Dans la composition des organismes vivants, la plupart des éléments chimiques du tableau périodique des éléments de D. I. Mendeleev, découverts à ce jour, ont été trouvés. D'une part, ils ne contiennent pas un seul élément qui ne serait pas dans la nature inanimée, et d'autre part, leurs concentrations dans les corps de nature inanimée et les organismes vivants diffèrent sensiblement.
Ces éléments chimiques forment des substances inorganiques et organiques. Malgré le fait que les substances inorganiques prédominent dans les organismes vivants, ce sont les substances organiques qui déterminent l'unicité de leur composition chimique et le phénomène de la vie en général, car elles sont synthétisées principalement par des organismes dans le processus d'activité vitale et jouent un rôle important dans réactions.
La science traite de l'étude de la composition chimique des organismes et des réactions chimiques qui s'y déroulent. biochimie.
Il convient de noter que la teneur en produits chimiques dans différentes cellules et tissus peut varier considérablement. Par exemple, si les protéines prédominent parmi les composés organiques dans les cellules animales, les glucides prédominent dans les cellules végétales.
| Élément chimique | la croûte terrestre | Eau de mer | Les organismes vivants |
| O | 49.2 | 85.8 | 65–75 |
| C | 0.4 | 0.0035 | 15–18 |
| H | 1.0 | 10.67 | 8–10 |
| N | 0.04 | 0.37 | 1.5–3.0 |
| P | 0.1 | 0.003 | 0.20–1.0 |
| S | 0.15 | 0.09 | 0.15–0.2 |
| K | 2.35 | 0.04 | 0.15–0.4 |
| Californie | 3.25 | 0.05 | 0.04–2.0 |
| CL | 0.2 | 0.06 | 0.05–0.1 |
| mg | 2.35 | 0.14 | 0.02–0.03 |
| N / A | 2.4 | 1.14 | 0.02–0.03 |
| Fe | 4.2 | 0.00015 | 0.01–0.015 |
| Zn | < 0.01 | 0.00015 | 0.0003 |
| Cu | < 0.01 | < 0.00001 | 0.0002 |
| je | < 0.01 | 0.000015 | 0.0001 |
| F | 0.1 | 2.07 | 0.0001 |
Macro- et microéléments
Environ 80 éléments chimiques se trouvent dans les organismes vivants, mais seuls 27 de ces éléments ont leurs fonctions dans la cellule et l'organisme. Le reste des éléments sont présents à l'état de traces et semblent être ingérés par la nourriture, l'eau et l'air. La teneur en éléments chimiques dans le corps varie considérablement. Selon la concentration, ils sont divisés en macronutriments et microéléments.
La concentration de chacun macronutriments dans le corps dépasse 0,01% et leur contenu total est de 99%. Les macronutriments comprennent l'oxygène, le carbone, l'hydrogène, l'azote, le phosphore, le soufre, le potassium, le calcium, le sodium, le chlore, le magnésium et le fer. Les quatre premiers de ces éléments (oxygène, carbone, hydrogène et azote) sont également appelés organogène, puisqu'ils font partie des principaux composés organiques. Le phosphore et le soufre sont également des composants d'un certain nombre de substances organiques, telles que les protéines et les acides nucléiques. Le phosphore est essentiel à la formation des os et des dents.
Sans les macronutriments restants, le fonctionnement normal du corps est impossible. Ainsi, le potassium, le sodium et le chlore sont impliqués dans les processus d'excitation des cellules. Le potassium est également nécessaire au fonctionnement de nombreuses enzymes et à la rétention d'eau dans la cellule. Le calcium se trouve dans les parois cellulaires des plantes, des os, des dents et des coquilles de mollusques, et est nécessaire à la contraction musculaire et au mouvement intracellulaire. Le magnésium est un composant de la chlorophylle - un pigment qui assure le flux de la photosynthèse. Il participe également à la biosynthèse des protéines. Le fer, en plus de faire partie de l'hémoglobine, qui transporte l'oxygène dans le sang, est nécessaire aux processus de respiration et de photosynthèse, ainsi qu'au fonctionnement de nombreuses enzymes.
oligo-éléments sont contenus dans l'organisme à des concentrations inférieures à 0,01 %, et leur concentration totale dans la cellule n'atteint même pas 0,1 %. Les oligo-éléments comprennent le zinc, le cuivre, le manganèse, le cobalt, l'iode, le fluor, etc. Le zinc fait partie de la molécule d'hormone pancréatique insuline, le cuivre est nécessaire à la photosynthèse et à la respiration. Le cobalt est un composant de la vitamine B12, dont l'absence entraîne une anémie. L'iode est nécessaire à la synthèse des hormones thyroïdiennes, qui assurent le déroulement normal du métabolisme, et le fluor est associé à la formation de l'émail des dents.
La carence et l'excès ou la perturbation du métabolisme des macro et microéléments conduisent au développement de diverses maladies. En particulier, un manque de calcium et de phosphore provoque le rachitisme, un manque d'azote provoque une grave carence en protéines, une carence en fer provoque une anémie et un manque d'iode provoque une violation de la formation d'hormones thyroïdiennes et une diminution du taux métabolique. La réduction de l'apport de fluorure avec de l'eau et de la nourriture dans une large mesure entraîne une violation du renouvellement de l'émail des dents et, par conséquent, une prédisposition aux caries. Le plomb est toxique pour presque tous les organismes. Son excès provoque des dommages permanents au cerveau et au système nerveux central, qui se manifestent par une perte de vision et d'ouïe, de l'insomnie, une insuffisance rénale, des convulsions, et peuvent également entraîner une paralysie et des maladies telles que le cancer. L'empoisonnement aigu au plomb s'accompagne d'hallucinations soudaines et se termine par le coma et la mort.
Le manque de macro et microéléments peut être compensé en augmentant leur teneur dans les aliments et l'eau potable, ainsi qu'en prenant des médicaments. Ainsi, l'iode se trouve dans les fruits de mer et le sel iodé, le calcium dans les coquilles d'œufs, etc.
La relation entre la structure et les fonctions des substances inorganiques et organiques (protéines, acides nucléiques, glucides, lipides, ATP) qui composent la cellule. Le rôle des produits chimiques dans la cellule et le corps humain
substances inorganiques
Les éléments chimiques de la cellule forment divers composés - inorganiques et organiques. Les substances inorganiques de la cellule comprennent l'eau, les sels minéraux, les acides, etc., et les substances organiques comprennent les protéines, les acides nucléiques, les glucides, les lipides, l'ATP, les vitamines, etc.
Eau(H 2 O) - la substance inorganique la plus courante de la cellule, qui possède des propriétés physico-chimiques uniques. Il n'a aucun goût, aucune couleur, aucune odeur. La densité et la viscosité de toutes les substances sont estimées par l'eau. Comme beaucoup d'autres substances, l'eau peut être dans trois états d'agrégation : solide (glace), liquide et gazeux (vapeur). Le point de fusion de l'eau est de 0°C, le point d'ébullition est de 100°C, cependant, la dissolution d'autres substances dans l'eau peut modifier ces caractéristiques. La capacité calorifique de l'eau est également assez élevée - 4200 kJ / mol·K, ce qui lui permet de participer aux processus de thermorégulation. Dans une molécule d'eau, les atomes d'hydrogène sont situés à un angle de 105 °, tandis que les paires d'électrons communes sont éloignées par l'atome d'oxygène le plus électronégatif. Cela détermine les propriétés dipolaires des molécules d'eau (l'une de leurs extrémités est chargée positivement et l'autre est chargée négativement) et la possibilité de formation de liaisons hydrogène entre les molécules d'eau. L'adhésion des molécules d'eau sous-tend le phénomène de tension superficielle, de capillarité et les propriétés de l'eau en tant que solvant universel. En conséquence, toutes les substances sont divisées en solubles dans l'eau (hydrophiles) et insolubles dans celle-ci (hydrophobes). Grâce à ces propriétés uniques, il est prédéterminé que l'eau est devenue la base de la vie sur Terre.
La teneur moyenne en eau des cellules du corps n'est pas la même et peut changer avec l'âge. Ainsi, dans un embryon humain âgé d'un mois et demi, la teneur en eau des cellules atteint 97,5%, chez un enfant de huit mois - 83%, chez un nouveau-né, elle diminue à 74% et chez un adulte, elle est en moyenne de 66%. Cependant, les cellules du corps diffèrent par leur teneur en eau. Ainsi, les os contiennent environ 20% d'eau, le foie - 70% et le cerveau - 86%. Dans l'ensemble, on peut dire que la concentration d'eau dans les cellules est directement proportionnelle au taux métabolique.
des sels minéraux peuvent être à l'état dissous ou non dissous. Sels solubles se dissocier en ions - cations et anions. Les cations les plus importants sont les ions potassium et sodium, qui facilitent le transfert de substances à travers la membrane et participent à l'apparition et à la conduction d'un influx nerveux ; ainsi que des ions calcium, qui participent aux processus de contraction des fibres musculaires et de coagulation du sang ; le magnésium, qui fait partie de la chlorophylle ; le fer, qui fait partie d'un certain nombre de protéines, dont l'hémoglobine. Les anions les plus importants sont l'anion phosphate, qui fait partie de l'ATP et des acides nucléiques, et le résidu d'acide carbonique, qui adoucit les fluctuations du pH du milieu. Les ions de sels minéraux assurent à la fois la pénétration de l'eau elle-même dans la cellule et sa rétention dans celle-ci. Si la concentration de sels dans l'environnement est inférieure à celle de la cellule, l'eau pénètre dans la cellule. Les ions déterminent également les propriétés tampons du cytoplasme, c'est-à-dire sa capacité à maintenir un pH légèrement alcalin constant du cytoplasme, malgré la formation constante de produits acides et alcalins dans la cellule.
Sels insolubles(CaCO 3, Ca 3 (PO 4) 2, etc.) font partie des os, des dents, des carapaces et carapaces des animaux unicellulaires et pluricellulaires.
De plus, d'autres composés inorganiques, tels que des acides et des oxydes, peuvent être produits dans les organismes. Ainsi, les cellules pariétales de l'estomac humain produisent de l'acide chlorhydrique, qui active l'enzyme digestive pepsine, et l'oxyde de silicium imprègne les parois cellulaires des prêles et forme des coquilles de diatomées. Ces dernières années, le rôle de l'oxyde nitrique (II) dans la signalisation dans les cellules et le corps a également été étudié.
matière organique
Les composés organiques constituent en moyenne 20 à 30 % de la masse cellulaire d'un organisme vivant. Ceux-ci comprennent des polymères biologiques - protéines, acides nucléiques et glucides, ainsi que des graisses et un certain nombre de petites molécules - hormones, pigments, ATP et bien d'autres.
Différents types de cellules contiennent différentes quantités de composés organiques. Dans les cellules végétales, les glucides complexes - les polysaccharides prédominent, chez les animaux - plus de protéines et de graisses. Cependant, chacun des groupes de substances organiques dans n'importe quel type de cellule remplit des fonctions similaires.
Lipides - les soi-disant graisses et substances similaires aux graisses (lipoïdes). Les substances incluses ici sont caractérisées par leur solubilité dans les solvants organiques et leur insolubilité (relative) dans l'eau.
Distinguer les graisses végétales, qui ont une consistance liquide à température ambiante, et les animaux - solides.
Fonctions lipidiques :
Structurel - les phospholipides font partie des membranes cellulaires ;
Stockage - les graisses s'accumulent dans les cellules des vertébrés;
Énergie - un tiers de l'énergie consommée par les cellules des vertébrés au repos est formée à la suite de l'oxydation des graisses, qui sont également utilisées comme source d'eau;
Protecteur - la couche de graisse sous-cutanée protège le corps des dommages mécaniques;
Isolation thermique - la graisse sous-cutanée aide à garder au chaud;
Isolant électrique - la myéline, sécrétée par les cellules de Schwann, isole certains neurones, ce qui accélère plusieurs fois la transmission de l'influx nerveux;
Nutriment - les acides biliaires et la vitamine D sont formés à partir de stéroïdes;
Lubrifiant - les cires recouvrent la peau, la laine, les plumes des animaux et les protègent de l'eau; les feuilles de nombreuses plantes sont recouvertes d'une couche de cire; la cire est utilisée par les abeilles pour construire des nids d'abeilles ;
Hormone - hormone surrénalienne - la cortisone et les hormones sexuelles sont de nature lipidique, leurs molécules ne contiennent pas d'acides gras.
Lors du fractionnement de 1 g de graisse, 38,9 kJ d'énergie sont libérés.
Les glucides
Les glucides sont composés de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Il y a les glucides suivants. Lors du fractionnement de 1 g d'une substance, 17,6 kJ d'énergie sont libérés.
Monosaccharides, ou glucides simples, qui, selon la teneur en atomes de carbone, sont appelés triose, pentose, hexose, etc. Les pentoses - ribose et désoxyribose - font partie de l'ADN et de l'ARN. L'hexose - glucose - sert de principale source d'énergie dans la cellule.
Polysaccharides- les polymères dont les monomères sont des monosaccharides hexoses. Les plus connus des disaccharides (deux monomères) sont le saccharose et le lactose. Les polysaccharides les plus importants sont l'amidon et le glycogène, qui servent de substances de réserve pour les cellules végétales et animales, ainsi que la cellulose, le composant structurel le plus important des cellules végétales.
Les plantes ont une plus grande variété de glucides que les animaux, car elles sont capables de les synthétiser à la lumière lors de la photosynthèse. Les fonctions les plus importantes des glucides dans la cellule : énergétique, structurelle et de stockage.
Le rôle énergétique est que les glucides servent de source d'énergie dans les cellules végétales et animales; structurel - la paroi cellulaire des plantes est presque entièrement constituée de polysaccharide de cellulose; stockage - l'amidon sert de produit de réserve des plantes. Il s'accumule dans le processus de photosynthèse pendant la saison de croissance et, dans un certain nombre de plantes, se dépose dans les tubercules, les bulbes, etc. Dans les cellules animales, ce rôle est joué par le glycogène, qui se dépose principalement dans le foie.
Écureuils
Parmi les substances organiques de la cellule, les protéines occupent la première place, tant en quantité qu'en valeur. Chez les animaux, ils représentent environ 50 % de la masse sèche de la cellule. Dans le corps humain, il existe environ 5 millions de types de molécules de protéines qui diffèrent non seulement les unes des autres, mais également des protéines d'autres organismes. Malgré une telle variété et une telle complexité de structure, les protéines sont construites à partir de seulement 20 acides aminés différents. Une partie des protéines qui composent les cellules des organes et des tissus, ainsi que les acides aminés qui pénètrent dans le corps, mais ne sont pas utilisés dans la synthèse des protéines, se décomposent avec la libération de 17,6 kJ d'énergie pour 1 g de substance.
Les protéines remplissent de nombreuses fonctions différentes dans le corps : construction (elles font partie de diverses formations structurelles) ; protecteur (protéines spéciales - anticorps - capables de se lier et de neutraliser les micro-organismes et les protéines étrangères), etc. substances dans le corps).
La fonction catalytique des protéines est d'une importance exceptionnelle. Le terme « catalyse » signifie « déchaînement », « libération ». Les substances classées comme catalyseurs accélèrent les transformations chimiques et la composition des catalyseurs eux-mêmes après la réaction reste la même qu'avant la réaction.
Enzymes
Toutes les enzymes qui agissent comme catalyseurs sont des substances de nature protéique ; elles accélèrent les réactions chimiques qui se produisent dans la cellule par des dizaines et des centaines de milliers de fois. L'activité catalytique d'une enzyme n'est pas déterminée par sa molécule entière, mais seulement par une petite partie de celle-ci - le centre actif, dont l'action est très spécifique. Il peut y avoir plusieurs centres actifs dans une molécule d'enzyme.
Certaines molécules d'enzymes peuvent être constituées uniquement de protéines (par exemple, la pepsine) - à un composant ou simples; d'autres contiennent deux composants : une protéine (apoenzyme) et une petite molécule organique - une coenzyme. Il a été établi que les vitamines fonctionnent comme des coenzymes dans la cellule. Si nous tenons compte du fait qu'aucune réaction dans une cellule ne peut être effectuée sans la participation d'enzymes, il devient évident que les vitamines sont d'une grande importance pour le fonctionnement normal de la cellule et de l'organisme entier. Le manque de vitamines réduit l'activité des enzymes dans lesquelles elles sont incluses.
L'activité des enzymes dépend directement de l'action d'un certain nombre de facteurs : la température, l'acidité (pH du milieu), ainsi que la concentration des molécules du substrat (la substance sur laquelle elles agissent), les enzymes elles-mêmes et les coenzymes (vitamines et autres substances qui composent les coenzymes) .
L'action de diverses substances biologiquement actives, telles que les hormones, les médicaments, les stimulants de croissance des plantes, les substances toxiques, etc., peut stimuler ou inhiber tel ou tel processus enzymatique.
vitamines
vitamines - substances organiques biologiquement actives de faible poids moléculaire - sont impliquées dans le métabolisme et la conversion énergétique dans la plupart des cas en tant que composants d'enzymes.
Le besoin humain quotidien en vitamines est de milligrammes, voire de microgrammes. Plus de 20 vitamines différentes sont connues.
La source de vitamines pour l'homme est la nourriture, principalement d'origine végétale, dans certains cas - et animale (vitamine D, A). Certaines vitamines sont synthétisées dans le corps humain.
Un manque de vitamines provoque une maladie - l'hypovitaminose, leur absence complète - le béribéri et un excès - l'hypervitaminose.
Les hormones
Les hormones - substances produites par les glandes endocrines et certaines cellules nerveuses - neurohormones. Les hormones peuvent être incluses dans les réactions biochimiques, régulant les processus métaboliques (métabolisme et énergie).
Les caractéristiques des hormones sont : 1) une activité biologique élevée ; 2) une spécificité élevée (signaux hormonaux dans les « cellules cibles ») ; 3) l'éloignement de l'action (transfert d'hormones par le sang à distance des cellules cibles) ; 4) une temps d'existence relativement court dans l'organisme (quelques minutes ou heures).
Acides nucléiques
Il existe 2 types d'acides nucléiques : l'ADN (acide désoxyribonucléique) et l'ARN (acide ribonucléique).
ATP - l'acide adénosine triphosphorique, nucléotide constitué de la base azotée de l'adénine, d'un glucide ribose et de trois molécules d'acide phosphorique.
La structure est instable, sous l'influence d'enzymes, elle passe dans l'ADP - acide adénosine diphosphorique (une molécule d'acide phosphorique est séparée) avec la libération de 40 kJ d'énergie. L'ATP est la seule source d'énergie pour toutes les réactions cellulaires.
Les caractéristiques de la structure chimique des acides nucléiques offrent la possibilité de stocker, de transférer et d'hériter des cellules filles des informations sur la structure des molécules de protéines synthétisées dans chaque tissu à un certain stade de développement individuel.
Les acides nucléiques assurent la conservation stable des informations héréditaires et contrôlent la formation de leurs protéines enzymatiques correspondantes, et les protéines enzymatiques déterminent les principales caractéristiques du métabolisme cellulaire.
Les composés organiques constituent en moyenne 20 à 30 % de la masse cellulaire d'un organisme vivant. Ceux-ci comprennent des polymères biologiques - protéines, acides nucléiques et glucides, ainsi que des graisses et un certain nombre de petites molécules - hormones, pigments, ATP et bien d'autres.
Différents types de cellules contiennent différentes quantités de composés organiques. Dans les cellules végétales, les glucides complexes - les polysaccharides prédominent, chez les animaux - plus de protéines et de graisses. Cependant, chacun des groupes de substances organiques dans n'importe quel type de cellule remplit des fonctions similaires.
Les acides aminés, les bases azotées, les lipides, les glucides, etc. pénètrent dans la cellule avec les aliments ou se forment à l'intérieur de celle-ci à partir de précurseurs. Ils servent de produits de départ pour la synthèse de nombreux polymères nécessaires à la cellule.
Les protéines, en règle générale, sont de puissantes enzymes hautement spécifiques et régulent le métabolisme de la cellule.
Les acides nucléiques servent de gardiens de l'information héréditaire. De plus, les acides nucléiques contrôlent la formation des protéines enzymatiques appropriées dans la bonne quantité et au bon moment.
Lipides
Lipides - c'est le nom des graisses et des substances semblables aux graisses (lipoïdes). Les substances incluses ici sont caractérisées par leur solubilité dans les solvants organiques et leur insolubilité (relative) dans l'eau.
Distinguer les graisses végétales, qui ont une consistance liquide à température ambiante, et les animaux - solides.
Les lipides font partie de toutes les membranes plasmiques. Ils jouent un rôle énergétique dans la cellule, participent activement aux processus de métabolisme et de reproduction cellulaire.
Les glucides
Les glucides sont composés de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Il y a les glucides suivants.
- Monosaccharides, ou glucides simples, qui, selon la teneur en atomes de carbone, sont appelés triose, pentose, hexose, etc. Les pentoses - ribose et désoxyribose - font partie de l'ADN et de l'ARN. L'hexose - glucose - sert de principale source d'énergie dans la cellule. Leur formule empirique peut être représentée par Cn (H2O) n.
- Polysaccharides- les polymères dont les monomères sont des monosaccharides hexoses. Les plus connus des disaccharides (deux monomères) sont le saccharose et le lactose. Les polysaccharides les plus importants sont l'amidon et le glycogène, qui servent de substances de réserve pour les cellules végétales et animales, ainsi que la cellulose, le composant structurel le plus important des cellules végétales.
Les plantes ont une plus grande variété de glucides que les animaux, car elles sont capables de les synthétiser à la lumière lors de la photosynthèse. Les fonctions les plus importantes des glucides dans la cellule : énergétique, structurelle et de stockage.
Le rôle énergétique est que les glucides servent de source d'énergie dans les cellules végétales et animales; structurel - la paroi cellulaire des plantes est presque entièrement constituée de polysaccharide de cellulose; stockage - l'amidon sert de produit de réserve des plantes. Il s'accumule dans le processus de photosynthèse pendant la saison de croissance et, dans un certain nombre de plantes, se dépose dans les tubercules, les bulbes, etc. Dans les cellules animales, ce rôle est joué par le glycogène, qui se dépose principalement dans le foie.
Écureuils
Parmi les substances organiques de la cellule, les protéines occupent la première place, tant en quantité qu'en valeur. Chez les animaux, ils représentent environ 50 % de la masse sèche de la cellule. Dans le corps humain, il existe environ 5 millions de types de molécules de protéines qui diffèrent non seulement les unes des autres, mais également des protéines d'autres organismes. Malgré une telle variété et une telle complexité de structure, les protéines sont construites à partir de seulement 20 acides aminés différents.
Examinons de plus près les propriétés des protéines. Les plus importants d'entre eux sont la dénaturation et la renaturation.
La dénaturation est la perte d'une molécule protéique de son organisation structurale. La dénaturation peut être causée par des changements de température, la déshydratation, l'exposition aux rayons X et d'autres influences. Au début, la structure la plus faible, le quaternaire, est détruite, puis le tertiaire, le secondaire et, dans les conditions les plus sévères, le primaire.
Si un changement des conditions environnementales n'entraîne pas la destruction de la structure primaire de la molécule, alors lorsque les conditions environnementales normales sont rétablies, la structure de la protéine est également complètement recréée. Ce processus est appelé renaturation. Cette propriété des protéines à restaurer complètement la structure perdue est largement utilisée dans les industries médicales et alimentaires pour la préparation de certaines préparations médicales, par exemple les antibiotiques, pour obtenir des concentrés alimentaires qui conservent longtemps leurs nutriments sous forme séchée. Chez certains organismes vivants, la dénaturation inverse partielle habituelle des protéines est associée à leurs fonctions (motrice, signal, catalytique, etc.). Le processus de destruction de la structure primaire de la protéine est toujours irréversible et s'appelle la dégradation.
Les propriétés chimiques et physiques des protéines sont très diverses : hydrophiles, hydrophobes ; certains d'entre eux changent facilement de structure sous l'influence de facteurs, d'autres sont très stables. Les protéines sont divisées en simples - protéines, constituées uniquement de résidus d'acides aminés, et complexes - protéides, qui, en plus des résidus d'acides aminés acides, comprennent également d'autres substances non protéiques (résidus d'acides phosphoriques et nucléiques, glucides, lipides, etc. ).
Les protéines remplissent de nombreuses fonctions différentes dans le corps : construction (elles font partie de diverses formations structurelles) ; protecteur (protéines spéciales - anticorps - capables de se lier et de neutraliser les micro-organismes et les protéines étrangères), etc. substances dans le corps).
La fonction catalytique des protéines est d'une importance exceptionnelle. Arrêtons-nous sur cette fonction plus en détail. Le terme « catalyse » signifie « déchaînement », « libération ». Les substances classées comme catalyseurs accélèrent les transformations chimiques et la composition des catalyseurs eux-mêmes après la réaction reste la même qu'avant la réaction.
Enzymes
Toutes les enzymes qui agissent comme catalyseurs sont des substances de nature protéique ; elles accélèrent les réactions chimiques qui se produisent dans la cellule par des dizaines et des centaines de milliers de fois. L'activité catalytique d'une enzyme n'est pas déterminée par sa molécule entière, mais seulement par une petite partie de celle-ci - le centre actif, dont l'action est très spécifique. Il peut y avoir plusieurs centres actifs dans une molécule d'enzyme.
Certaines molécules d'enzymes peuvent être constituées uniquement de protéines (par exemple, la pepsine) - à un composant ou simples; d'autres contiennent deux composants : une protéine (apoenzyme) et une petite molécule organique - une coenzyme. Il a été établi que les vitamines fonctionnent comme des coenzymes dans la cellule. Si nous tenons compte du fait qu'aucune réaction dans une cellule ne peut être effectuée sans la participation d'enzymes, il devient évident que les vitamines sont d'une grande importance pour le fonctionnement normal de la cellule et de l'organisme entier. Le manque de vitamines réduit l'activité des enzymes dans lesquelles elles sont incluses.
L'activité des enzymes dépend directement de l'action d'un certain nombre de facteurs : la température, l'acidité (pH du milieu), ainsi que la concentration des molécules du substrat (la substance sur laquelle elles agissent), les enzymes elles-mêmes et les coenzymes (vitamines et autres substances qui composent les coenzymes) .
L'action de diverses substances biologiquement actives, telles que les hormones, les médicaments, les stimulants de croissance des plantes, les substances toxiques, etc., peut stimuler ou inhiber tel ou tel processus enzymatique.
vitamines
Les vitamines - substances organiques de faible poids moléculaire biologiquement actives - sont impliquées dans le métabolisme et la conversion de l'énergie dans la plupart des cas en tant que composants d'enzymes.
Le besoin humain quotidien en vitamines est de milligrammes, voire de microgrammes. Plus de 20 vitamines différentes sont connues.
La source de vitamines pour l'homme est la nourriture, principalement d'origine végétale, dans certains cas - et animale (vitamine D, A). Certaines vitamines sont synthétisées dans le corps humain.
Un manque de vitamines provoque une maladie - l'hypovitaminose, leur absence complète - le béribéri et un excès - l'hypervitaminose.
Les hormones
Hormones - substances produites par les glandes endocrines et certaines cellules nerveuses - neurohormones Les hormones peuvent être incluses dans les réactions biochimiques, régulant les processus métaboliques (métabolisme et énergie).
Les traits caractéristiques des hormones sont :
- activité biologique élevée;
- haute spécificité (signaux hormonaux dans les "cellules cibles");
- éloignement de l'action (transfert d'hormones par le sang à distance vers les cellules cibles);
- temps d'existence relativement court dans l'organisme (quelques minutes ou heures).
Les substances de type hormonal (neurohormones) sont synthétisées par les terminaisons nerveuses. Les cellules nerveuses synthétisent également des neurotransmetteurs - des substances qui transmettent les impulsions aux cellules. Il existe des hormones de nature lipoïde - les stéroïdes (hormones sexuelles). Coordonne le travail du système des glandes endocrines hypothalamus.
La croissance individuelle des plantes est régulée et coordonnée par des phytohormones qui agissent comme des accélérateurs de la croissance et de la division cellulaire (stimulent la division du cambium, etc.).
alcaloïdes
Dans les plantes et certains autres organismes, un autre groupe de substances biologiquement actives, les alcaloïdes, a été identifié. Ces composés organiques sont toxiques pour les humains et les animaux. Certains d'entre eux ont un effet narcotique, car ils contiennent de la nicotine, de la morphine, etc.
Des alcaloïdes ont été trouvés dans environ 2500 espèces d'angiospermes, principalement des familles de morelle, de lys, de pavot, de chanvre et autres. Selon un certain nombre de scientifiques, les alcaloïdes présents dans les plantes remplissent une fonction protectrice - des adaptations pour les protéger d'être mangés par les animaux. L'alcaloïde colchicine est utilisé en médecine, ainsi que pour la mutagenèse expérimentale.
Acides nucléiques
Comme les protéines, les acides nucléiques sont des hétéropolymères. Leurs monomères, les nucléotides qui composent les molécules d'acide nucléique, sont très différents des acides aminés. Il existe 2 types d'acides nucléiques : l'ADN (acide désoxyribonucléique) et l'ARN (acide ribonucléique).
L'ATP est l'acide adénosine triphosphorique, un nucléotide constitué de la base azotée de l'adénine, d'un glucide ribose et de trois molécules d'acide phosphorique.
La structure est instable, sous l'influence d'enzymes, elle passe dans l'ADP - acide adénosine diphosphorique (une molécule d'acide phosphorique est séparée) avec la libération de 40 kJ d'énergie. L'ATP est la seule source d'énergie pour toutes les réactions cellulaires. Sa transformation se fait selon le schéma suivant :
Arrêtons-nous plus en détail sur l'importance des acides nucléiques, qui remplissent des fonctions très importantes dans la cellule. Les caractéristiques de la structure chimique des acides nucléiques offrent la possibilité de stocker, de transférer et d'hériter des cellules filles des informations sur la structure des molécules de protéines synthétisées dans chaque tissu à un certain stade de développement individuel.
Étant donné que la plupart des propriétés de l'organisme sont dues aux protéines, il est clair que la stabilité des acides nucléiques est la condition la plus importante pour l'activité vitale des cellules et des organismes entiers. Toute modification de la structure des acides nucléiques entraîne des modifications de la structure des cellules ou de l'activité des processus physiologiques en elles, affectant ainsi leur viabilité. L'étude de la structure des acides nucléiques, qui a été établie pour la première fois par le biologiste américain Watson et le physicien anglais Crick, est extrêmement importante pour comprendre l'hérédité des traits dans les organismes et les schémas de fonctionnement des cellules individuelles et des systèmes cellulaires - tissus et organes.
Les recherches des biochimistes ont établi que la biosynthèse des protéines dans les organismes vivants s'effectue sous le contrôle des acides nucléiques.
Ainsi, les acides nucléiques assurent la conservation stable des informations héréditaires et contrôlent la formation de leurs protéines enzymatiques correspondantes, et les protéines enzymatiques déterminent les principales caractéristiques du métabolisme cellulaire. Tout cela est très important pour maintenir la stabilité chimique des organismes, qui est cruciale pour l'existence de la vie sur Terre.
Les composés organiques constituent en moyenne 20 à 30 % de la masse cellulaire d'un organisme vivant. Ceux-ci comprennent des polymères biologiques - protéines, acides nucléiques et glucides, ainsi que des graisses et un certain nombre de petites molécules - hormones, pigments, ATP et bien d'autres.
Différents types de cellules contiennent différentes quantités de composés organiques. Dans les cellules végétales, les glucides complexes - les polysaccharides prédominent, chez les animaux - plus de protéines et de graisses. Cependant, chacun des groupes de substances organiques dans n'importe quel type de cellule remplit des fonctions similaires.
Les protéines, en règle générale, sont de puissantes enzymes hautement spécifiques et régulent le métabolisme de la cellule.
Les acides nucléiques servent de gardiens de l'information héréditaire. De plus, les acides nucléiques contrôlent la formation des protéines enzymatiques appropriées dans la bonne quantité et au bon moment.
Lipides . Parmi les composés organiques de faible poids moléculaire qui composent les organismes vivants, les lipides jouent un rôle important, notamment les graisses, les cires et diverses substances analogues aux graisses. Ce sont des composés hydrophobes insolubles dans l'eau. En règle générale, la teneur totale en lipides dans une cellule varie de 5 à 15% de la masse de matière sèche.
Cependant, dans les cellules du tissu adipeux sous-cutané, leur nombre augmente à 90%.
Les graisses neutres sont largement distribuées dans la nature, qui sont des composés d'acides gras de haut poids moléculaire et du glycérol d'alcool trihydrique.
Modèle (A) et schéma de structure (B) d'une molécule de graisse neutre
Dans le cytoplasme des cellules, des graisses neutres se déposent sous forme de gouttelettes de graisse.
Les graisses sont une source d'énergie. Lorsque 1 g de graisse est oxydé en dioxyde de carbone et en eau, 38,9 kJ d'énergie sont libérés (lorsque 1 g de glucose est oxydé, seulement 17 kJ).
Les graisses servent de source d'eau métabolique, 1,1 g d'eau est formé à partir de 1 g de graisse. Utilisant leurs réserves de graisse, les chameaux ou les écureuils terrestres en hibernation peuvent se passer d'eau pendant longtemps.
Les graisses sont principalement déposées dans les cellules du tissu adipeux. Ce tissu sert de dépôt d'énergie au corps, le protège de la perte de chaleur et remplit une fonction de protection. Dans la cavité corporelle entre les organes internes des vertébrés, des coussinets adipeux élastiques se forment qui protègent les organes des dommages, et le tissu adipeux sous-cutané crée une couche calorifuge.
Cires - matières plastiques aux propriétés hydrofuges. Chez les insectes, ils servent de matériau pour la construction de nids d'abeilles. Le revêtement de cire à la surface des feuilles, des tiges et des fruits protège les plantes des dommages mécaniques, des rayons ultraviolets et joue un rôle important dans la régulation de l'équilibre hydrique.
Tout aussi important dans le corps sont corps gras.
Les représentants de ce groupe - les phospholipides - constituent la base de toutes les membranes biologiques. Dans leur structure, les phospholipides sont similaires aux graisses, mais dans leur molécule, un ou deux résidus d'acide gras sont remplacés par un résidu d'acide phosphorique.
Un rôle important dans la vie de tous les organismes vivants, en particulier des animaux, est joué par une substance semblable à la graisse - cholestérol. Dans la couche corticale des glandes surrénales, dans les gonades et dans le placenta, des hormones stéroïdes (corticostéroïdes et hormones sexuelles) en sont formées. Dans les cellules hépatiques, les acides biliaires sont synthétisés à partir du cholestérol, qui sont nécessaires à la digestion normale des graisses.
Les substances grasses comprennent également les vitamines liposolubles A, D, E, K, qui ont une activité biologique élevée.
les glucides appelées substances de formule générale Сn (H2 O) m. Les glucides sont l'un des principaux groupes de substances organiques des cellules. Ce sont les produits primaires de la photosynthèse et les produits initiaux de la biosynthèse d'autres substances organiques dans les plantes (acides organiques, alcools, acides aminés, etc.), et font également partie des cellules de tous les autres organismes. La cellule animale contient 1 à 2% de glucides, dans les cellules végétales dans certains cas - 85 à 90%.
Il existe trois groupes de glucides :
- les monosaccharides, ou sucres simples ;
- oligosaccharides - composés constitués de 2 à 10 molécules consécutives de sucres simples;
- polysaccharides constitués de plus de 10 molécules de sucres simples ou leurs dérivés.
Monosaccharides, ce sont des composés basés sur une chaîne carbonée non ramifiée, dans laquelle un des atomes de carbone contient un groupe carbonyle (C \u003d 0) et tous les autres - un groupe hydroxyle chacun. Selon la longueur du squelette carboné (le nombre d'atomes de carbone), les monosaccharides sont divisés en trioses (C3), getroses (C4), pentoses (C5), hexoses (C6), heptoses (C7). Des exemples de pentoses sont le ribose, le désoxyribose, l'hexose-glucose, le fructose, le galactose.
Les monosaccharides se dissolvent bien dans l'eau, ils ont un goût sucré. Dans une solution aqueuse, les monosaccharides, à partir de pentoses, acquièrent une forme annulaire.
Oligosaccharides. Lors de l'hydrolyse, les oligosaccharides forment plusieurs molécules de sucres simples. Dans les oligosaccharides, de simples molécules de sucre sont reliées par des liaisons dites glycosidiques, reliant l'atome de carbone d'une molécule par l'intermédiaire de l'oxygène à l'atome de carbone d'une autre molécule, par exemple :
Les oligosaccharides les plus importants sont le maltose (sucre de malt), le lactose (sucre du lait) et le saccharose (sucre de canne ou de betterave) :
glucose + glucose = maltose ;
glucose + galactose - lactose;
glucose + fructose = saccharose.
Ces sucres sont aussi appelés disaccharides.
Polysaccharides. Ce sont des biopolymères de haut poids moléculaire (jusqu'à 10 000 000 Da), constitués d'un grand nombre de monomères - des sucres simples et leurs dérivés.
Les polysaccharides peuvent être composés de monosaccharides de types identiques ou différents. Dans le premier cas, ils sont appelés homopolysaccharides (amidon, cellulose, chitine, etc.), dans le second - hétéropolysaccharides (héparine).
Les polysaccharides peuvent être linéaires, non ramifiés (cellulose) ou ramifiés (glycogène). Tous les polysaccharides sont insolubles dans l'eau et n'ont pas de goût sucré. Certains d'entre eux sont capables de gonfler et de mucus.
Les polysaccharides les plus importants sont :
- La cellulose est un polysaccharide linéaire constitué de plusieurs chaînes droites parallèles reliées entre elles par des liaisons hydrogène.
- L'amidon (chez les plantes) et le glycogène (chez les animaux, les humains et les champignons) sont les principaux polysaccharides de réserve pour plusieurs raisons : étant insolubles dans l'eau, ils n'ont aucun effet osmotique ou chimique sur la cellule, ce qui est important lorsqu'ils restent longtemps dans une cellule vivante.
- La chitine est formée par des molécules de pVD-glucose, dans lesquelles le groupe hydroxyle au niveau du deuxième atome de carbone est remplacé par le groupe azoté NHCOCH3. Ses longues chaînes parallèles, comme les chaînes de cellulose, sont regroupées. La chitine est le principal élément structurel du tégument des arthropodes et des parois cellulaires des champignons.
Fonctions des glucides :
Énergie. Le glucose est la principale source d'énergie libérée dans les cellules des organismes vivants lors de la respiration cellulaire. L'amidon et le glycogène constituent la réserve énergétique des cellules.
De construction. La cellulose fait partie des membranes cellulaires des plantes ; la chitine sert de composant structurel du tégument des arthropodes et des parois cellulaires de nombreux champignons. Certains oligosaccharides font partie intégrante de la membrane cytoplasmique de la cellule (sous forme de glycoprotéines et de glycolipides), formant un glycocalyx. Les pentoses sont impliquées dans la synthèse des acides nucléiques (le ribose fait partie de l'ARN, le désoxyribose fait partie de l'ADN), de certaines coenzymes (par exemple, NAD, NADP, coenzyme A, FAD), de l'AMP ; participent à la photosynthèse (le diphosphate de ribulose est un accepteur de CO2 dans la phase sombre de la photosynthèse).
Protecteur. Chez les animaux, l'héparine empêche la coagulation du sang ; chez les plantes, les gencives et le mucus, qui se forment lorsque les tissus sont endommagés, remplissent une fonction protectrice.
Animaux, champignons et bactéries
| pancarte | bactéries | Animaux | Champignons | Végétaux |
| Méthode d'alimentation | hétérotrophe ou autotrophe | Hétérotrophe | Hétérotrophe | autotrophe |
| Organisme héréditaire informations | procaryotes | eucaryotes | eucaryotes | eucaryotes |
| Localisation de l'ADN | Nucléoïde, plasmides | noyau, mitochondries | noyau, mitochondries | Noyau, mitochondries, plastes |
| membrane plasma | Il y a | Il y a | Il y a | Il y a |
| paroi cellulaire | Mureinovaya | - | Chitineux | Cellulosique |
| Cytoplasme | Il y a | Il y a | Il y a | Il y a |
| Organites | Ribosomes | Membranaire et non membranaire, y compris le centre cellulaire | Membrane et non-membrane | Membranaire et non membranaire, y compris les plastides |
| Organites du mouvement | Flagelles et villosités | Flagelles et cils | Flagelles et cils | Flagelles et cils |
| Vacuoles | Rarement | contractile, digestif | quelquefois | Vacuole centrale avec sève cellulaire |
| Inclusions | Volyutine | Glycogène | Glycogène | Amidon |
Les différences dans la structure des cellules des représentants de différents règnes de la faune sont illustrées à la Fig. 2.3.
Riz. 2.3. Structure cellulaire des bactéries (A), des animaux (B), des champignons (C) et des plantes (D)
2.3. L'organisation chimique de la cellule. La relation entre la structure et les fonctions des substances inorganiques et organiques (protéines, acides nucléiques, glucides, lipides, ATP) qui composent la cellule. Justification de la relation des organismes basée sur l'analyse de la composition chimique de leurs cellules.
La composition chimique de la cellule.
Dans la composition des organismes vivants, la plupart des éléments chimiques du tableau périodique des éléments de D. I. Mendeleev, découverts à ce jour, ont été trouvés. D'une part, ils ne contiennent pas un seul élément qui ne serait pas dans la nature inanimée, et d'autre part, leurs concentrations dans les corps de nature inanimée et les organismes vivants diffèrent significativement (tableau 2.2).
Ces éléments chimiques forment des substances inorganiques et organiques. Malgré le fait que les substances inorganiques prédominent dans les organismes vivants (Fig. 2.4), ce sont les substances organiques qui déterminent l'unicité de leur composition chimique et le phénomène de la vie en général, car elles sont synthétisées principalement par des organismes en cours de vie et de jeu. un rôle important dans les réactions.
La science traite de l'étude de la composition chimique des organismes et des réactions chimiques qui s'y déroulent. biochimie.
Il convient de noter que la teneur en produits chimiques dans différentes cellules et tissus peut varier considérablement. Par exemple, si les protéines prédominent parmi les composés organiques dans les cellules animales, les glucides prédominent dans les cellules végétales.
Tableau 2.2
Le contenu de certains éléments chimiques dans la nature inanimée et les organismes vivants,%
| Élément chimique | la croûte terrestre | Eau de mer | Les organismes vivants |
| O | 49,2 | 85,8 | 65-75 |
| DE | 0,4 | 0,0035 | 15-18 |
| H | 1,0 | 10,67 | 8-10 |
| N | 0,04 | 0,37 | 1,5-3,0 |
| R | 0,1 | 0,003 | 0,20-1,0 |
| S | 0,15 | 0,09 | 0,15-0,2 |
| À | 2,35 | 0,04 | 0,15-0,4 |
| SA | 3,25 | 0,05 | 0,04-2,0 |
| C1 | 0,2 | 0,06 | 0,05-0,1 |
| mg | 2,35 | 0,14 | 0,02-0,03 |
| N / A | 2,4 | 1.14 | 0,02-0,03 |
| Fe | 4,2 | 0,00015 | 0,01-0,015 |
| Zn | | 0,00015 | 0,0003 |
| Cu | | | 0,0002 |
| je | | 0,000015 | 0,0001 |
| F | 0,1 | 2,07 | 0,0001 |
Macro- et microéléments
Environ 80 éléments chimiques se trouvent dans les organismes vivants, mais seuls 27 de ces éléments ont leurs fonctions dans la cellule et l'organisme. Le reste des éléments sont présents à l'état de traces et semblent être ingérés par la nourriture, l'eau et l'air. La teneur en éléments chimiques dans le corps varie considérablement (voir tableau 2.2). Selon la concentration, ils sont divisés en macronutriments et microéléments.
La concentration de chacun macronutriments dans le corps dépasse 0,01% et leur contenu total est de 99%. Les macronutriments comprennent l'oxygène, le carbone, l'hydrogène, l'azote, le phosphore, le soufre, le potassium, le calcium, le sodium, le chlore, le magnésium et le fer. Les quatre premiers de ces éléments (oxygène, carbone, hydrogène et azote) sont également appelés organogène, car ils font partie des principaux composés organiques. Le phosphore et le soufre sont également des composants d'un certain nombre de substances organiques, telles que les protéines et les acides nucléiques. Le phosphore est essentiel à la formation des os et des dents.
Sans les macronutriments restants, le fonctionnement normal du corps est impossible. Ainsi, le potassium, le sodium et le chlore sont impliqués dans les processus d'excitation des cellules. Le potassium est également nécessaire au fonctionnement de nombreuses enzymes et à la rétention d'eau dans la cellule. Le calcium se trouve dans les parois cellulaires des plantes, des os, des dents et des coquilles de mollusques, et est nécessaire à la contraction musculaire et au mouvement intracellulaire. Le magnésium est un composant de la chlorophylle - un pigment qui assure le flux de la photosynthèse. Il participe également à la biosynthèse des protéines. Le fer, en plus de faire partie de l'hémoglobine, qui transporte l'oxygène dans le sang, est nécessaire aux processus de respiration et de photosynthèse, ainsi qu'au fonctionnement de nombreuses enzymes.
oligo-éléments sont contenus dans l'organisme à des concentrations inférieures à 0,01 %, et leur concentration totale dans la cellule n'atteint même pas 0,1 %. Les oligo-éléments comprennent le zinc, le cuivre, le manganèse, le cobalt, l'iode, le fluor, etc. Le zinc fait partie de la molécule d'hormone pancréatique insuline, le cuivre est nécessaire à la photosynthèse et à la respiration. Le cobalt est un composant de la vitamine B 12, dont l'absence conduit à l'anémie. L'iode est nécessaire à la synthèse des hormones thyroïdiennes, qui assurent le déroulement normal du métabolisme, et le fluor est associé à la formation de l'émail des dents.
La carence et l'excès ou la perturbation du métabolisme des macro et microéléments conduisent au développement de diverses maladies. En particulier, un manque de calcium et de phosphore provoque le rachitisme, un manque d'azote - une carence sévère en protéines, une carence en fer - une anémie et un manque d'iode - une violation de la formation d'hormones thyroïdiennes et une diminution du taux métabolique. La réduction de l'apport de fluorure avec de l'eau et de la nourriture dans une large mesure entraîne une violation du renouvellement de l'émail des dents et, par conséquent, une prédisposition aux caries. Le plomb est toxique pour presque tous les organismes. Son excès provoque des dommages permanents au cerveau et au système nerveux central, qui se manifestent par une perte de vision et d'ouïe, de l'insomnie, une insuffisance rénale, des convulsions, et peuvent également entraîner une paralysie et des maladies telles que le cancer. L'empoisonnement aigu au plomb s'accompagne d'hallucinations soudaines et se termine par le coma et la mort. 
Riz. 2.4. Le contenu des produits chimiques dans la cellule
Le manque de macro et microéléments peut être compensé en augmentant leur teneur dans les aliments et l'eau potable, ainsi qu'en prenant des médicaments. Ainsi, l'iode se trouve dans les fruits de mer et le sel iodé, le calcium dans les coquilles d'œufs, etc.
2.3.1. substances inorganiques de la cellule.
Les éléments chimiques de la cellule forment divers composés - inorganiques et organiques. Les substances inorganiques de la cellule comprennent l'eau, les sels minéraux, les acides, etc., et les substances organiques comprennent les protéines, les acides nucléiques, les glucides, les lipides, l'ATP, les vitamines, etc. (Fig. 2.4).
L'eau (H 2 0) est la substance inorganique la plus courante de la cellule, qui possède des propriétés physico-chimiques uniques. Il n'a aucun goût, aucune couleur, aucune odeur. La densité et la viscosité de toutes les substances sont estimées par l'eau. Comme beaucoup d'autres substances, l'eau peut être dans trois états d'agrégation : solide (glace), liquide et gazeux (vapeur). Le point de fusion de l'eau est de 0°C, le point d'ébullition est de 100°C, cependant, la dissolution d'autres substances dans l'eau peut modifier ces caractéristiques. La capacité calorifique de l'eau est également assez élevée - 4200 kJ/mol. K, ce qui lui donne la possibilité de participer aux processus de thermorégulation. Dans une molécule d'eau, les atomes d'hydrogène sont situés à un angle de 105 °, tandis que les paires d'électrons communes sont éloignées par l'atome d'oxygène le plus électronégatif. Cela détermine les propriétés dipolaires des molécules d'eau (l'une de leurs extrémités est chargée positivement et l'autre est chargée négativement) et la possibilité de formation de liaisons hydrogène entre les molécules d'eau (Fig. 2.5). L'adhésion des molécules d'eau sous-tend le phénomène de tension superficielle, de capillarité et les propriétés de l'eau en tant que solvant universel. En conséquence, toutes les substances sont divisées en soluble dans l'eau (hydrophile) et insoluble dedans (hydrophobe). Grâce à ces propriétés uniques, il est prédéterminé que l'eau est devenue la base de la vie sur Terre.
La teneur moyenne en eau des cellules du corps n'est pas la même et peut changer avec l'âge. Ainsi, dans un embryon humain âgé d'un mois et demi, la teneur en eau des cellules atteint 97,5%, chez un enfant de huit mois - 83%, chez un nouveau-né, elle diminue à 74% et chez un adulte, elle est en moyenne de 66%. Cependant, les cellules du corps diffèrent par leur teneur en eau. Ainsi, les os contiennent environ 20% d'eau, le foie - 70% et le cerveau - 86%. Dans l'ensemble, on peut dire que la concentration d'eau dans les cellules est directement proportionnelle au taux métabolique.
Les sels minéraux peuvent être à l'état dissous ou non dissous. Sels solubles se dissocier en ions - cations et anions. Les cations les plus importants sont les ions potassium et sodium, qui facilitent le transfert de substances à travers la membrane et participent à l'apparition et à la conduction d'un influx nerveux ; ainsi que des ions calcium, qui participent aux processus de contraction des fibres musculaires et de coagulation du sang ; le magnésium, qui fait partie de la chlorophylle ; le fer, qui fait partie d'un certain nombre de protéines, dont l'hémoglobine. Les anions les plus importants sont l'anion phosphate, qui fait partie de l'ATP et des acides nucléiques, et le résidu d'acide carbonique, qui adoucit les fluctuations du pH du milieu. Les ions de sels minéraux assurent à la fois la pénétration de l'eau elle-même dans la cellule et sa rétention dans celle-ci. Si la concentration de sels dans l'environnement est inférieure à celle de la cellule, l'eau pénètre dans la cellule. Les ions déterminent également les propriétés tampons du cytoplasme, c'est-à-dire sa capacité à maintenir un pH légèrement alcalin constant du cytoplasme, malgré la formation constante de produits acides et alcalins dans la cellule.
Sels insolubles(CaCO 3 , Ca 3 (P0 4) 2, etc.) font partie des os, des dents, des coquilles et carapaces des animaux unicellulaires et multicellulaires.
De plus, d'autres composés inorganiques, tels que des acides et des oxydes, peuvent être produits dans les organismes. Ainsi, les cellules pariétales de l'estomac humain produisent de l'acide chlorhydrique, qui active l'enzyme digestive pepsine, et l'oxyde de silicium imprègne les parois cellulaires des prêles et forme des coquilles de diatomées. Ces dernières années, le rôle de l'oxyde nitrique (II) dans la signalisation dans les cellules et le corps a également été étudié.