سیستم دفعی مواد معدنی: مثال ها و خواص

هر روز یک فرد با تعداد زیادی از اشیاء تعامل دارد. آنها از مواد مختلفی ساخته شده اند و ساختار و ترکیب خاص خود را دارند. هر چیزی که یک فرد را احاطه کرده است را می توان به ارگانیک و معدنی تقسیم کرد. در این مقاله به بررسی این مواد خواهیم پرداخت و مثال هایی ارائه می دهیم. ما همچنین تعیین خواهیم کرد که چه مواد معدنی در زیست شناسی یافت می شود.

شرح

مواد معدنی موادی هستند که کربن ندارند. آنها مخالف ارگانیک هستند. این گروه همچنین شامل چندین ترکیب حاوی کربن است، به عنوان مثال:

• سیانیدها
• اکسیدهای کربن؛
• کربنات ها؛
• کاربیدها و دیگران

• اب؛
• اسیدهای مختلف (هیدروکلریک، نیتریک، سولفوریک)؛
• نمک؛
• آمونیاک؛
• دی اکسید کربن؛
• فلزات و غیر فلزات

گروه معدنی با عدم وجود اسکلت کربنی مشخص می شود که مشخصه مواد آلی است. با توجه به ترکیب آنها معمولاً به ساده و پیچیده تقسیم می شوند. مواد ساده گروه کوچکی را تشکیل می دهند. در مجموع حدود 400 مورد از آنها وجود دارد.

ترکیبات معدنی ساده: فلزات

فلزات اتم های ساده ای هستند که بر پایه پیوند فلزی هستند. این عناصر دارای خواص فلزی هستند: هدایت حرارتی، هدایت الکتریکی، شکل پذیری، درخشندگی و غیره. در مجموع 96 عنصر در این گروه وجود دارد. این شامل:

• فلزات قلیایی: لیتیوم، سدیم، پتاسیم؛
• فلزات قلیایی خاکی: منیزیم، استرانسیم، کلسیم؛
• مس، نقره، طلا؛
• فلزات سبک: آلومینیوم، قلع، سرب؛
• نیمه فلزات: پولونیوم، موسکوویوم، نیهونیوم؛
• لانتانیدها و لانتانیم: اسکاندیم، ایتریم؛
• اکتینیدها و اکتینیم: اورانیوم، نپتونیم، پلوتونیوم.

فلزات عمدتاً به صورت سنگ معدن و ترکیبات در طبیعت یافت می شوند. برای به دست آوردن فلز خالص بدون ناخالصی، آن را خالص می کنند. در صورت لزوم، می توان آلیاژسازی یا پردازش های دیگر را انجام داد. این توسط یک علم خاص - متالورژی انجام می شود. به دو دسته مشکی و رنگی تقسیم می شود.

ترکیبات معدنی ساده: غیر فلزات

نافلزات عناصر شیمیایی هستند که خاصیت فلزی ندارند. نمونه هایی از مواد معدنی:

• اب؛
• نیتروژن؛
• گوگرد؛
• اکسیژن و دیگران

نافلزها با تعداد زیادی الکترون در هر اتم مشخص می شوند. این ویژگی های خاصی را تعیین می کند: توانایی اتصال الکترون های اضافی افزایش می یابد و فعالیت اکسیداتیو بالاتر ظاهر می شود.

در طبیعت می توانید غیر فلزات را در حالت آزاد پیدا کنید: اکسیژن، کلر، و همچنین اشکال جامد: ید، فسفر، سیلیکون، سلنیوم.

برخی از نافلزات دارای خاصیت متمایزی هستند - آلوتروپی. یعنی می توانند در اصلاحات و اشکال مختلف وجود داشته باشند. مثلا:

• اکسیژن گازی تغییراتی دارد: اکسیژن و ازن.
• کربن جامد می تواند به اشکال زیر وجود داشته باشد: الماس، گرافیت، کربن شیشه ای و غیره.

ترکیبات معدنی پیچیده

تعداد این گروه از مواد بیشتر است. ترکیبات پیچیده با وجود چندین عنصر شیمیایی در ماده متمایز می شوند.

بیایید نگاهی دقیق تر به مواد معدنی پیچیده بیندازیم. نمونه ها و طبقه بندی آنها در زیر در مقاله ارائه شده است.

1. اکسیدها ترکیباتی هستند که اکسیژن یکی از عناصر آن است. گروه شامل:

• غیر تشکیل دهنده نمک (به عنوان مثال، نیتروژن)؛
• اکسیدهای تشکیل دهنده نمک (به عنوان مثال، اکسید سدیم، اکسید روی).

2. اسیدها موادی هستند که حاوی یون های هیدروژن و باقی مانده های اسیدی هستند. به عنوان مثال، نیتروژن سولفید هیدروژن.

3. هیدروکسیدها ترکیباتی هستند که دارای گروه -OH هستند. طبقه بندی:

• بازها - قلیایی های محلول و نامحلول - هیدروکسید مس، هیدروکسید سدیم؛
• اسیدهای حاوی اکسیژن - تری اکسو کربنات دی هیدروژن، تریاکسونیترات هیدروژن؛
• آمفوتریک - هیدروکسید کروم، هیدروکسید مس.

4. نمک ها موادی هستند که حاوی یون های فلزی و باقی مانده های اسیدی هستند. طبقه بندی:

• محیط: کلرید سدیم، سولفید آهن؛
• اسیدی: بی کربنات سدیم، هیدروسولفات ها؛
• اصلی: نیترات دی هیدروکسوکروم، نیترات هیدروکسوکروم؛
• مجتمع: تتراهیدروکسی زینکات سدیم، تتراکلروپلاتینات پتاسیم؛
• مضاعف: زاج پتاسیم؛
• مخلوط: سولفات آلومینیوم پتاسیم، کلرید مس پتاسیم.

5. ترکیبات دوتایی موادی هستند که از دو عنصر شیمیایی تشکیل شده اند:

• اسیدهای بدون اکسیژن؛
• نمک های بدون اکسیژن و غیره.

ترکیبات معدنی حاوی کربن

چنین موادی به طور سنتی به گروه مواد معدنی تعلق دارند. نمونه هایی از مواد:

• کربناتها - استرها و نمکهای اسید کربنیک - کلسیت، دولومیت.
• کاربیدها ترکیباتی از غیر فلزات و فلزات با کربن - کاربید بریلیم، کاربید کلسیم هستند.
• سیانیدها - نمکهای اسید هیدروسیانیک - سیانید سدیم.
• اکسیدهای کربن یک ترکیب دوتایی از کربن و اکسیژن - مونوکسید کربن و دی اکسید کربن هستند.
• سیانات ها مشتقات اسید سیانیک - اسید فولمیک، اسید ایزوسیانیک هستند.
• فلزات کربونیل - مجموعه ای از فلز و مونوکسید کربن - کربونیل نیکل.

همه مواد در نظر گرفته شده در خواص شیمیایی و فیزیکی فردی متفاوت هستند. به طور کلی، ویژگی های متمایز هر دسته از مواد معدنی را می توان شناسایی کرد:

1. فلزات ساده:

• هدایت حرارتی و الکتریکی بالا؛
• درخشش فلزی؛
• عدم شفافیت؛
• استحکام و شکل پذیری؛
• در دمای اتاق، سختی و شکل خود را حفظ می کنند (به جز جیوه).

2. غیر فلزات ساده:

• غیر فلزات ساده می توانند در حالت گاز باشند: هیدروژن، اکسیژن، کلر.
• برم در حالت مایع رخ می دهد.
• غیر فلزات جامد حالت غیر مولکولی دارند و می توانند بلورهایی تشکیل دهند: الماس، سیلیکون، گرافیت.

3. مواد پیچیده:

• اکسیدها: با آب، اسیدها و اکسیدهای اسید واکنش می دهند.
• اسیدها: با آب و مواد قلیایی واکنش می دهند.
• اکسیدهای آمفوتریک: ممکن است با اکسیدها و بازهای اسیدی واکنش دهند.
• هیدروکسیدها: محلول در آب، دارای طیف وسیعی از نقاط ذوب هستند و می توانند در تعامل با مواد قلیایی تغییر رنگ دهند.

سلول هر موجود زنده از اجزای زیادی تشکیل شده است. برخی از آنها ترکیبات معدنی هستند:

• اب. به عنوان مثال، مقدار آب در یک سلول از 65 تا 95 درصد متغیر است. برای اجرای واکنش های شیمیایی، حرکت اجزاء و فرآیند تنظیم حرارت ضروری است. همچنین این آب است که حجم سلول و میزان کشسانی آن را تعیین می کند.
• نمک های معدنی. آنها می توانند به صورت محلول و حل نشده در بدن وجود داشته باشند. نقش مهمی در فرآیندهای سلولی توسط کاتیون ها ایفا می شود: پتاسیم، سدیم، کلسیم، منیزیم - و آنیون ها: کلر، بی کربنات ها، سوپر فسفات. مواد معدنی برای حفظ تعادل اسمزی، تنظیم فرآیندهای بیوشیمیایی و فیزیکی، تشکیل تکانه های عصبی، حفظ سطح لخته شدن خون و بسیاری از واکنش های دیگر ضروری هستند.

نه تنها مواد معدنی سلول برای حفظ حیات مهم هستند. اجزای آلی 20-30 درصد حجم آن را اشغال می کنند.

طبقه بندی:

• مواد آلی ساده: گلوکز، اسیدهای آمینه، اسیدهای چرب؛
• مواد آلی پیچیده: پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، لیپیدها، پلی ساکاریدها.

اجزای آلی برای انجام عملکرد محافظتی و انرژی سلول ضروری هستند؛ آنها به عنوان منبع انرژی برای فعالیت سلولی و ذخیره مواد مغذی، انجام سنتز پروتئین و انتقال اطلاعات ارثی عمل می کنند.

این مقاله به بررسی ماهیت و نمونه هایی از مواد معدنی، نقش آنها در ترکیب سلول پرداخته است. می توان گفت که وجود موجودات زنده بدون گروه هایی از ترکیبات آلی و معدنی غیر ممکن خواهد بود. آنها در هر زمینه ای از زندگی انسان و همچنین در وجود هر ارگانیسم مهم هستند.

کمی شیمی

از 92 عنصر شیمیایی که در حال حاضر برای علم شناخته شده است، 81 عنصر در بدن انسان یافت می شود. از جمله آنها هستند 4 عنصر اصلی: C (کربن)، H (هیدروژن)، O (اکسیژن)، N (نیتروژن)، و همچنین 8 عنصر ماکرو و 69 عنصر میکرو.

درشت مغذی ها

درشت مغذی ها- اینها موادی هستند که محتوای آنها بیش از 0.005٪ وزن بدن است. این کلسیم (کلسیم)، کلر (کلر)، F (فلورین). پتاسیم (پتاسیم)، منیزیم (منیزیم)، سدیم (سدیم)، فسفر (فسفر) و S (گوگرد).آنها بخشی از بافت های اصلی - استخوان ها، خون، ماهیچه ها هستند. عناصر اصلی و کلان با هم 99 درصد وزن بدن یک فرد را تشکیل می دهند.

ریز عناصر

ریز عناصر- اینها موادی هستند که محتوای آنها از 0.005٪ برای هر عنصر تجاوز نمی کند و غلظت آنها در بافت ها از 0.000001٪ تجاوز نمی کند. ریز عناصر نیز برای زندگی عادی بسیار مهم هستند.

زیرگروه خاصی از ریز عناصر هستند اولترامیکرو عناصرموجود در بدن در مقادیر بسیار کم، طلا، اورانیوم، جیوه و غیره است.

70 تا 80 درصد بدن انسان را آب تشکیل می دهد و بقیه از مواد آلی و معدنی تشکیل شده است.

مواد آلی

مواد آلیمی تواند از مواد معدنی تشکیل شود (یا به طور مصنوعی سنتز شود). جزء اصلی همه مواد آلی است کربن(بررسی ساختار، خواص شیمیایی، روش های تولید و استفاده عملی از ترکیبات کربنی مختلف موضوع شیمی آلی است). کربنتنها عنصر شیمیایی است که قادر به تشکیل تعداد زیادی از ترکیبات مختلف است (تعداد این ترکیبات بیش از 10 میلیون است!). در پروتئین ها، چربی ها و کربوهیدرات ها وجود دارد که ارزش غذایی غذای ما را تعیین می کند. بخشی از همه موجودات جانوری و گیاهان است.

علاوه بر کربن، ترکیبات آلی اغلب حاوی اکسیژن، نیتروژن،گاهی - فسفر، گوگردو عناصر دیگر، اما بسیاری از این ترکیبات دارای خواص معدنی هستند. مرز مشخصی بین مواد آلی و معدنی وجود ندارد. اصلی علائم ترکیبات آلیهیدروکربن ها متفاوت هستند ترکیبات کربن-هیدروژنو مشتقات آنها مولکول های هر ماده آلی حاوی قطعات هیدروکربنی هستند.

یک علم خاص به مطالعه انواع مختلف ترکیبات آلی موجود در موجودات زنده، ساختار و خواص آنها می پردازد - بیوشیمی.

بسته به ساختار آنها، ترکیبات آلی به ترکیبات ساده - اسیدهای آمینه، قندها و اسیدهای چرب، پیچیده تر - رنگدانه ها، و همچنین ویتامین ها و کوآنزیم ها (اجزای غیر پروتئینی آنزیم ها) و پیچیده ترین آنها تقسیم می شوند. سنجاب هاو اسیدهای نوکلئیک.

خواص مواد آلی نه تنها با ساختار مولکول های آنها، بلکه با تعداد و ماهیت برهمکنش آنها با مولکول های همسایه و همچنین آرایش فضایی متقابل آنها تعیین می شود. این عوامل به وضوح در تفاوت در خواص مواد واقع در مختلف آشکار می شود حالت های تجمع.

فرآیند تبدیل مواد، همراه با تغییر در ترکیب و (یا) ساختار آنها، نامیده می شود واکنش شیمیایی. ماهیت این فرآیند شکستن پیوندهای شیمیایی در مواد اولیه و تشکیل پیوندهای جدید در محصولات واکنش است. اگر ترکیب مواد مخلوط واکنش دیگر تغییر نکند، واکنش کامل در نظر گرفته می شود.

واکنش ترکیبات آلی (واکنش های آلی) قوانین کلی واکنش های شیمیایی را رعایت کنید. با این حال، سیر آنها اغلب پیچیده تر از برهمکنش ترکیبات معدنی است. بنابراین در شیمی آلی توجه زیادی به مطالعه مکانیسم های واکنش می شود.

مواد معدنی

مواد معدنیدر بدن انسان کمتر از ارگانیک است، اما آنها نیز حیاتی هستند. چنین موادی عبارتند از آهن، ید، مس، روی، کبالت، کروم، مولیبدن، نیکل، وانادیم، سلنیوم، سیلیکون، لیتیومو غیره علیرغم نیاز کمی از نظر کمی، آنها از نظر کیفی بر فعالیت و سرعت کلیه فرآیندهای بیوشیمیایی تأثیر می گذارند. بدون آنها، هضم طبیعی غذا و سنتز هورمون ها غیرممکن است. با کمبود این مواد در بدن انسان، اختلالات خاصی ایجاد می شود که منجر به بیماری های مشخصه می شود. ریز عناصر به ویژه برای کودکان در دوره رشد شدید استخوان ها، ماهیچه ها و اندام های داخلی مهم هستند. با افزایش سن، نیاز فرد به مواد معدنی تا حدودی کاهش می یابد.

کل جهان ما: گیاهان، جانوران، هر چیزی که ما را احاطه کرده است از همان ریز عناصر تشکیل شده است که در غلظت های مختلف در همه چیز و البته در غذای ما وجود دارد.

هر عنصری بر سلامت ما تأثیر می گذارد. محتوای عناصر در محصولات غذایی بسیار متغیر است. یک مقدار پایدارتر و ثابت تر، محتوای عناصر در بدن یک فرد سالم است، اگرچه ممکن است دارای تنوع (تغییرپذیری) نیز باشد.

برای بدن انسان نقش حدود 30 عنصر شیمیایی به طور قطع ثابت شده است که بدون آنها نمی تواند به طور معمول وجود داشته باشد. این عناصر حیاتی نامیده می شوند. علاوه بر آنها، عناصری وجود دارد که در مقادیر کم بر عملکرد بدن تأثیر نمی گذارند، اما در سطوح خاصی سم هستند.

درشت مغذی ها- محتوای بیش از یک گرم در بدن: فسفر، پتاسیم، گوگرد، سدیم، کلر، منیزیم، آهن، فلوئور، روی، سیلیکون، زیرکونیوم - 11 عنصر.

ریز عناصر- محتوای بیش از یک میلی گرم در بدن: روبیدیم، استرانسیوم، برم، سرب، نیوبیم، مس، آلومینیوم، کادمیوم، باریم، بور (ده عنصر اصلی)، تلوریم، وانادیم، آرسنیک، قلع، سلنیوم، تیتانیوم، جیوه، منگنز، ید، نیکل، طلا، مولیبدن، آنتیموان، کروم، ایتریم، کبالت، سزیم، ژرمانیوم - 28 عنصر. هر عنصری بر سلامت ما تأثیر می گذارد. محتوای عناصر در محصولات غذایی بسیار متغیر است. یک مقدار پایدارتر و ثابت تر، محتوای عناصر در بدن یک فرد سالم است، اگرچه ممکن است دارای تنوع (تغییرپذیری) نیز باشد.

فرضیات برخی از دانشمندان فراتر می رود. آنها معتقدند که نه تنها همه عناصر شیمیایی در یک موجود زنده وجود دارند، بلکه هر یک از آنها عملکرد بیولوژیکی خاصی را انجام می دهند. این احتمال وجود دارد که این فرضیه تایید نشود. با این حال، با توسعه تحقیقات در این جهت، نقش بیولوژیکی تعداد فزاینده ای از عناصر شیمیایی آشکار می شود.

بدن انسان از 60 درصد آب، 34 درصد مواد آلی و 6 درصد مواد معدنی تشکیل شده است. اجزای اصلی مواد آلی کربن، هیدروژن، اکسیژن و همچنین شامل نیتروژن، فسفر و گوگرد است. مواد معدنی بدن انسان لزوماً حاوی 22 عنصر شیمیایی هستند: Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cr, Si, من، اف، سه.

به عنوان مثال، اگر وزن یک فرد 70 کیلوگرم است، پس از آن (بر حسب گرم): کلسیم - 1700، پتاسیم - 250، سدیم - 70، منیزیم - 42، آهن - 5، روی - 3.

دانشمندان توافق کرده اند که اگر کسر جرمی یک عنصر در بدن بیش از 10-2٪ باشد، باید آن را یک عنصر کلان در نظر گرفت. نسبت ریز عناصر در بدن 10-3-10-5 درصد است.

تعداد زیادی از عناصر شیمیایی، به ویژه عناصر سنگین، وجود دارد که برای موجودات زنده سم هستند - آنها اثرات بیولوژیکی نامطلوبی دارند. این عناصر عبارتند از: Ba، Ni، Pd، Pt، Au، Ag، Hg، Cd، Tl، Pb، As، Sb، Se.

عناصری وجود دارند که در مقادیر نسبتاً زیاد سمی هستند، اما در غلظت های کم اثر مفیدی دارند. به عنوان مثال، آرسنیک، سم قوی که سیستم قلبی عروقی را مختل می کند و بر کلیه ها و کبد تأثیر می گذارد، در دوزهای کم مفید است و پزشکان آن را برای بهبود اشتها تجویز می کنند. اکسیژنی که فرد برای تنفس به آن نیاز دارد در غلظت های بالا (مخصوصاً تحت فشار) اثر سمی دارد. در میان عناصر ناخالصی نیز مواردی وجود دارد که در دوزهای کم خاصیت درمانی مؤثری دارند. بنابراین، خاصیت باکتری کشی (باعث مرگ باکتری های مختلف) نقره و نمک های آن از مدت ها قبل مورد توجه قرار گرفت. به عنوان مثال، در پزشکی، از محلول نقره کلوئیدی (کلارگل) برای شستن زخم های چرکی، مثانه، برای سیستیت مزمن و اورتریت و همچنین به صورت قطره چشم برای ورم ملتحمه چرکی و بلنوره استفاده می شود. مداد نیترات نقره برای سوزاندن زگیل ها و دانه ها استفاده می شود. در محلول های رقیق شده (0.1-0.25%) از نیترات نقره به عنوان یک عامل قابض و ضد میکروبی برای لوسیون ها و همچنین به عنوان قطره چشم استفاده می شود. دانشمندان معتقدند که اثر سوزاندن نیترات نقره با برهمکنش آن با پروتئین های بافتی مرتبط است که منجر به تشکیل نمک های پروتئینی نقره - آلبومینات می شود. نقره هنوز به عنوان یک عنصر حیاتی طبقه بندی نشده است، اما محتوای افزایش یافته آن در مغز انسان، غدد درون ریز و کبد قبلاً به صورت تجربی ثابت شده است. نقره از طریق غذاهای گیاهی مانند خیار و کلم وارد بدن می شود.

یک سوال بسیار جالب در مورد اصول انتخاب طبیعت از عناصر شیمیایی برای عملکرد موجودات زنده است. شکی نیست که شیوع آنها عامل تعیین کننده ای نیست. یک بدن سالم خود قادر به تنظیم محتوای عناصر فردی است. با توجه به انتخاب (غذا و آب)، حیوانات می توانند به طور غریزی به این مقررات کمک کنند. توانایی گیاهان در این فرآیند محدود است.

مواد آلی سلول. ترکیبات حیاتی اصلی پروتئین ها، چربی ها و کربوهیدرات ها هستند. پلیمرهای زیستی

ترکیبات آلی به طور متوسط ​​20 تا 30 درصد از توده سلولی یک موجود زنده را تشکیل می دهند. اینها شامل پلیمرهای بیولوژیکی، پروتئین ها، کربوهیدرات ها، لیپیدها، هورمون ها، اسیدهای نوکلئیک و ویتامین ها هستند.

پلیمرهای بیولوژیکی- ترکیبات آلی که سلول های موجودات زنده را می سازند. یک پلیمر یک زنجیره چند پیوندی از مواد ساده - مونومرها (n ÷ 10 هزار - 100 هزار مونومر است.

خواص بیوپلیمرها به ساختار مولکولهای آنها، تعداد و تنوع واحدهای مونومر بستگی دارد. اگر مونومرها متفاوت باشند، تناوب مکرر آنها در زنجیره یک پلیمر منظم ایجاد می کند.

…A – A – B – A – A – B... منظم

…A – A – B – B – A – B – A... نامنظم

کربوهیدرات ها

فرمول کلی Сn(H 2 O)m

کربوهیدرات ها نقش مواد انرژی زا در بدن انسان را ایفا می کنند. مهمترین آنها ساکارز، گلوکز، فروکتوز و نشاسته است. آنها به سرعت در بدن جذب ("سوخته") می شوند. استثناء فیبر (سلولز) است که به ویژه در غذاهای گیاهی فراوان است. عملا توسط بدن جذب نمی شود، اما از اهمیت زیادی برخوردار است: به عنوان بالاست عمل می کند و به هضم کمک می کند، غشاهای مخاطی معده و روده را به طور مکانیکی تمیز می کند. کربوهیدرات های زیادی در سیب زمینی و سبزیجات، غلات، ماکارونی، میوه ها و نان وجود دارد.

به عنوان مثال: گلوکز، ریبوز، فروکتوز، دئوکسی ریبوز - مونوساکاریدهاساکارز – دی ساکاریدهانشاسته، گلیکوژن، سلولز - پلی ساکاریدها

بودن در طبیعت: در گیاهان، میوه ها، گرده، سبزیجات (سیر، چغندر)، سیب زمینی، برنج، ذرت، دانه گندم، چوب...

توابع آنها:

1) انرژی: در طی اکسیداسیون به CO2 و H2O، انرژی آزاد می شود. انرژی اضافی در سلول های کبد و ماهیچه به شکل گلیکوژن ذخیره می شود.

2) ساخت و ساز: در یک سلول گیاهی - یک پایه قوی از دیواره های سلولی (سلولز).

3) ساختاری: آنها بخشی از ماده بین سلولی پوست و تاندون های غضروف هستند.

4) شناسایی توسط سلول های دیگر: به عنوان بخشی از غشای سلولی، اگر سلول های کبدی جدا شده با سلول های کلیه مخلوط شوند، به دلیل تعامل سلول های یک نوع، به طور مستقل به دو گروه تقسیم می شوند.

لیپیدها (لیپیدها، چربی ها)

لیپیدها شامل چربی های مختلف، مواد مشابه چربی، فسفولیپیدها... همگی در آب نامحلول هستند، اما در کلروفرم، اتر...

بودن در طبیعت: در سلول های حیوانی و انسانی در غشای سلولی; بین سلول ها لایه زیرپوستی چربی قرار دارد.

کارکرد:

1) عایق حرارتی (در نهنگ ها، نوک پاها...)؛

2) ذخیره مواد مغذی؛

3) انرژی: انرژی در طول هیدرولیز چربی ها آزاد می شود.

4) ساختاری: برخی از لیپیدها به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از غشای سلولی عمل می کنند.

چربی ها همچنین به عنوان منبع انرژی برای بدن انسان عمل می کنند. بدن آنها را "در ذخیره" ذخیره می کند و آنها به عنوان یک منبع انرژی طولانی مدت عمل می کنند. علاوه بر این، چربی ها رسانایی حرارتی کمی دارند و بدن را از هیپوترمی محافظت می کنند. جای تعجب نیست که رژیم غذایی سنتی مردمان شمالی حاوی این همه چربی حیوانی است. برای افرادی که کار سنگین بدنی انجام می دهند، جبران انرژی مصرف شده با غذاهای چرب نیز آسان تر است (اگرچه نه همیشه سالم تر). چربی ها بخشی از دیواره های سلولی، تشکیلات درون سلولی و بافت عصبی هستند. یکی دیگر از وظایف چربی ها تامین ویتامین های محلول در چربی و سایر مواد فعال بیولوژیکی به بافت های بدن است.

سنجاب ها

نقاشی - مولکول پروتئین

سنجاب ها- پلیمرهای زیستی که مونومرهای آنها اسیدهای آمینه هستند.

تشکیل مولکول های پروتئینی خطی در نتیجه واکنش اسیدهای آمینه با یکدیگر رخ می دهد.

منابع پروتئین می تواند نه تنها محصولات حیوانی (گوشت، ماهی، تخم مرغ، پنیر)، بلکه محصولات گیاهی، به عنوان مثال، حبوبات (لوبیا، نخود، سویا، بادام زمینی، که حاوی حداکثر 22-23٪ پروتئین وزن) باشد. ، آجیل و قارچ. با این حال، بیشترین پروتئین در پنیر (تا 25٪)، محصولات گوشتی (گوشت خوک 8-15٪)، بره 16-17٪، گوشت گاو 16-20٪، مرغ (21٪)، ماهی (13-21٪) است. تخم مرغ (13%)، پنیر دلمه (14%). شیر حاوی 3٪ پروتئین و نان 7-8٪ است. در بین غلات، قهرمان پروتئین گندم سیاه (13 درصد پروتئین در غلات خشک) است، به همین دلیل برای تغذیه رژیمی توصیه می شود. برای جلوگیری از "افراط" و در عین حال اطمینان از عملکرد طبیعی بدن، قبل از هر چیز لازم است که مجموعه کاملی از پروتئین ها را با غذا به فرد بدهید. اگر پروتئین کافی در رژیم غذایی وجود نداشته باشد، یک فرد بالغ احساس از دست دادن قدرت می کند، عملکرد او کاهش می یابد و بدن او در برابر عفونت ها و سرماخوردگی مقاومت کمتری دارد. در مورد کودکان، اگر آنها تغذیه پروتئینی ناکافی داشته باشند، از رشد بسیار عقب هستند: کودکان رشد می کنند، و پروتئین ها "مواد ساختمانی" اصلی طبیعت هستند. هر سلول یک موجود زنده حاوی پروتئین است. ماهیچه ها، پوست، مو و ناخن انسان عمدتاً از پروتئین تشکیل شده است. علاوه بر این، پروتئین ها اساس زندگی هستند، آنها در متابولیسم شرکت می کنند و تولید مثل موجودات زنده را تضمین می کنند.

ساختار:

ساختار اولیه- خطی، با اسیدهای آمینه متناوب؛

ثانوی- به شکل مارپیچ با پیوندهای ضعیف بین پیچ ها (هیدروژن).

درجه سوم- یک مارپیچ به یک توپ نورد.

چهارتایی- هنگام ترکیب چندین زنجیره که در ساختار اولیه آنها متفاوت است.

کارکرد:

1) ساخت و ساز: پروتئین ها جزء ضروری تمام ساختارهای سلولی هستند.

2) ساختاری: پروتئین ها در ترکیب با DNA بدن کروموزوم ها را تشکیل می دهند و با RNA بدن ریبوزوم ها را تشکیل می دهند.

3) آنزیمی: کاتالیزور شیمیایی. واکنش ها توسط هر آنزیمی انجام می شود - یک پروتئین، اما بسیار خاص.

4) انتقال: انتقال O 2 و هورمون ها در بدن حیوانات و انسان.

5) تنظیمی: پروتئین ها اگر هورمون باشند می توانند عملکرد تنظیمی داشته باشند. به عنوان مثال، انسولین (هورمونی که از عملکرد لوزالمعده حمایت می کند) جذب مولکول های گلوکز توسط سلول ها و تجزیه یا ذخیره آنها در داخل سلول را فعال می کند. با کمبود انسولین، گلوکز در خون تجمع می یابد و دیابت ایجاد می شود.

6) محافظ: هنگامی که اجسام خارجی وارد بدن می شوند، پروتئین های محافظ تولید می شوند - آنتی بادی هایی که به اجسام خارجی متصل می شوند، فعالیت حیاتی آنها را ترکیب و سرکوب می کنند. این مکانیسم مقاومت بدن را مصونیت می گویند.

7) انرژی: با کمبود کربوهیدرات ها و چربی ها، مولکول های اسید آمینه را می توان اکسید کرد.

مفهوم "زندگی". علائم اصلی موجودات زنده: تغذیه، تنفس، دفع، تحریک پذیری، تحرک، تولید مثل، رشد و نمو.

زیست شناسی- علم پیدایش و توسعه موجودات زنده، ساختار آنها، اشکال سازماندهی و روشهای فعالیت. در حال حاضر بیش از 50 علم در مجموعه دانش زیستی وجود دارد که از جمله آنها می توان به گیاه شناسی، جانورشناسی، آناتومی، ریخت شناسی، بیوفیزیک، بیوشیمی، اکولوژی و غیره اشاره کرد. این تنوع رشته های علمی با پیچیدگی موضوع مطالعه توضیح داده می شود - ماده زنده.

از این منظر، درک اینکه چه معیارهایی زیربنای تقسیم ماده به زنده و غیر زنده است، اهمیت ویژه ای دارد.

در زیست شناسی کلاسیک، دو موضع متضاد با هم رقابت کردند و جوهر موجودات زنده را به روش های اساسی متفاوت توضیح دادند - تقلیل گرایی و حیات گرایی

حامیان تقلیل گراییاعتقاد بر این بود که تمام فرآیندهای حیات موجودات را می توان به مجموعه ای از واکنش های شیمیایی خاص تقلیل داد. مدت، اصطلاح "تقلیل گرایی"از کلمه لاتین redaction می آید - به عقب برگشتن، بازگشت. ایده های بیولوژیکی تقلیل گراییبر ایده‌های ماتریالیسم مکانیستی مبتذل تکیه می‌کرد که در فلسفه قرن‌های 17 و 18 رایج‌تر شد. ماتریالیسم مکانیکی تمام فرآیندهای رخ داده در طبیعت را از دیدگاه قوانین مکانیک کلاسیک توضیح داد. انطباق موقعیت ماتریالیستی مکانیکی با شناخت زیستی منجر به شکل گیری بیولوژیک شد. تقلیل گراییاز نقطه نظر علم طبیعی مدرن، تبیین تقلیل گرایانه را نمی توان رضایت بخش تلقی کرد، زیرا جوهر موجودات زنده را از بین می برد. بیشترین توزیع را دارد تقلیل گراییدر قرن 18 دریافت شد.

نقطه مقابل تقلیل گرایی است حیات گرایی، که حامیان آن ویژگی موجودات زنده را با وجود یک نیروی حیاتی خاص در آنها توضیح می دهند. مدت، اصطلاح "زندگی گرایی"از کلمه لاتین vita - زندگی گرفته شده است. مبنای فلسفی حیات گرایی ایده آلیسم است. ویتالیسم ویژگی ها و مکانیسم های عملکرد موجودات زنده را توضیح نداد و تمام تفاوت های موجود بین آلی و معدنی را به عمل یک "نیروی حیاتی" مرموز و ناشناخته تقلیل داد.

زیست شناسی مدرن ویژگی های اصلی موجودات زنده را به شرح زیر می داند:

1) متابولیسم مستقل،

2) تحریک پذیری

4) توانایی تولید مثل

5) تحرک،

6) سازگاری با محیط

بر اساس مجموع این خواص، موجودات زنده با موجودات غیر زنده تفاوت دارند. سیستم های بیولوژیکی- اینها سیستم های باز کل نگر هستند که دائماً ماده، انرژی، اطلاعات را با محیط مبادله می کنند و قادر به خودسازماندهی هستند. سیستم های زنده به طور فعال به تغییرات محیطی پاسخ می دهند و با شرایط جدید سازگار می شوند. برخی از کیفیت‌های موجودات زنده نیز ممکن است ذاتی در سیستم‌های معدنی باشند، اما هیچ یک از سیستم‌های معدنی دارای کلیت ویژگی‌های ذکر شده نیستند.

اشکال انتقالی وجود دارد که برای مثال خواص زنده و غیرزنده را ترکیب می کند ویروس هاکلمه "ویروس"مشتق شده از ویروس لاتین - سم. ویروس هادر سال 1892 توسط دانشمند روسی D. Ivanovsky کشف شد. از یک طرف، آنها از پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک تشکیل شده اند و قادر به تولید مثل خود هستند، یعنی. دارای نشانه هایی از موجودات زنده هستند، اما از طرف دیگر، در خارج از یک موجود زنده یا سلول، نشانه هایی از موجودات زنده نشان نمی دهند - آنها متابولیسم خود را ندارند، به محرک ها واکنش نشان نمی دهند و قادر به رشد و تولید مثل نیستند.

همه موجودات زنده روی زمین ترکیب بیوشیمیایی یکسانی دارند: 20 اسید آمینه، 5 پایه نیتروژنی، گلوکز، چربی. شیمی آلی مدرن بیش از 100 اسید آمینه می شناسد. ظاهراً چنین تعداد کمی از ترکیبات که همه موجودات زنده را تشکیل می دهند، نتیجه انتخابی است که در مرحله تکامل پیش زیستی رخ داده است. پروتئین هایی که سیستم های زنده را تشکیل می دهند، ترکیبات آلی با مولکولی بالا هستند. در هر پروتئین خاص، ترتیب اسیدهای آمینه همیشه یکسان است. بیشتر پروتئین ها به عنوان آنزیم عمل می کنند - کاتالیزور برای واکنش های شیمیایی که در سیستم های زنده رخ می دهد.

یکی از دستاوردهای مهم زیست شناسی کلاسیک ایجاد نظریه ساختار سلولی موجودات زنده بود. در مجموعه دانش بیولوژیکی مدرن، رشته جداگانه ای وجود دارد که به مطالعه سلول ها می پردازد - سیتولوژی

مفهوم "سلول" توسط گیاه شناس انگلیسی آر. هوک در سال 1665 وارد استفاده علمی شد. او با بررسی محیط چوب پنبه خشک، سلول ها یا اتاقک های زیادی را کشف کرد که آنها را سلول نامید. با این حال، دو قرن از لحظه این کشف تا ایجاد نظریه سلولی می گذرد.

در سال 1837، M. Schleiden، گیاه شناس آلمانی، نظریه ای در مورد تشکیل سلول های گیاهی ارائه کرد. به گفته شلایدن، هسته سلولی نقش مهمی در تولید مثل و رشد سلول ها دارد که وجود آن در سال 1831 توسط R. Brown ایجاد شد.

در سال 1839، هموطن M. Schleiden، آناتومیست T. Schwann، بر اساس داده های تجربی و نتیجه گیری های نظری، یک نظریه سلولی در مورد ساختار موجودات زنده ایجاد کرد. ایجاد نظریه سلولی در اواسط قرن نوزدهم گام مهمی در ایجاد زیست شناسی به عنوان یک رشته علمی مستقل بود.

اصول اولیه تئوری سلولی

1. سلول یک واحد بیولوژیکی ابتدایی، پایه ساختاری و عملکردی همه موجودات زنده است.

2. سلول متابولیسم مستقل را انجام می دهد، قادر به تقسیم و خود تنظیمی است.

3. تشکیل سلول های جدید از مواد غیر سلولی غیرممکن است؛ تولید مثل سلولی تنها از طریق تقسیم سلولی اتفاق می افتد.

نظریه سلولی ساختار موجودات زنده به استدلال قانع کننده ای در حمایت از ایده وحدت منشأ حیات در زمین تبدیل شده است و تأثیر قابل توجهی در شکل گیری تصویر علمی مدرن از جهان داشته است.

عملکردهای دفعی توسط دستگاه گوارش انجام می شود. اندام های تنفسی خارجی؛ غدد عرق، چربی، اشکی، پستانی و سایر غدد و همچنین کلیه ها (شکل 1.14) که با کمک آنها محصولات پوسیدگی از بدن خارج می شوند.

برنج. 1.14.

یکی از اعضای مهم سیستم دفعی کلیه ها هستند که مستقیماً در تنظیم متابولیسم آب و مواد معدنی نقش دارند، تعادل اسید و باز (تعادل) را در بدن تضمین می کنند و مواد فعال بیولوژیکی مانند رنین را تشکیل می دهند که بر فشار خون تأثیر می گذارد. سطوح

ساختار شیمیایی بدن انسان

بدن انسان حاوی مواد آلی و معدنی است. آب 60 درصد وزن بدن را تشکیل می دهد و مواد معدنی به طور متوسط ​​4 درصد وزن بدن را تشکیل می دهد. مواد آلی عمدتاً توسط پروتئین ها (18٪)، چربی ها (15٪)، کربوهیدرات ها (2-3٪) نشان داده می شوند. تمام مواد بدن و همچنین طبیعت بی جان از اتم های عناصر شیمیایی مختلف ساخته شده اند.

از 110 عنصر شیمیایی شناخته شده، بدن انسان عمدتا حاوی 24 عنصر است (جدول 1.2). عناصر شیمیایی بسته به مقدار آنها در بدن به عناصر اساسی، ماکرو، میکرو و فوق میکرو تقسیم می شوند.

توجه داشته باشید که تک تک عناصر شیمیایی در اندام ها و بافت های مختلف بدن انسان به طور ناموزون تجمع می یابند. به عنوان مثال، بافت استخوانی کلسیم و فسفر، خون - آهن، غده تیروئید - ید، کبد - مس، پوست - استرانسیوم و غیره را جمع می کند.

ترکیب کمی و کیفی عناصر شیمیایی بدن هم به عوامل محیطی خارجی (تغذیه، اکولوژی و غیره) و هم به عملکرد اندام های فردی بستگی دارد.

درشت مغذی هاو اهمیت آنها در بدن با این واقعیت تعیین می شود که آنها برای اجرای بسیاری از بیولوژیکی ضروری هستند

جدول 1.2

عناصر شیمیایی که بدن انسان را تشکیل می دهند

(به گفته N.I. Volkov)

	عنصر شیمیایی
پایه ای	اکسیژن (O)		مجموع 99.9%
عناصر	کربن (C)
	هیدروژن (H) نیتروژن (N)
درشت مغذی ها	کلسیم (Ca)
	فسفر (P)
	سدیم (Na)
	منیزیم (Mg)
میکرو و اولترا
ریز عناصر	فلوئور (F) سیلیکون (Si) وانادیم (V) کروم (Cr) منگنز (Mn) آهن (Fe) کبالت (Co) مس (Cu) روی (Zn) سلنیوم (Se)
	مولیبدن (Mo) ید (J)

فرآیندهای شیمیایی آنها عوامل تغذیه ای ضروری هستند، زیرا در بدن تولید نمی شوند. محتوای مواد معدنی نسبتا کم است (4-10 درصد وزن خشک بدن) و به وضعیت عملکردی بدن، سن، وضعیت تغذیه و شرایط محیطی بستگی دارد.

کلسیمدر بدن انسان 40 درصد از کل کل مواد معدنی را تشکیل می دهد. این بخشی از دندان ها و استخوان ها است و به آنها قدرت می بخشد. کاهش جریان کلسیم به بافت های بدن منجر به آزاد شدن آن از استخوان ها می شود که باعث کاهش قدرت آنها (پوکی استخوان) و همچنین اختلال در عملکرد سیستم عصبی، گردش خون، از جمله فعالیت ماهیچه ها می شود.

فسفر 22 درصد از کل مواد معدنی را تشکیل می دهد. حدود 80 درصد از مقدار آن در بافت ها به صورت فسفات کلسیم یافت می شود. فسفر نقش مهمی در فرآیندهای تشکیل انرژی ایفا می کند، زیرا به شکل بقایای اسید فسفریک در ترکیب منابع انرژی - ATP، ADP، CrP، نوکلئوتیدهای مختلف و همچنین در ترکیب حامل های هیدروژن و برخی از آنها گنجانده شده است. محصولات متابولیک

سدیم و پتاسیمدر تمام بافت ها و مایعات بدن یافت می شود. پتاسیم عمدتا در داخل سلول ها، سدیم - در فضای خارج سلولی است. هر دو در هدایت تکانه‌های عصبی، تحریک بافت، ایجاد فشار خون اسمزی (یون‌های فعال اسمزی)، حفظ تعادل اسید و باز نقش دارند و همچنین بر فعالیت آنزیم‌های Naf، Kf، ATPase تأثیر می‌گذارند. این عناصر تبادل آب را در بدن تنظیم می‌کنند: یون‌های سدیم آب را در بافت‌ها حفظ می‌کنند و باعث تورم پروتئین‌ها (تشکیل کلوئید) می‌شوند که منجر به ادم می‌شود. برعکس یون های پتاسیم باعث افزایش دفع سدیم و آب از بدن می شود. کمبود سدیم و پتاسیم در بدن باعث اختلال در سیستم عصبی مرکزی، دستگاه انقباض ماهیچه ای، سیستم قلبی عروقی و گوارشی می شود که منجر به کاهش عملکرد بدنی می شود.

منیزیمدر بافت های بدن نسبت معینی با کلسیم دارد. این بر متابولیسم انرژی، سنتز پروتئین تأثیر می گذارد، زیرا فعال کننده بسیاری از آنزیم ها است که به نام کینازهاو عملکرد انتقال یک گروه فسفات از یک مولکول ATP به بسترهای مختلف را انجام دهد. منیزیم همچنین بر تحریک پذیری عضلات تأثیر می گذارد و به حذف کلسترول از بدن کمک می کند.

کمبود آن منجر به افزایش تحریک پذیری عصبی عضلانی، بروز گرفتگی و ضعف عضلانی می شود.

کلربه مواد فعال اسمزی اشاره دارد و در تنظیم فشار اسمزی و متابولیسم آب سلول های بدن نقش دارد که برای تشکیل اسید هیدروکلریک (HC1) - یک جزء ضروری شیره معده - استفاده می شود. کمبود کلر در بدن می تواند منجر به کاهش فشار خون، انفارکتوس میوکارد و ایجاد خستگی، تحریک پذیری و خواب آلودگی شود.

میکرو و فوق میکرو عناصر اهننقش بسیار مهمی در فرآیندهای تشکیل انرژی هوازی در بدن دارد. این بخشی از پروتئین های هموگلوبین و میوگلوبین است که 0 2 و CO 2 را در بدن حمل می کند و همچنین سیتوکروم ها - اجزای زنجیره تنفسی که در آن فرآیندهای اکسیداسیون بیولوژیکی و تشکیل LTP رخ می دهد. کمبود آهن در بدن منجر به اختلال در تشکیل هموگلوبین و کاهش غلظت آن در خون می شود. این می تواند منجر به ایجاد کم خونی فقر آهن، کاهش ظرفیت اکسیژن خون و کاهش شدید عملکرد فیزیکی شود.

فلز رویبخشی از بسیاری از آنزیم های متابولیسم انرژی و همچنین آنزیم های کربنیک انیدراز است که تبادل H 2 CO 3 و لاکتات دهیدروژناز را کاتالیز می کند که تجزیه اکسیداتیو اسید لاکتیک را تنظیم می کند. در ایجاد ساختار فعال پروتئین انسولین - هورمون پانکراس شرکت می کند و اثر هورمون های هیپوفیز (گنادوتروپیک) و غدد جنسی (تستوسترون، استروژن) را بر فرآیندهای سنتز پروتئین افزایش می دهد. کمبود روی می تواند منجر به تضعیف ایمنی، از دست دادن اشتها و کندتر شدن روند رشد شود.

فلز مسرشد بدن را تقویت می کند، فرآیندهای خونساز را افزایش می دهد، بر سرعت اکسیداسیون گلوکز و تجزیه گلیکوژن تأثیر می گذارد. این بخشی از آنزیم های زنجیره تنفسی است، فعالیت لیپاز، پپسین و سایر آنزیم ها را افزایش می دهد.

منگنز, کبالت, کرومتوسط بدن به عنوان فعال کننده بسیاری از آنزیم ها استفاده می شود که در متابولیسم کربوهیدرات ها، پروتئین ها، لیپیدها، سنتز کلسترول شرکت می کنند، بر فرآیندهای خون سازی تأثیر می گذارند و دفاع بدن را افزایش می دهند. کروم همچنین سنتز پروتئین را افزایش می دهد و اثر آنابولیک از خود نشان می دهد. منگنز در سنتز ویتامین C نقش دارد که برای ورزشکاران بسیار مهم است.

یدبرای ساخت هورمون های تیروئید - تیروکسین و مشتقات آن ضروری است. کمبود آن در بدن منجر به بیماری های غده تیروئید (گواتر آندمیک) می شود: 150 میکروگرم نیاز روزانه بدن به ید را برطرف می کند.

فلوئوربخشی از مینا و عاج دندان است. بیش از حد آن فرآیندهای تنفس بافتی و اکسیداسیون اسیدهای چرب را سرکوب می کند. فلوراید ناکافی باعث بیماری دندان (پوسیدگی) و بیش از حد باعث لکه شدن مینای دندان (فلوروزیس) می شود.

سلنیومدارای اثر آنتی اکسیدانی است، به عنوان مثال. سلول ها را از پراکسیداسیون بیش از حد لیپیدی محافظت می کند که منجر به تجمع پراکسیدهای هیدروژن مضر در بافت ها می شود. آخرین تحقیقات حاکی از آن است که سلنیوم سیستم ایمنی بدن را تقویت کرده و از بروز سلول های سرطانی جلوگیری می کند و در انتقال اطلاعات ژنتیکی نقش دارد.

مواد معدنی و نقش آنها در سلول

اب. از میان مواد معدنی تشکیل دهنده سلول، مهمترین آنها آب است. مقدار آن از 60 تا 95 درصد کل توده سلولی متغیر است. آب نقش حیاتی در زندگی سلول ها و به طور کلی موجودات زنده دارد. علاوه بر این که بخشی از ترکیب آنها است، برای بسیاری از موجودات زنده نیز زیستگاه است.

نقش آب در یک سلول با خواص شیمیایی و فیزیکی منحصربه‌فرد آن مشخص می‌شود که عمدتاً به اندازه کوچک مولکول‌های آن، قطبیت مولکول‌های آن و توانایی آنها در ایجاد پیوندهای هیدروژنی با یکدیگر مرتبط است.

آب به عنوان جزئی از سیستم های بیولوژیکی وظایف اساسی زیر را انجام می دهد:

آب یک حلال جهانی برای مواد قطبی مانند نمک ها، قندها، الکل ها، اسیدها و غیره است. موادی که در آب بسیار محلول هستند آبدوست نامیده می شوند. هنگامی که یک ماده به محلول می رود، مولکول ها یا یون های آن می توانند آزادانه تر حرکت کنند. بر این اساس، واکنش پذیری ماده افزایش می یابد. به همین دلیل است که بیشتر واکنش های شیمیایی در سلول در محلول های آبی رخ می دهد. مولکول های آن در بسیاری از واکنش های شیمیایی، به عنوان مثال در تشکیل یا هیدرولیز پلیمرها شرکت می کنند. در فرآیند فتوسنتز، آب یک دهنده الکترون، منبع یون هیدروژن و اکسیژن آزاد است.

آب مواد غیر قطبی را حل نمی کند و با آنها مخلوط نمی شود، زیرا نمی تواند با آنها پیوند هیدروژنی ایجاد کند. موادی که در آب نامحلول هستند آبگریز نامیده می شوند. مولکول های آبگریز یا قسمت هایی از آنها توسط آب دفع می شوند و در حضور آن به سمت یکدیگر جذب می شوند. چنین فعل و انفعالاتی نقش مهمی در تضمین پایداری غشاها و همچنین بسیاری از مولکول های پروتئینی، اسیدهای نوکلئیک و تعدادی از ساختارهای درون سلولی دارند.

آب ظرفیت گرمایی ویژه بالایی دارد. شکستن پیوندهای هیدروژنی که مولکول های آب را در کنار هم نگه می دارند، مستلزم جذب مقدار زیادی انرژی است. این خاصیت حفظ تعادل حرارتی بدن را در طول تغییرات دمایی قابل توجه در محیط تضمین می کند. علاوه بر این، آب دارای رسانایی حرارتی بالایی است که به بدن اجازه می دهد تا دمای یکسانی را در کل حجم خود حفظ کند.

آب با گرمای زیاد تبخیر مشخص می شود، به عنوان مثال، توانایی مولکول ها برای انتقال مقدار قابل توجهی گرما در حالی که به طور همزمان بدن را خنک می کند. به لطف این خاصیت آب که در هنگام تعریق در پستانداران، تنگی نفس حرارتی در کروکودیل ها و سایر حیوانات و تعرق در گیاهان ظاهر می شود، از گرمازدگی بیش از حد جلوگیری می شود.

آب با کشش سطحی فوق العاده بالا مشخص می شود. این خاصیت برای فرآیندهای جذب، برای حرکت محلول ها از طریق بافت ها (گردش خون، جریان های صعودی و نزولی در گیاهان) بسیار مهم است. برای بسیاری از موجودات کوچک، کشش سطحی به آنها اجازه می دهد تا روی آب شناور شوند یا روی سطح آن سر بخورند.

آب حرکت مواد در سلول و بدن، جذب مواد و حذف محصولات متابولیک را تضمین می کند.

در گیاهان، آب تورگور سلول ها را تعیین می کند، و در برخی از حیوانات عملکردهای حمایتی را انجام می دهد، به عنوان یک اسکلت هیدرواستاتیک (گرد و آنلید، خارپوستان).

آب بخشی جدایی ناپذیر از مایعات روان کننده (سینوویال - در مفاصل مهره داران، جنب - در حفره جنب، پریکارد - در کیسه پریکارد) و مخاط (تسهیل حرکت مواد از طریق روده، ایجاد یک محیط مرطوب بر روی مخاط است. غشاهای دستگاه تنفسی). بخشی از بزاق، صفرا، اشک، اسپرم و غیره است.

نمک های معدنی. مواد معدنی در سلول، به جز آب، توسط نمک های معدنی رسوب می کنند. مولکول های نمک در یک محلول آبی به کاتیون ها و آنیون ها تجزیه می شوند. مهمترین آنها کاتیونها (K+، Na+، Ca2+، Mg:+، NH4+) و آنیونها (C1، H2P04 -، HP042-، HC03 -، NO32--، SO4 2-) هستند. نه تنها محتوا، بلکه نسبت یون ها در قفس قابل توجه است.

تفاوت بین مقادیر کاتیون ها و آنیون ها در سطح و داخل سلول، وقوع یک پتانسیل عمل را تضمین می کند که زمینه ساز وقوع تحریک عصبی و عضلانی است. تفاوت در غلظت یون در طرف های مختلف غشاء، انتقال فعال مواد در سراسر غشا و همچنین تبدیل انرژی را تعیین می کند.

آنیون های اسید فسفریک یک سیستم بافر فسفات ایجاد می کنند که pH محیط داخل سلولی بدن را در 6.9 حفظ می کند.

اسید کربنیک و آنیون های آن یک سیستم بافر بی کربنات را تشکیل می دهند که pH محیط خارج سلولی (پلاسمای خون) را در 7.4 حفظ می کند.

برخی از یون ها در فعال شدن آنزیم ها، ایجاد فشار اسمزی در سلول، در فرآیندهای انقباض عضلانی، لخته شدن خون و غیره نقش دارند.

تعدادی کاتیون و آنیون برای سنتز مواد آلی مهم (به عنوان مثال، فسفولیپیدها، ATP، نوکلئوتیدها، هموگلوبین، هموسیانین، کلروفیل و غیره) و همچنین اسیدهای آمینه که منابع اتم های نیتروژن و گوگرد هستند، ضروری هستند.