Полупроницаемые мембраны. Осмотическое давление и его роль в живых клетках.

Определение жизни. Основные свойства живых объектов, отличающие их от неживых.

Организм можно считать живым, если он имеет определенную структуру и выполняет определенные функции. Структура и функции - два взаимосвязанных проявления жизни.

Определение жизни имеет описательный характер. Оно включает в себя перечень свойств, которые отличают живые объекты от неживых:

1. Единство химического состава.

Живые организмы состоят из одних и тех же химических элементов, что и неживые, но их соотношение неодинаково. В живых организмах 98% хим.состава приходятся на; элемента: углерод, водород, азот, кислород.

2. Обмен веществ и энергии.

Живые системы используют внешние источники энергии в виде пищи, света и т.д. Обмен веществ - совокупность хим.преобразований, связанных с питанием, газообменом и выделением. Эти процессы поддерживают постоянство внутренней среды.

3. Способность к размножению, росту, развитию.

Существование вида поддерживается благодаря способности к размножению. Благодаря наследственности происходит передача признаков, свойств, особенностей развития. Рост - увеличение размеров, массы. Он всегда сопровождается развитием. В следствии развития последовательно и постоянно проявляются все свойства организма.

4. Раздражимость.

Способность реагировать на внешние и внутренние влияния факторов.

5. Дискретность.

Каждая биологическая система состоит из отдельных частиц, которые тесно взаимодействуют друг с другом и образовывают структурно-функциональное единство.

6. Способность к движению.

Если организм малоподвижный или неподвижный, то подвижны жидкости в его теле.

7. Приспособленность организмов к среде обитание и их многообразие.

Существование вида или популяции зависит от способности приспосабливаться к изменениям условий среды обитания.

Различия в элементарном составе живых и неживых объектов. Особая роль минеральных солей в живых организмах.

В состав живых организмов входит около 90 химических элементов. Все они встречаются и в неживой природе, однако, соотношение этих элементов у живых организмов другое. У организмов есть способность использовать только определенные элементы для построения и жизнедеятельности клетки. Если хим.состав живых организмов подобный, то компонентов неживой природы- разный. В зависимости от содержания элементов в живых организмах их можно разделить на несколько групп, среди которых особо выделяют органогенные элементы: кислород, азот, водород и углерод. Их суммарная часть в клетке составляет 90%. Азот, кислород и углерод способны образовывать как одинарные, так и двойные ковалентные связи. Это значительно увеличивает количество хим.соединений, построенных из этих элементов. Большое значение имеет возможность атома углерода образовывать ковалентные связи с четырьмя другими атомами углерода. Эти связи углерода способны формировать каркасы разнообразные органических соединений, т.е. органические соединения- это вещества, которые имеют скелет с ковалентно связанными атомами углерода. Эти соединения бывают низкомлекулярными и высокомолекулярными.

Высокомолекулярные соединения (углеводы, белки, нуклеиновые кислоты) составляют почти все сухое вещество клетки. Так же различают неорганические соединения- соединения, которые не имеют углеродного скелета. Все неорганические вещества делятся на простые и сложные. Простые состоят из одного элемента, сложные- из 2х и более.

По хим. свойствам простые вещества делятся на металлы, неметаллы, амфотерные простые вещества и благородные газы. Сложные делятся на: оксиды, гидроксиды, соли и кислоты. Минеральные соли играют большую роль в поддержке осмотического давления и кислотно-щелочного равновесия клетки, обеспечивают постоянство внутренней среды. Содержатся в виде твердых соединений и в виде ионов. Нерастворенные соли входят в состав костей. Содержание ионов разное в клетке и в межклеточной жидкости. Это необходимо для многих важных процессов, например для возбуждения по нервным и мышечным клеткам, сокращения мышц. После смерти клетки концентрация ионов быстро выравнивается.

Вода как один из основных компонентов живого. Особенности ее строения и свойств. Взаимодействие воды с другими веществами. Гидрофильные, гидрофобные и амфифильные вещества.

Вода играет уникальную роль, как вещество, определяющее возможность

существования живого на Земле. Она играет в клетке роль растворителя, терморегулятора, а также поддерживает структуру клетки и осуществляет транспортировку веществ.

Вода составляет около 60-70% , а в некоторых организмах до 98% содержимого.

С возрастом содержание воды у человека постепенно уменьшается.

Молекулы воды полярны, состоят из 2 атомов водорода, соединенных с атомами кислорода ковалентной связью. Они способны образовывать диполя, которые формируют оболочку вокруг веществ.

Свойства:

Вода почти не сжимается, что важно для придания формы и упругости клеткам, органам и тканям, обеспечивают давление, необходимое положение органов и частей организма в пространстве. Имеет высокую температуру кипения, плавления, испарения, что защищает организм от перегрева. В воде хорошо растворяются большинство минеральных и органических веществ. Вода участвует в расщеплении белков, углеродов.

Вода- основное средство движения веществ в организме и клетке.

Вода реагирует с солями, сахарами, аминокислотами, оксидами, гидроксидами, силикатами, сульфатами, фосфатами, глинами и т.д. Эти вещества называются гидрофильными. Вещества, не реагирующие с водой- гидрофобные: жиры, др.

органические вещества с углеводородными радикалами, металлы и т.д. Клеточные поверхности, отделяющие клетку от внешней среды, и некоторые другие структуры состоят из гидрофобных соединений. Благодаря этому сохраняется структурная целостность клетки.

Амфифильные вещества- вещества, обладающие одновременно гидрофильными и гидрофобными свойствами. Молекулы этих веществ обычно состоят из длинных углеводородных цепей, связанных с короткой полярной «головкой». Эти вещества стремятся сконцентрироваться на границах раздела.

Полупроницаемые мембраны. Осмотическое давление и его роль в живых клетках.

Полупроницаемая мембрана- тонкая пластинчатая перегородка, пропускающая растворитель и не пропускающая крупные молекулы растворимых веществ благодаря диффузии. Скорость прохождения зависит от давления, концентрации и температуры

молекулы или растворимых веществ с обеих сторон, а также проницаемости мембраны для каждого раствора.

Мембраны делятся на биологические и синтетические, пористые и непористые, твердые и жидкие, а также на гомогенные, ассиметричные, композитные и другие.

Основы характеристики мембран- селективность, проницаемость, стабильность, химическая и термическая устойчивость.

Осмос- процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону большей концентрации растворенного вещества.

Осмотическое давление- избыточное давление на раствор, отделенный от растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия растворителя через мембрану.

Осмотическое давление имеет большое значение в процессах жизнедеятельности организмов, определяя распределение растворенных веществ и воды в тканях.

Благодаря осмосу растения могут всасывать воду и растворенные в ней питательные вещества. Чувство жажды у человека вызвано изменением осмотического давления крови.

Давление бывает: гипертоническое (повышенное), гипотоническое (пониженное), изотоническое (такое же).

Осмотическое давление влияет на перенос вещества через оболочки клеток, стенки кровеносных сосудов, стенки пищевода и т.д. Лежит в основе процесса всасывания, выделения влаги, утоления жажды.