaanisia ja epäorgaanisia aineita. Riippuen siitä, kuinka eri aineet liukenevat veteen, on olemassa 2 aineryhmää:

– hydrofiilinen(kreikan kielestä hydor - vesi, phileo - rakkaus) - nämä ovat aineita, jotka liukenevat hyvin veteen. Näitä ovat monet suolat, hapot, proteiinit, hiilihydraatit jne.

– hydrofobinen(kreikan kielestä hydor - vesi, fobos - pelko) - nämä ovat veteen liukenemattomia tai huonosti liukenevia aineita. Näitä ovat rasvat ja rasvan kaltaiset aineet.

2) Suurin osa kemiallisista prosesseista solussa tapahtuu vain vesiliuoksissa. Vesi osallistuu suoraan moniin solunsisäisiin kemiallisiin reaktioihin (hydrolyysi eli proteiinien, rasvojen ja muiden aineiden hajoamiseen).

3) Solun tilavuus ja kimmoisuus riippuvat siinä olevan veden määrästä.

4) Vedellä on korkea lämpökapasiteetti, se tarjoaa kennon lämmönsäätelyn.

Vesimolekyylit ovat polaarisia ja pystyvät muodostamaan komplekseja useista molekyyleistä johtuen vetysidosten esiintymisestä. Kun ympäristön lämpötila nousee, osa lämmöstä kuluu vesimolekyylien välisten vetysidosten katkaisemiseen, kun taas sisäympäristön lämpötila pysyy käytännössä ennallaan. Jäähtyessään vesimolekyylien välille syntyy uudelleen vetysidoksia ja lämpöä vapautuu.

Veden lisäksi solu sisältää heikkoja happoja, emäksiä ja monia suoloja.

suola solussa ovat dissosioituneessa tilassa. K +, Na + Ca 2+ Mg 2+ ja HPO 2-, H 2 PO 4, HCO 3, Cl - ovat tärkeitä solun elämässä. Heikkojen happojen anionien avulla solun sisäisen ympäristön reaktio, joka on lähellä neutraalia (heikosti emäksistä), pidetään lähes vakiona.

Ionien pitoisuus solun sisällä ja solujen välisessä nesteessä on erilainen. Erityisen terävät erot ovat ominaisia ​​Na +:lle (sijaitsee pääasiassa solujenvälisessä nesteessä) ja K +:lle (sisältyy solussa korkeina pitoisuuksina), joilla on tärkeä rooli hermo- ja lihaskuitujen toiminnassa.

Erilaisten suolojen pitoisuus solussa pysyy tietyllä tasolla. Merkittävä muutos niiden pitoisuudessa voi aiheuttaa vakavia häiriöitä solussa ja jopa sen kuoleman. Nisäkkäiden veren Ca 2+ -pitoisuuden lasku aiheuttaa kouristuksia ja kuoleman. Sydänlihaksen normaalia supistumista varten tarvitaan tietty K +, Na + Ca 2+ -suhde. Kun näiden ionien tasapaino muuttuu, sydänlihaksen toiminta häiriintyy.

Usein solun epäorgaaniset aineet muodostavat komplekseja proteiinien, hiilihydraattien ja rasvojen kanssa.

Vesi. Solun muodostavista epäorgaanisista aineista vesi on tärkein. Sen määrä on 60-95% solujen kokonaismassasta. Vedellä on olennainen rooli solujen ja elävien organismien elämässä yleensä. Sen lisäksi, että se on osa niiden koostumusta, se on myös elinympäristö monille organismeille.

Veden rooli solussa määräytyy sen ainutlaatuisista kemiallisista ja fysikaalisista ominaisuuksista, jotka liittyvät pääasiassa sen molekyylien pieneen kokoon, molekyylien polariteettiin ja niiden kykyyn muodostaa vetysidoksia keskenään.

Vesi biologisten järjestelmien komponenttina suorittaa seuraavat tärkeät toiminnot: solukemiallinen epäorgaaninen

Vesi on yleinen liuotin polaarisille aineille, kuten suoloille, sokereille, alkoholeille, hapoille jne. Aineita, jotka liukenevat helposti veteen, kutsutaan hydrofiilisiksi. Kun aine liukenee, sen molekyylien tai ionien annetaan liikkua vapaammin; aineen reaktiivisuus kasvaa vastaavasti. Tästä syystä suurin osa solun kemiallisista reaktioista tapahtuu vesiliuoksissa. Sen molekyylit osallistuvat moniin kemiallisiin reaktioihin, esimerkiksi polymeerien muodostukseen tai hydrolyysiin. Fotosynteesin prosessissa vesi on elektronien luovuttaja, vetyionien ja vapaan hapen lähde.

Vesi ei liukene tai sekoitu ei-polaaristen aineiden kanssa, koska se ei voi muodostaa vetysidoksia niiden kanssa. Veteen liukenemattomia aineita kutsutaan hydrofobisiksi. Vesi hylkii hydrofobisia molekyylejä tai niiden osia ja vetää puoleensa sen läsnä ollessa. Tällaisilla vuorovaikutuksilla on tärkeä rooli kalvojen, samoin kuin monien proteiinimolekyylien, nukleiinihappojen ja useiden subsellulaaristen rakenteiden stabiiliuden varmistamisessa.

Vedellä on korkea ominaislämpökapasiteetti. Vesimolekyylejä yhdessä pitävien vetysidosten katkaisemiseen kuluu paljon energiaa. Tämä ominaisuus varmistaa kehon lämpötasapainon ylläpitämisen ympäristön merkittävien lämpötilanvaihteluiden kanssa. Lisäksi vedellä on korkea lämmönjohtavuus, jonka ansiosta keho voi säilyttää saman lämpötilan koko tilavuutensa ajan.

Vedelle on ominaista korkea höyrystymislämpö, ​​eli molekyylien kyky kuljettaa mukanaan huomattava määrä lämpöä samalla kun se jäähdyttää kehoa. Tämän veden ominaisuuden ansiosta, joka ilmenee hikoilun aikana nisäkkäillä, krokotiileilla ja muilla eläimillä termisellä hengenahdisuksella, kasveissa tapahtuvan haihtumisen vuoksi, niiden ylikuumeneminen estyy.

Vedellä on poikkeuksellisen korkea pintajännitys. Tämä ominaisuus on erittäin tärkeä adsorptioprosesseille, liuosten liikkumiselle kudosten läpi (verenkierto, nousevat ja laskevat virrat kasveissa). Monien pienten organismien pintajännitys mahdollistaa niiden kellumisen tai liukumisen veden pinnalla.

Vesi varmistaa aineiden liikkumisen solussa ja kehossa, aineiden imeytymisen ja aineenvaihduntatuotteiden erittymisen.

Kasveissa vesi määrää solujen turgorin, ja joissakin eläimissä se suorittaa tukitoimintoja, koska se on hydrostaattinen luuranko (pyöreät ja annelidit, piikkinahkaiset).

Vesi on olennainen osa voitelunesteitä (synoviaalinen - selkärankaisten nivelissä, keuhkopussin - keuhkopussin ontelossa, perikardiaalinen - sydänpussissa) ja limaa (helpottaa aineiden liikkumista suoliston läpi, luo kostean ympäristön limakalvolle hengitysteiden kalvot). Se on osa sylkeä, sappia, kyyneleitä, siittiöitä jne.

mineraalisuolat. suolat vesiliuoksessa hajoavat kationeiksi ja anioneiksi. Kationit (K+, Na+, Ca 2+, Mg:+, NH4+) ja anionit (C 1, H 2P 04 -, HP 042-, HC 03 -, NO32--, SO4 2-) ovat kaikkein tärkeimpiä. solun pitoisuus, mutta myös ionien suhde.

Ero kationien ja anionien lukumäärän välillä solun pinnalla ja sisällä aikaansaa toimintapotentiaalin syntymisen, joka on hermo- ja lihaskiihtymisen taustalla. Ero ionien pitoisuuksissa kalvon eri puolilla johtuu aktiivisesta aineiden siirrosta kalvon läpi sekä energian muuntamisesta.

Fosforihappoanionit muodostavat fosfaattipuskurijärjestelmän, joka pitää kehon solunsisäisen ympäristön pH:n tasolla 6,9.

Hiilihappo ja sen anionit muodostavat bikarbonaattipuskurijärjestelmän, joka pitää solunulkoisen väliaineen (veriplasman) pH:n 7,4:ssä.

Jotkut ionit osallistuvat entsyymien aktivointiin, osmoottisen paineen luomiseen solussa, lihasten supistumisprosesseihin, veren hyytymiseen jne.

Useita kationeja ja anioneja tarvitaan tärkeiden orgaanisten aineiden (esim. fosfolipidien, ATP:n, nukleotidien, hemoglobiinin, hemosyaniinin, klorofyllin jne.) sekä aminohappojen synteesiin, jotka ovat typpi- ja rikkiatomien lähteitä.

Mikä tahansa solu ei sisällä vain orgaanisia aineita. Se koostuu 70 elementistä jaksollisesta taulukosta. Ja 24 niistä löytyy minkä tahansa tyyppisistä soluista. Solun epäorgaanisia aineita edustavat myös vesi ja ionit.

Kaikki elementit voidaan jakaa kolmeen ryhmään niiden sisällöstä riippuen:

• makroelementit - N, C, H, O, Mg, Na, K, Ca, Fe, P, Cl, S;
• hivenaineet - B, Ni, Cu, Zn, Mb, Co;
• ultramikroelementit - U, Ra, Hg, Au, Pb, Se.

Toisen luokitusmenetelmän mukaan näistä ryhmistä erotetaan erillään organellit - orgaanisen aineen synteesiin tarvittavat aineet: vesi, hiili, happi ja typpi.

Veden arvo

Vesi on yksi tärkeimmistä epäorgaanisista aineista solussa. Sen tarpeellisuutta millekään elävälle olennolle voidaan tuskin yliarvioida, mutta harvat tietävät sen kaikista tehtävistä solussa. Tarkastellaanpa niitä lyhyesti niiden veden ominaisuuksien yhteydessä, joiden ansiosta se voi täyttää tehtävänsä.

1. Hengitys ja hikoilu - korkea lämpökapasiteetti ja hyvä lämmönjohtavuus.
2. Muodon säilyttäminen - on melkein mahdotonta puristaa vettä niin, että se muuttaa tilavuuttaan.
3. Voiteluominaisuudet - viskositeetti.
4. Osmoosi on molekyylien liikkuvuutta, joka johtuu molekyylin sisällä olevien vetysidosten hauraudesta.
5. Lymfa, veri, mahaneste ja muut kehon nesteet voivat käyttää veteen liuennutta happea - vesimolekyylit ovat polaarisia, se on hyvä liuotin.
6. Dispersioväliainetta ylläpidetään sytoplasmassa (samanaikainen olemassaolo kahden tai useamman faasin liuoksessa, jotka eivät sekoitu keskenään) - hydraatiokalvojen muodostuminen suurten molekyylien ympärille, mikä taas johtuu vesimolekyylien polariteetista.

Makroelementit, mikroelementit ja niiden rooli solussa

Tarkastellaanpa joitain elementtien toimintoja ymmärtääksemme kuinka tärkeitä ne ovat solulle, vaikka niiden sisältö siinä on pieni.

Magnesium - auttaa monia entsyymejä osallistumaan DNA-synteesiin ja energia-aineenvaihduntaan.

Kalsium - säätelee solukalvojen läpäisevyyttä.

Kalium - osallistuu proteiinisynteesiin ja glykolyysiin, ylläpitää tarvittavaa biosähköistä potentiaalia kalvolla (katso, kuinka natrium-kaliumpumppu toimii).

Rikki - on osa joitain aminohappoja, auttaa niitä luomaan disulfidisiltoja (proteiinin tertiaarisen rakenteen muodostamiseksi), osallistuu kemosynteesiin ja bakteerien fotosynteesiin.

Rauta - on osa elektronien kantajaentsyymejä fotosynteesijärjestelmässä, on hemoglobiinimolekyylin keskus.

Kloori – sen ionit auttavat solua pysymään sähköisesti neutraalina.

Bromi on osa B1-vitamiinia.

Kupari - on osa entsyymejä, jotka osallistuvat sytokromien synteesiin.

Sinkki - löytyy entsyymeistä, jotka ovat välttämättömiä alkoholikäymiseen.

Ja tämä ei ole kaikki solun epäorgaaniset aineet. On erittäin tärkeää säilyttää kunkin aineen pitoisuus oikealla tasolla. Loppujen lopuksi niiden puute voi merkittävästi häiritä solun toimintaa. Kuitenkin, samoin kuin niiden ylimäärä.

Solun rakenne ja kaikki siinä tapahtuvat prosessit ovat erittäin suuri ja monimutkainen järjestelmä. Kaikki prosessit ja niiden säätelymenetelmät on kehitetty vuosisatojen evoluution aikana, kaikki niissä on täydellistä ja toimii oikeissa olosuhteissa vakaasti ja virheettömästi.

Epäorgaaniset aineet, jotka muodostavat solun - video

Biologia- elämän tiede. Biologian tärkein tehtävä on tutkia elävien organismien monimuotoisuutta, rakennetta, elämäntoimintaa, yksilön kehitystä ja evoluutiota sekä niiden suhdetta ympäristöön.

Eläviä organismeja niillä on useita ominaisuuksia, jotka erottavat ne elottomasta luonnosta. Yksittäin jokainen ero on melko ehdollinen, joten niitä tulee tarkastella kokonaisuutena.

Merkkejä, jotka erottavat elävän aineen elottomasta:

1. kyky toistaa ja siirtää perinnöllistä tietoa seuraavalle sukupolvelle;
2. aineenvaihdunta ja energia;
3. kiihtyvyys;
4. sopeutuminen erityisiin elinoloihin;
5. rakennusmateriaali - biopolymeerit (tärkeimmät niistä ovat proteiinit ja nukleiinihapot);
6. erikoistuminen molekyyleistä elimiin ja niiden organisoitumisen korkea taso;
7. kasvu;
8. ikääntyminen;
9. kuolema.

Elävän aineen organisoitumistasot:

1. molekyyli,
2. solu,
3. kangas,
4. urut,
5. luonnonmukainen,
6. populaatiolajit,
7. biogeosenoottinen,
8. biosfäärinen.

Elämän monimuotoisuus

Ydinvapaat solut ilmestyivät ensimmäisinä planeetallemme. Useimmat tutkijat hyväksyvät, että ydinorganismit ilmestyivät muinaisten arkebakteerien symbioosin seurauksena sinilevien ja hapettavien bakteerien kanssa (symbiogeneesiteoria).

Sytologia

Sytologia- tiede häkki. Tutkii yksi- ja monisoluisten organismien solujen rakennetta ja toimintaa. Solu on kaikkien elävien olentojen rakenteen, toiminnan, kasvun ja kehityksen perusyksikkö. Siksi sytologialle ominaiset prosessit ja mallit ovat monien muiden tieteiden (anatomia, genetiikka, embryologia, biokemia jne.) tutkimien prosessien taustalla.

Solun kemialliset alkuaineet

Kemiallinen alkuaine- tietyntyyppiset atomit, joilla on sama positiivinen ytimen varaus. Noin 80 kemiallista alkuainetta on löydetty soluista. Ne voidaan jakaa neljään ryhmään:
Ryhmä 1 - hiili, vety, happi, typpi (98% solun sisällöstä),
ryhmä 2 - kalium, natrium, kalsium, magnesium, rikki, fosfori, kloori, rauta (1,9 %),
ryhmä 3 - sinkki, kupari, fluori, jodi, koboltti, molybdeeni jne. (alle 0,01 %),
Ryhmä 4 - kulta, uraani, radium jne. (alle 0,00001 %).

Ensimmäisen ja toisen ryhmän elementtejä useimmissa käsikirjoissa kutsutaan nimellä makroravinteet, kolmannen ryhmän elementit ovat hivenaineet, neljännen ryhmän elementit ovat ultramikroelementit. Makro- ja mikroelementtien osalta on selkeytetty prosesseja ja toimintoja, joihin ne osallistuvat. Useimpien ultramikroelementtien biologista roolia ei ole tunnistettu.

Kemiallinen alkuaine	Kemiallisia alkuaineita sisältävät aineet	Prosessit, joissa kemiallinen alkuaine osallistuu
Hiili, vety, happi, typpi	Proteiinit, nukleiinihapot, lipidit, hiilihydraatit ja muut orgaaniset aineet	Orgaanisten aineiden synteesi ja näiden orgaanisten aineiden suorittamien toimintojen kokonaisuus
Kalium, natrium	Na+ ja K+	Kalvojen toiminnan varmistaminen, erityisesti solukalvon sähköpotentiaalin ylläpito, Na + / Ka + -pumpun toiminta, hermoimpulssien johtuminen, anioniset, kationiset ja osmoottiset tasapainot
Kalsium	Ca +2	Osallistuminen veren hyytymisprosessiin
	kalsiumfosfaatti, kalsiumkarbonaatti	Luukudos, hammaskiille, nilviäisten kuoret
	kalsiumpektaatti	Mediaanilaminan ja soluseinän muodostuminen kasveissa
Magnesium	Klorofylli	Fotosynteesi
Rikki	Oravat	Proteiinin avaruudellisen rakenteen muodostuminen disulfidisiltojen muodostumisen vuoksi
Fosfori	Nukleiinihapot, ATP	Nukleiinihappojen synteesi
Kloori	Cl-	Solukalvon sähköpotentiaalin ylläpito, Na + /Ka + -pumpun toiminta, hermoimpulssien johtaminen, anioniset, kationiset ja osmoottiset tasapainot
	HCl	Ruoansulatusentsyymien aktivointi mahalaukussa
Rauta	Hemoglobiini	Hapen kuljetus
	Sytokromit	Elektronien siirto fotosynteesin ja hengityksen aikana
Mangaani	Dekarboksylaasit, dehydrogenaasit	Rasvahappojen hapettuminen, osallistuminen hengitys- ja fotosynteesiprosesseihin
Kupari	Hemosyaniini	Hapen kuljetus joissakin selkärangattomissa
	Tyrosinaasi	melaniinin muodostuminen
Koboltti	B12-vitamiini	Punasolujen muodostuminen
Sinkki	Alkoholidehydrogenaasi	Anaerobinen hengitys kasveissa
	hiilihappoanhydraasi	CO 2 -kuljetus selkärankaisilla
Fluori	kalsiumfluoridia	Luukudos, hammaskiille
Jodi	tyroksiini	perusaineenvaihdunnan säätely
Molybdeeni	Nitrogenaasi	Typen kiinnitys

Elävien organismien kemiallisten alkuaineiden atomit muodostuvat epäorgaaninen(vesi, suola) ja orgaaniset yhdisteet(proteiinit, nukleiinihapot, lipidit, hiilihydraatit). Atomitasolla ei ole eroja elävän ja elottoman aineen välillä, erot näkyvät seuraavilla, korkeammilla elävän aineen organisoitumistasoilla.

Vesi

Vesi on yleisin epäorgaaninen yhdiste. Vesipitoisuus vaihtelee 10 %:sta (hammaskiille) 90 %:iin solumassasta (kehittyvä alkio). Elämä on mahdotonta ilman vettä, veden biologinen merkitys määräytyy sen kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien perusteella.

Vesimolekyylillä on kulmikas muoto: vetyatomit muodostavat 104,5° kulman hapen suhteen. Se osa molekyylistä, jossa vety sijaitsee, on positiivisesti varautunut, osa, jossa happi sijaitsee, on negatiivisesti varautunut, tähän liittyen vesimolekyyli on dipoli. Vesidipolien välille muodostuu vetysidoksia. Veden fysikaaliset ominaisuudet: läpinäkyvä, suurin tiheys - 4 °C:ssa, korkea lämpökapasiteetti, käytännössä ei kutistu; puhdas vesi johtaa huonosti lämpöä ja sähköä, jäätyy 0 °C:ssa, kiehuu 100 °C:ssa jne. Veden kemialliset ominaisuudet: hyvä liuotin, muodostaa hydraatteja, osallistuu hydrolyyttisiin hajoamisreaktioihin, on vuorovaikutuksessa monien oksidien kanssa jne. Veteen liukenemiskykyyn liittyen on olemassa: hydrofiiliset aineet- erittäin liukeneva hydrofobiset aineet- käytännössä liukenematon veteen.

Veden biologinen arvo:

1. on solun sisäisen ja intrasellulaarisen ympäristön perusta,
2. varmistaa tilarakenteen säilymisen,
3. tarjoaa aineiden kuljetuksen,
4. hydratoi polaarisia molekyylejä,
5. toimii liuottimena ja diffuusioväliaineena,
6. osallistuu fotosynteesin ja hydrolyysin reaktioihin,
7. auttaa viilentämään kehoa
8. on elinympäristö monille organismeille,
9. edistää siementen, hedelmien, toukkavaiheiden muuttoa ja leviämistä,
10. on ympäristö, jossa lannoitus tapahtuu,
11. kasveissa tarjoaa haihtuvuutta ja siementen itämistä,
12. edistää lämmön tasaista jakautumista kehossa ja monissa muissa. muut

Muut solun epäorgaaniset yhdisteet

Muita epäorgaanisia yhdisteitä edustavat pääasiassa suolat, jotka voivat olla joko liuenneessa muodossa (dissosioituneena kationeiksi ja anioneiksi) tai kiinteässä muodossa. Kationit K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ (katso yllä oleva taulukko) ja anionit HPO 4 2– , Cl – , HCO 3 – ovat tärkeitä solun eliniän kannalta ja tarjoavat solun puskuriominaisuudet. solu. puskurointi- kyky ylläpitää pH tietyllä tasolla (pH on vetyionien konsentraation käänteisluvun desimaalilogaritmi). pH-arvo 7,0 vastaa neutraalia liuosta, alle 7,0 hapanta ja yli 7,0 alkalista liuosta. Soluille ja kudoksille on ominaista lievästi emäksinen ympäristö. Fosfaatti (1) ja bikarbonaatti (2) puskurijärjestelmät ovat vastuussa tämän lievästi emäksisen reaktion ylläpitämisestä.