रचना में कौन से अकार्बनिक पदार्थ शामिल हैं। अकार्बनिक पदार्थ

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जीवों में निहित रासायनिक तत्वों से परिचित होने के बाद, आइए हम उन पदार्थों के अध्ययन की ओर मुड़ें जिनमें ये तत्व शामिल हैं। उनमें से अकार्बनिक (पानी, खनिज लवण और अम्ल) और कार्बनिक यौगिक(चित्र .1)। जीवित जीवों के अधिकांश द्रव्यमान में पानी होता है।

पानी।जीवित जीवों में पानी की मात्रा उनके द्रव्यमान का 60-75% होती है, और कुछ में, जैसे जेलीफ़िश, 98% तक। पत्तों में और रसदार फलपौधों में पानी की मात्रा भी 98% तक पहुंच सकती है।

पानी की मात्रा समान नहीं है अलग कपड़ेऔर अंग। तो, मस्तिष्क के ग्रे पदार्थ में एक व्यक्ति में इसकी सामग्री 85% होती है, और हड्डी के ऊतकों में - 22%। शरीर में सबसे अधिक पानी की मात्रा भ्रूण काल (95%) में देखी जाती है और धीरे-धीरे उम्र के साथ घटती जाती है। पानी के उपयोग के बिना एक व्यक्ति 5-7 दिनों से अधिक जीवित नहीं रह सकता है।

जैसा कि आप पहले से ही एक रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम से जानते हैं, एक पानी के अणु (H 2 0) में दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं जो सहसंयोजक ध्रुवीय बंधों द्वारा एक ऑक्सीजन परमाणु से जुड़े होते हैं।

H-O-H बंध एक दूसरे से 104.5° के कोण पर स्थित होते हैं। ऑक्सीजन में हाइड्रोजन की तुलना में अधिक विद्युतीयता होती है, इसलिए ऑक्सीजन परमाणु साझा इलेक्ट्रॉन जोड़े को आकर्षित करता है और आंशिक रूप से नकारात्मक चार्ज प्राप्त करता है। हाइड्रोजन परमाणु आंशिक रूप से धनात्मक आवेश प्राप्त करते हैं, अर्थात पानी का अणु है ध्रुवीय

एक पानी के अणु के ऑक्सीजन परमाणु और दूसरे अणु के हाइड्रोजन परमाणु के बीच एक इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण उत्पन्न होता है। ऐसी बातचीत

आयनिक बंधन से कमजोर को कहा जाता है हाइड्रोजन बंध।जल का प्रत्येक अणु, एक छोटे चुम्बक की तरह, हाइड्रोजन बंधों के निर्माण के कारण चार और अणुओं को अपनी ओर आकर्षित करता है (चित्र 2)। हाइड्रोजन बंध बनने के कारण जल के अणु आपस में जुड़े रहते हैं। इसलिए, 0 डिग्री सेल्सियस से 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पानी तरल बनाए रख सकता है एकत्रीकरण की स्थिति, जबकि समान हाइड्रोजन यौगिक (उदाहरण के लिए, एच 2 एस, एनएच 3, एचएफ) गैस हैं।

जीवित जीवों में पानी की जैविक भूमिका इसके गुणों से जुड़ी होती है, मुख्य रूप से अणुओं के छोटे आकार, उनकी ध्रुवता और एक दूसरे के साथ और अन्य यौगिकों के साथ हाइड्रोजन बांड बनाने की क्षमता के साथ।

यह पानी है जो कोशिकाओं और इंट्रासेल्युलर की मात्रा निर्धारित करता है (टगर)दबाव। उनकी ध्रुवता के कारण, पानी के अणु आयनों और ध्रुवीय अणुओं के चारों ओर तथाकथित जलयोजन गोले बनाने में सक्षम होते हैं। यह कणों को अलग करने में योगदान देता है और उन्हें एक साथ चिपकने से रोकता है, जो विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए, प्रोटीन अणुओं के लिए।

अणुओं की ध्रुवता और हाइड्रोजन बांड बनाने की क्षमता पानी बनाती है ध्रुवीय पदार्थों के लिए सार्वभौमिक विलायक,अधिकांश ज्ञात तरल पदार्थों से बेहतर। पानी में घुलनशीलता के आधार पर, यौगिकों को पारंपरिक रूप से घुलनशील में विभाजित किया जाता है, या हाइड्रोफिलिक(ग्रीक से। गाइडो- पानी, fshsha- प्यार), और अघुलनशील, या जल विरोधी(ग्रीक से। फोबोस- डर)। हाइड्रोफिलिक पदार्थ मोनो- और डिसैकराइड, कई खनिज लवण और एसिड, कम अल्कोहल, कम कार्बोक्जिलिक एसिड आदि हैं। उच्च कार्बोक्जिलिक एसिड, वसा और कुछ अन्य पदार्थ हाइड्रोफोबिक हैं।

जल अनेकों के प्रवाह का माध्यम है चयापचय प्रक्रियाएं. बहुमत रसायनिक प्रतिक्रियाशरीर में जलीय घोल में ठीक होता है। सेल से पदार्थों का प्रवेश और निकास, एक नियम के रूप में, भंग रूप में किया जाता है। कोशिकाओं में होने वाली कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं में पानी सीधे शामिल होता है, जिसमें कार्बनिक यौगिकों को विभाजित करने की प्रक्रिया भी शामिल है। यह प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रियाओं में प्रारंभिक सामग्रियों में से एक है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान उत्पन्न ऑक्सीजन तब निकलती है जब पानी के अणु टूट जाते हैं।

विलायक के रूप में पानी परासरण, खेल की घटना में भाग लेता है महत्वपूर्ण भूमिकाशरीर की कोशिकाओं की गतिविधि में। असमस- यह एक उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र में विलेय की कम सांद्रता वाले क्षेत्र (उदाहरण के लिए, लवण, शर्करा या यूरिया) से एक अर्धपारगम्य झिल्ली (उदाहरण के लिए, एक कोशिका के साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के माध्यम से) के माध्यम से पानी के अणुओं की गति है। इन पदार्थों का (चित्र 3)। परासरण के कारण, कोशिका और बाह्य माध्यम में घुले हुए पदार्थों की सांद्रता बराबर हो जाती है।

यदि एक समाधान और एक विलायक (उदाहरण के लिए, पानी) को एक चुनिंदा पारगम्य झिल्ली द्वारा अलग किया जाता है, तो समाधान में झिल्ली के माध्यम से विलायक अणुओं की गति देखी जाती है। विलायक के प्रवेश को रोकने के लिए, समाधान पर एक निश्चित दबाव लागू किया जाना चाहिए, जिसे आसमाटिक दबाव कहा जाता है। समाधान जितना अधिक केंद्रित होगा, उसका आसमाटिक दबाव उतना ही अधिक होगा।

ऐसे समाधान जिनका आसमाटिक दबाव कोशिकाओं के समान होता है, आइसोटोनिक कहलाते हैं। आइसोटोनिक घोल में डूबे कोशिकाओं का आयतन अपरिवर्तित रहता है (चित्र 4, ए)।आइसोटोनिक समाधान, विशेष रूप से शारीरिक खारा (0.9% के द्रव्यमान अंश के साथ NaCl का एक जलीय घोल), दवा में उपयोग किया जाता है। उनका उपयोग गंभीर निर्जलीकरण और रोगियों द्वारा रक्त की हानि को भंग करने के लिए किया जाता है दवाईइंजेक्शन द्वारा प्रशासित।

एक समाधान जिसका आसमाटिक दबाव कोशिकाओं की तुलना में अधिक होता है उसे हाइपरटोनिक कहा जाता है। हाइपरटोनिक घोल में डूबी हुई कोशिकाएं पानी खो देती हैं और आयतन में कमी आती है, यानी सिकुड़ जाती है (चित्र 4, बी)।हाइपरटोनिक सेलाइन घावों के उपचार में उपयोग करता है। इस तरह के घोल से सिक्त एक धुंध पट्टी मवाद को अच्छी तरह से सोख लेती है, जो घाव को साफ करने और ठीक करने में मदद करती है।

विपरीत तस्वीर तब देखी जाती है जब कोशिकाओं को हाइपोटोनिक घोल में डुबोया जाता है, जिसमें घुले हुए पदार्थों की सांद्रता कोशिकाओं की तुलना में कम होती है। इस मामले में, पानी कोशिका में प्रवेश करता है, कोशिका सूज जाती है और लाइस कर सकती है, अर्थात फट सकती है (चित्र 4,) में)।

पानी से भी जुड़े विनियमन थर्मल शासन जीव। पानी में उच्च ताप क्षमता होती है - अवशोषित करने की क्षमता एक बड़ी संख्या कीतापमान में छोटे बदलाव के लिए गर्मी। इसके लिए धन्यवाद, पानी कोशिकाओं और पूरे शरीर में तापमान में अचानक परिवर्तन को रोकता है, तब भी जब तापमान में उतार-चढ़ाव होता है वातावरणकाफी बड़े हैं।

पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड की कुल संख्या तापमान के साथ बदलती रहती है। जब बर्फ पिघलती है, तो लगभग 15% हाइड्रोजन बांड नष्ट हो जाते हैं, और 40 डिग्री सेल्सियस पर - आधा। वाष्प अवस्था में संक्रमण होने पर, सभी हाइड्रोजन बांड नष्ट हो जाते हैं। जब तापमान बदलता है बाहरी वातावरणकई हाइड्रोजन बांडों के टूटने (या बनने) के कारण पानी गर्मी को अवशोषित (या रिलीज) करता है। यह उच्च की व्याख्या करता है विशिष्ट तापपानी।

जीवों द्वारा पानी के वाष्पीकरण के दौरान (पौधों में वाष्पोत्सर्जन, स्तनधारियों में पसीना), बहुत अधिक ऊष्मा खर्च होती है, जो उन्हें अधिक गर्मी से बचाती है।

इसकी उच्च तापीय चालकता के कारण, पानी प्रदान करता है वर्दी वितरणशरीर के ऊतकों के बीच गर्मी (उदाहरण के लिए, संचार प्रणाली के माध्यम से)। इस प्रकार, पानी शरीर के थर्मल शासन के नियमन में शामिल है।

खनिज लवण और अम्ल।कोशिकाओं और पूरे शरीर की महत्वपूर्ण गतिविधि को बनाए रखने के लिए खनिज लवणों की आवश्यकता होती है। जीवित जीवों में, वे या तो विघटित रूप में (आयनों में वियोजित) या ठोस अवस्था में होते हैं। जैविक दृष्टिकोण से, आयनों में सबसे महत्वपूर्ण हैं K +, Na +, Ca 2+, Mgr + और आयन SG, HCO3, HPO ^, H0PO4।

खनिज लवण की कुल मात्रा विभिन्न कोशिकाएंएक से कई प्रतिशत तक भिन्न होता है। कोशिका में उनकी भूमिका विविध है। इस प्रकार, कोशिकाओं के अंदर और बाहर K + और Na + आयनों की अलग-अलग सांद्रता साइटोप्लाज्मिक झिल्ली पर विद्युत क्षमता में अंतर की उपस्थिति की ओर ले जाती है, जो तंत्रिका आवेगों के संचरण के साथ-साथ पदार्थों के परिवहन के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। झिल्ली। इस अंतर में कमी के साथ, कोशिकाओं की उत्तेजना कम हो जाती है।

कुछ आयन कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए आवश्यक हैं। उदाहरण के लिए, फॉस्फोरिक एसिड अवशेष न्यूक्लियोटाइड और एटीपी का हिस्सा हैं, Fe 2+ आयन हीमोग्लोबिन का हिस्सा है, Mg 2+ क्लोरोफिल का हिस्सा है, आदि। आयन NO3, NHJ नाइट्रोजन परमाणुओं के स्रोत हैं, आयन SO2 - सल्फर परमाणु, जो अमीनो एसिड के संश्लेषण के लिए स्वपोषी जीवों के लिए आवश्यक हैं। कई एंजाइमों का नियामक कार्य और सक्रियण सीए 2+ और एमजी 2+ आयनों द्वारा किया जाता है। इसके अलावा, Mg 2 * आयन ऊर्जा चयापचय और एटीपी संश्लेषण को सक्रिय करते हैं।

कैल्शियम यौगिक (उदाहरण के लिए, CaCO 3) मोलस्क के गोले, क्रस्टेशियंस के गोले और अन्य जानवरों का हिस्सा हैं। कुछ विरोधों में, इंट्रासेल्युलर कंकाल सिलिकॉन (IV) ऑक्साइड Si0 2 या स्ट्रोंटियम सल्फेट SrS0 4 से बनाया गया है।

अकार्बनिक अम्ल भी कार्य करते हैं महत्वपूर्ण विशेषताएंशरीर में। तो, कशेरुकियों के पेट में, हाइड्रोक्लोरिक एसिड एक अम्लीय वातावरण बनाता है, रोगजनकों के विनाश और गैस्ट्रिक रस एंजाइमों की सक्रियता में योगदान देता है, और पेट की दीवारों के संकुचन को उत्तेजित करता है। कार्बोनिक एसिड और उसके आयन एक बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम बनाते हैं, और फॉस्फोरिक एसिड आयन फॉस्फेट बफर सिस्टम बनाते हैं।

पर्यावरण की अम्लता।जीवित जीवों में जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं का पाठ्यक्रम हाइड्रोजन आयनों (H +) की सांद्रता से काफी प्रभावित होता है - पर्यावरण की अम्लता। परउदासीन विलयनों में यह सांद्रता होती है 1(जी 7मोल/ली. माध्यम की अम्लता को चिह्नित करने के लिए, इसका उपयोग करना सुविधाजनक है पीएच मान (पीएच) और शकोलाल रंग का पीएच(चित्र 5)।

जलीय घोलों में, पीएच मान आमतौर पर 0 से 14 तक मान लेता है। एक तटस्थ वातावरण की विशेषता \u003d 7 के पीएच मान से होती है, एक क्षारीय वातावरण में पीएच 7 से अधिक होता है, एक अम्लीय में यह होता है 7 से कम पीएच मान जितना अधिक 7 से भिन्न होता है, उतना ही अम्लीय या क्षारीय घोल होता है।

कोशिकाओं के अंदर, माध्यम तटस्थ या थोड़ा क्षारीय (पीएच = 7.0-7.3) होता है, रक्त में पीएच कोशिकाओं की तुलना में थोड़ा अधिक होता है और आमतौर पर 7.35-7.45 के बीच होता है। पाचन तंत्र में, पीएच बहुत भिन्न होता है। अत्यधिक पीएच मान पेट (1-2) और छोटी आंत (8 से अधिक) की विशेषता है। मूत्र में पीएच (4.8-7.4) में महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव देखे जाते हैं।

बफर समाधान की अवधारणा।समग्र रूप से जीवित जीव और उनकी व्यक्तिगत कोशिकाएं एक निश्चित स्तर पर पर्यावरण की अम्लता को बनाए रखने की क्षमता रखती हैं। बाह्य वातावरण की थोड़ी क्षारीय प्रतिक्रिया बनाए रखने में

कार्बोनिक एसिड एच 2 सीओ 3 और हाइड्रोकार्बोनेट आयन एचसीओ 3 शामिल हैं। कार्बोनिक एसिड एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है, समाधान में इसके अणुओं का एक निश्चित हिस्सा अलग हो जाता है और एक संतुलन देखा जाता है:

एच 2 सी0 3 ^ एच + + एचसीओडी।

यदि किसी कारण से विलयन में H+ आयनों की सांद्रता बढ़ जाती है (पर्यावरण अधिक अम्लीय हो जाता है), तो HCO आयन उन्हें बाँध लेते हैं:

एच + + एचसीओ 3 ->। एच 2 सी0 3.

यदि माध्यम की अम्लता कम हो जाती है, तो कार्बोनिक एसिड के अणु अलग हो जाते हैं, अतिरिक्त हाइड्रोजन आयन छोड़ते हैं:

एच 2 सी0 3 एच + + एचसीओ3।

इस प्रकार, घोल में H + आयनों की अपेक्षाकृत स्थिर सांद्रता बनी रहती है। इसी तरह, फॉस्फोरिक एसिड आयनों HoPO^ और HPO^ कोशिकाओं के अंदर एक तटस्थ या थोड़ा क्षारीय वातावरण बनाए रखते हैं। ऐसे विलयन जिनमें, जब माध्यम के संघटन में परिवर्तन होता है, हाइड्रोजन आयनों (H+) की सान्द्रता की आपेक्षिक स्थिरता सुनिश्चित की जाती है, कहलाते हैं बफर।

1. कौन से अकार्बनिक पदार्थ जीवित जीवों का हिस्सा हैं?

2. कौन से पदार्थ हाइड्रोफिलिक कहलाते हैं? हाइड्रोफोबिक? उदाहरण दो।

3. वर्णन करें जैविक भूमिकाखनिज लवण और अम्ल।

4. जीवित जीवों में कितना पानी होता है? यह किस पर निर्भर करता है? पानी की कमी से पौधे क्यों मुरझा जाते हैं?

5. ग्लूकोज के दो विलयन एक झिल्ली द्वारा अलग किए जाते हैं जो ग्लूकोज के अणुओं को गुजरने नहीं देता है, लेकिन पानी को गुजरने देता है। पहले घोल में ग्लूकोज की सांद्रता 1% है, दूसरे में - 0.1%। पानी के अणुओं का क्या होता है? इस घटना का नाम क्या है?

6. जीवों में जल के मुख्य कार्य क्या हैं? भौतिक और दोनों रासायनिक गुणपानी अपने जैविक कार्यों से जुड़ा है?

7. आपको क्यों लगता है कि अधिकांश ध्रुवीय पदार्थ पानी में अच्छी तरह घुल जाते हैं, जबकि गैर-ध्रुवीय पदार्थ, एक नियम के रूप में, इसमें अघुलनशील होते हैं?

8. बाह्य वातावरण के बफर गुण कार्बोनिक एसिड और बाइकार्बोनेट आयन द्वारा प्रदान किए जाते हैं, कोशिकाओं के अंदर, यह कार्य फॉस्फोरिक एसिड आयनों द्वारा किया जाता है। ये यौगिक विलयनों में हाइड्रोजन आयनों की एक निश्चित सांद्रता को बनाए रखना क्यों संभव बनाते हैं, जबकि नाइट्रोजन और हाइड्रोक्लोरिक एसिड, साथ ही उनके आयनों में ऐसे गुण नहीं होते हैं?

अध्याय 1. जीवित जीवों के रासायनिक घटक

§ 1. शरीर में रासायनिक तत्वों की सामग्री। मैक्रो- और माइक्रोलेमेंट्स
2. जीवों में रासायनिक यौगिक। अकार्बनिक पदार्थ

अध्याय 2. कोशिका - जीवों की संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाई

10. कोशिका की खोज का इतिहास। कोशिका सिद्धांत का निर्माण
§ 15. एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम। गॉल्गी कॉम्प्लेक्स। लाइसोसोम

अध्याय 3

1. कौन से अकार्बनिक पदार्थ जीवित जीवों का हिस्सा हैं?

जीवित जीवों की संरचना में पानी, खनिज लवण, अकार्बनिक (खनिज) एसिड और कुछ अन्य जैसे अकार्बनिक पदार्थ शामिल हैं।

2. कौन से पदार्थ हाइड्रोफिलिक कहलाते हैं? हाइड्रोफोबिक? उदाहरण दो।

हाइड्रोफिलिक पदार्थ ऐसे पदार्थ होते हैं जो हाइड्रोजन बांड के निर्माण के साथ पानी के अणुओं के साथ सक्रिय रूप से बातचीत करते हैं। एक नियम के रूप में, हाइड्रोफिलिक पदार्थ पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं। हाइड्रोफोबिक पदार्थ पानी के अणुओं के साथ कमजोर रूप से बातचीत करते हैं, इसके संपर्क से बचने के लिए "प्रयास" करते हैं। ऐसे पदार्थ पानी में नहीं घुलते हैं। जीव विज्ञान के एक बुनियादी स्तर के अध्ययन के लिए, छात्रों के लिए हाइड्रोफिलिक पदार्थों को पानी में घुलनशील और हाइड्रोफोबिक पदार्थों को अघुलनशील के रूप में चिह्नित करना पर्याप्त है।

हाइड्रोफिलिक पदार्थ, उदाहरण के लिए, मोनो- और डिसाकार्इड्स, कम अल्कोहल, कम कार्बोक्जिलिक एसिड, कई अकार्बनिक एसिड और लवण हैं। हाइड्रोफोबिक में वसा, उच्च कार्बोक्जिलिक एसिड और कुछ अन्य पदार्थ शामिल हैं।

3. खनिज लवणों और अम्लों की जैविक भूमिका का वर्णन कीजिए।

अघुलनशील खनिज लवण जीवित जीवों की विभिन्न सहायक संरचनाओं का हिस्सा हैं, उदाहरण के लिए, कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO 3) मोलस्क के गोले और क्रस्टेशियन गोले का हिस्सा है। कुछ प्रोटिस्टों का अंतःकोशिकीय कंकाल स्ट्रोंटियम सल्फेट (SrSO 4) से निर्मित होता है।

जीवों में घुलनशील खनिज लवण आयनों के रूप में होते हैं। में जलीय पर्यावरणउनका वियोजन होता है। जैविक दृष्टिकोण से, आयनों में सबसे महत्वपूर्ण हैं K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ और आयन Cl - , HCO 3 - , HPO 4 2- , H 2 RO 4 - । अलग एकाग्रताकोशिकाओं के अंदर और बाहर K + और Na + आयन साइटोप्लाज्मिक झिल्ली पर विद्युत क्षमता में अंतर की उपस्थिति की ओर ले जाते हैं, जो तंत्रिका आवेगों के संचरण और झिल्ली के पार पदार्थों के परिवहन के लिए महत्वपूर्ण है। इस अंतर में कमी के साथ, कोशिकाओं की उत्तेजना कम हो जाती है। फॉस्फोरिक एसिड अवशेष न्यूक्लियोटाइड और एटीपी का हिस्सा हैं। Fe 2+ हीमोग्लोबिन का हिस्सा है, Mg 2+ क्लोरोफिल का हिस्सा है। आयन NO 3 - और NH 4 + नाइट्रोजन परमाणुओं के स्रोत हैं, और आयन SO 4 2 - - सल्फर परमाणु, जो अमीनो एसिड के संश्लेषण के लिए ऑटोट्रॉफ़िक जीवों के लिए आवश्यक हैं। सीए 2+ और एमजी 2+ आयन एक नियामक कार्य करते हैं, कई एंजाइम सक्रिय करते हैं। उदाहरण के लिए, एमजी 2+ आयन ऊर्जा चयापचय और एटीपी संश्लेषण को सक्रिय करते हैं।

खनिज (अकार्बनिक) अम्ल भी महत्वपूर्ण जैविक कार्य करते हैं। हाइड्रोक्लोरिक एसिड कशेरुकियों और मनुष्यों के पेट में एक अम्लीय वातावरण बनाता है, रोगजनकों के विनाश और गैस्ट्रिक रस एंजाइमों की सक्रियता में योगदान देता है, और पेट की दीवारों के संकुचन को उत्तेजित करता है। फॉस्फोरिक एसिड आयन एक फॉस्फेट बफर सिस्टम बनाते हैं जो कोशिकाओं के अंदर एक तटस्थ या थोड़ा क्षारीय वातावरण बनाए रखता है। कार्बोनिक एसिड और उसके आयन एक बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम बनाते हैं जो बाह्य माध्यम की थोड़ी क्षारीय प्रतिक्रिया को बनाए रखता है।

पानी की मात्रा जीव के प्रकार, उसकी उम्र, कोशिकाओं के प्रकार (ऊतक) और उनकी शारीरिक स्थिति पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, मनुष्यों में, मस्तिष्क के ग्रे पदार्थ में लगभग 85% पानी होता है, और हड्डी के ऊतकों में - 22%। शरीर में सबसे अधिक पानी की मात्रा भ्रूण की अवधि (लगभग 95%) में देखी जाती है और उम्र के साथ धीरे-धीरे कम हो जाती है, जिससे कोशिकाओं, ऊतकों और पूरे शरीर की कार्यात्मक गतिविधि में कमी आती है।

पानी कोशिका का आयतन और इंट्रासेल्युलर (टगर) दबाव निर्धारित करता है, जो कोशिका झिल्ली के तनाव की स्थिति का कारण बनता है। कोशिकाओं में पानी की कमी के साथ, दबाव कम हो जाता है, जिससे पौधे मुरझा जाते हैं।

पानी के अणु एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से एक कम केंद्रित समाधान (ग्लूकोज 0.1% के द्रव्यमान अंश के साथ) से अधिक केंद्रित समाधान (ग्लूकोज 1% के द्रव्यमान अंश के साथ) में चले जाते हैं। इस घटना को ऑस्मोसिस कहा जाता है। ऑस्मोसिस एक अर्धपारगम्य झिल्ली द्वारा अलग किए गए समाधानों में ग्लूकोज सांद्रता को बराबर करता है।

6. जीवों में जल के मुख्य कार्य क्या हैं? पानी के भौतिक और रासायनिक गुण उसके जैविक कार्यों से कैसे संबंधित हैं?

पानी कोशिकाओं का हिस्सा है और अंतरकोशिकीय पदार्थ, रक्त, लसीका, ऊतक द्रव, ग्रंथियों के स्राव का आधार है। यह कोशिकाओं की मात्रा निर्धारित करता है और टर्गर दबाव के रखरखाव को सुनिश्चित करता है। पानी ध्रुवीय यौगिकों के लिए एक सार्वभौमिक विलायक है और मुख्य माध्यम जिसमें जीवों की चयापचय प्रक्रियाएं होती हैं। शरीर में अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाएं जलीय घोल में होती हैं। कोशिकाओं से पदार्थों का प्रवेश और निकास, एक नियम के रूप में, भंग रूप में किया जाता है। एक विलायक के रूप में पानी परासरण की घटना में भाग लेता है, जिसके कारण कोशिकाओं और बाह्य माध्यम में भंग पदार्थों की सांद्रता बराबर होती है।

पानी कई जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में प्रत्यक्ष भागीदार है, उदाहरण के लिए, कार्बनिक यौगिकों के हाइड्रोलाइटिक क्लेवाज (हाइड्रोलिसिस) की प्रतिक्रियाएं। यह प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रियाओं में प्रारंभिक सामग्रियों में से एक है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान निकलने वाली ऑक्सीजन पानी के अणुओं के टूटने से आती है।

जल जीवों के ऊष्मीय शासन के नियमन में शामिल है। यह ऊतकों और अंगों के बीच गर्मी का समान वितरण सुनिश्चित करता है, कोशिकाओं और पूरे शरीर में अचानक तापमान परिवर्तन को रोकता है, भले ही वातावरण में तापमान में उतार-चढ़ाव काफी बड़ा हो। जीवों द्वारा पानी के वाष्पीकरण के दौरान (पौधों में वाष्पोत्सर्जन, स्तनधारियों में पसीना), बहुत अधिक ऊष्मा खर्च होती है, जो उन्हें अधिक गर्मी से बचाती है।

अणुओं की ध्रुवीयता और अन्य यौगिकों के साथ अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड बनाने की उनकी क्षमता के कारण पानी एक सार्वभौमिक विलायक और चयापचय प्रक्रियाओं के लिए माध्यम है। पानी के अणुओं का छोटा आकार आसमाटिक घटना में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जीवों के तापीय शासन के नियमन में पानी की भागीदारी इसकी उच्च ताप क्षमता, अच्छी तापीय चालकता और वाष्पीकरण की उच्च गर्मी से जुड़ी है। यह, बदले में, पानी के अणुओं की एक दूसरे के साथ कई हाइड्रोजन बांड बनाने की क्षमता के कारण है।

पानी के अणु ध्रुवीय होते हैं, जो उन्हें अन्य ध्रुवीय पदार्थों के साथ गहन रूप से बातचीत करने की अनुमति देता है। पानी ध्रुवीय यौगिकों (आयनों, अणुओं) के संरचनात्मक कणों को अलग करने में योगदान देता है, समाधान में उनका संक्रमण, आयनों और ध्रुवीय अणुओं के आसपास जलयोजन गोले बनाता है।

पानी के अणु गैर-ध्रुवीय यौगिकों के साथ बहुत कमजोर रूप से बातचीत करते हैं। ऐसे पदार्थ पानी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील होते हैं, लेकिन गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स (उदाहरण के लिए, गैसोलीन में) में आसानी से घुलनशील होते हैं। यहाँ कीमियागरों के प्राचीन नियम को याद करना उचित है: "जैसा घुलता है वैसा ही।"

आठ*। बाह्य वातावरण के बफर गुण कार्बोनिक एसिड और बाइकार्बोनेट आयन द्वारा प्रदान किए जाते हैं, कोशिकाओं के अंदर यह कार्य फॉस्फोरिक एसिड आयनों द्वारा किया जाता है। ये यौगिक समाधान में हाइड्रोजन आयनों की एक निश्चित सांद्रता को बनाए रखना क्यों संभव बनाते हैं, जबकि नाइट्रिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड, साथ ही साथ उनके आयनों में ऐसे गुण नहीं होते हैं?

कार्बोनिक एसिड एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है। जलीय घोलों में, इसके अणुओं का केवल एक छोटा सा हिस्सा आयनों में विघटित होता है, इसलिए, इंटरसेलुलर माध्यम में, बाइकार्बोनेट आयनों (HCO 3 -) के साथ, कार्बोनिक एसिड (H 2 CO 3) के अविभाजित अणु भी निहित होते हैं। कोशिकाओं के अंदर, फॉस्फोरिक एसिड एच 2 पीओ 4 - और एचपीओ 4 2- के आयनों के बीच एक निश्चित संतुलन (संतुलन) होता है:

एच 2 सीओ 3 ↔ एच + + एचसीओ 3 -

एच 2 आरओ 4 - एच + + एचआरओ 4 2-

माध्यम की अम्लता में कमी के साथ, संतुलन दाईं ओर शिफ्ट हो जाता है - अतिरिक्त हाइड्रोजन आयन (H +) निकलते हैं। अम्लता में वृद्धि के साथ, संतुलन बाईं ओर शिफ्ट हो जाता है - "अतिरिक्त" एच + आयनों का बंधन होता है। इसके कारण, बाह्य वातावरण (या इंट्रासेल्युलर सामग्री) की प्रतिक्रिया व्यावहारिक रूप से नहीं बदलती है।

नाइट्रिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स हैं। पानी में घुलने पर, वे लगभग पूरी तरह से आयनों में अलग हो जाते हैं:

एचएनओ 3 → एच + + नहीं 3 -

एचसीएल → एच + + सीएल -

मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स का पृथक्करण व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तनीय है, इसलिए उनके समाधान में बफर गुण नहीं होते हैं।

* तारक से चिह्नित कार्यों के लिए छात्रों को विभिन्न परिकल्पनाओं को सामने रखना होगा। अतः अंक निर्धारित करते समय शिक्षक को न केवल यहां दिए गए उत्तर पर ध्यान देना चाहिए, बल्कि प्रत्येक परिकल्पना को ध्यान में रखना चाहिए, छात्रों की जैविक सोच का मूल्यांकन, उनके तर्क का तर्क, विचारों की मौलिकता आदि। उसके बाद, यह छात्रों को दिए गए उत्तर से परिचित कराने की सलाह दी जाती है।

जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, सेल में होते हैं रासायनिक पदार्थकार्बनिक और अकार्बनिक प्रकार। कोशिका को बनाने वाले मुख्य अकार्बनिक पदार्थ लवण और पानी हैं।

जीवन के एक घटक के रूप में पानी

जल सभी जीवों का प्रमुख घटक है। जल के महत्वपूर्ण जैविक कार्य किसके द्वारा किए जाते हैं? अद्वितीय गुणइसके अणु, विशेष रूप से द्विध्रुवों की उपस्थिति, जो कोशिकाओं के बीच हाइड्रोजन बांड की घटना को संभव बनाते हैं।

जीवित प्राणियों के शरीर में पानी के अणुओं के लिए धन्यवाद, थर्मल स्थिरीकरण और थर्मोरेग्यूलेशन की प्रक्रियाएं होती हैं। थर्मोरेग्यूलेशन की प्रक्रिया पानी के अणुओं की उच्च ताप क्षमता के कारण होती है: बाहरी तापमान परिवर्तन शरीर के अंदर तापमान परिवर्तन को प्रभावित नहीं करते हैं।

पानी के लिए धन्यवाद, अंग मानव शरीरअपनी लोच बनाए रखें। पानी कशेरुकियों के जोड़ों या पेरिकार्डियल थैली के लिए आवश्यक चिकनाई वाले तरल पदार्थों के मुख्य घटकों में से एक है।

यह बलगम में शामिल होता है, जो आंतों के माध्यम से पदार्थों की आवाजाही की सुविधा प्रदान करता है। पानी पित्त, आँसू और लार का एक घटक है।

लवण और अन्य अकार्बनिक पदार्थ

एक जीवित जीव की कोशिकाओं में जल के अतिरिक्त अम्ल, क्षार और लवण जैसे अकार्बनिक पदार्थ होते हैं। ज़्यादातर महत्त्वशरीर के जीवन में Mg2+, H2PO4, K, CA2, Na, C1- है। कमजोर अम्लगारंटी स्थिर अंदर का वातावरणकोशिकाएं (थोड़ा क्षारीय)।

अंतरकोशिकीय पदार्थ और कोशिका के अंदर आयनों की सांद्रता भिन्न हो सकती है। इसलिए, उदाहरण के लिए, Na + आयन केवल अंतरकोशिकीय द्रव में केंद्रित होते हैं, जबकि K + विशेष रूप से कोशिका में पाए जाते हैं।

कोशिका की संरचना में कुछ आयनों की संख्या में तेज कमी या वृद्धि से न केवल इसकी शिथिलता होती है, बल्कि मृत्यु भी होती है। उदाहरण के लिए, कोशिका में Ca+ की मात्रा में कमी से कोशिका के अंदर आक्षेप होता है और उसकी आगे मृत्यु हो जाती है।

कुछ अकार्बनिक पदार्थ अक्सर वसा, प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। इसलिए एक प्रमुख उदाहरणफास्फोरस और सल्फर के साथ कार्बनिक यौगिक हैं।

सल्फर, जो प्रोटीन अणुओं का हिस्सा है, शरीर में आणविक बंधनों के निर्माण के लिए जिम्मेदार है। फास्फोरस और कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए धन्यवाद, प्रोटीन अणुओं से ऊर्जा निकलती है।

कैल्शियम लवण

कैल्शियम लवण हड्डी के ऊतकों के सामान्य विकास के साथ-साथ मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी के कामकाज में योगदान करते हैं। शरीर में कैल्शियम का आदान-प्रदान विटामिन डी के कारण होता है। कैल्शियम लवण की अधिकता या कमी से शरीर में शिथिलता आ जाती है।

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