المادة الحية والكيمياء الحياتية : المادة الحية (البروتوبلازم)

لا يمكننا حصرها بتعريف محدد كما نفعل مع المواد الجامدة. فالمادة الحية تختلف عن الجوامد بما تمتلكه من مقومات الحياة الرئيسية، فهي لها القدرة على النمو والتكاثر واصلاح الخلل الذي قد يقع فيها. وعلى الرغم من عدم وضوح هذه الخصائص او بعضاً منها في كل الأوقات وبنفس الدرجة غير أنها موجودة بشكل أو آخر في كافة الأنسجة الحية. اضافة الى ذلك وكما هو معروف لدينا فإن العمليات الحيوية، من أيض ونمو وتكاثر تجري عادة بسرعة كبيرة وفي درجات حرارة منخفضة نسبياً اذا ما قورنت بالتفاعلات التي تجري على المواد غير الحية. فعلى سبيل المثال يتم تصنيع جزئية الهيموغلوبين وهو من المركبات الحيوية المعقدة بسرعة فائقة لا تتعدى الثواني القليلة، فاذا ما قورنت هذه العملية مع اي تفاعل لأي مادة مهما كانت بسيطة يجري في المختبر فسنجد ان التفاعلات غالبا ما تحتاج الى درجات حرارة عالية او ضغط عال وتحتاج الى زمن طويل قد يمتد الى ساعات لغرض انجاز التفاعل الى نهايته. وكما نعلم فان التفاعلات التي تحدث في الخلايا تتميز بتنوعها وتعقيدها، وهي تؤدي لكل الجزيئات من سكريات وبروتينات ودهون في آن واحد.

ان المحتوى الكيميائي للبروتوبلازم يتألف من الماء والأملاح اللاعضوية والمركبات العضوية. ويعتبر الماء من الجزيئات المهمة الموجودة في الانسجة الحية، وتشكل نسبته فيها حوالي (70-80%) من وزن معظم الخلايا الحية وهو يتميز في معظم الأحيان بوجوده على شكل حر، اذ يقوم باذابة معظم المواد فيها ويمر من الدم الى الانسجة المختلفة وبالعكس، وتعتمد كميته على مكونات الوجبات الغذائية وكذلك على النشاط الفسيولوجي. اما جزئية الماء المرتبطة في الخلية فتكون كميتها ثابتة في الأنسجة.

    اضافة الى خاصية الماء كمذيب جيد للعديد من المركبات الكيميائية في الخلية، فانه يعمل كذلك على تنظيم حرارة الجسم وذلك بسبب ارتفاع حرارته النوعية (الحرارة النوعية للماء = 1.0) فكمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة غرام واحد من الماء درجة مئوية واحدة هي أعلى بكثير من كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة غرام من أي مادة اخرى. وهذا الأمر يجعل جسم الإنسان خازنا جيداً للحرارة دون ان ترتفع درجة حرارة الجسم، كما ان لجزيئة الماء درجة توصيل حرارية عالية تكفل انتقال الحرارة بسرعة من داخل الجسم الى سطحه. واخيراً فان للماء حرارة تبخير كامنة عالية تتسب في استخدام كمية كبيرة من الحرارة لتبخير الماء لتحافظ بالتالي على برودة سطح الجسم. ومن خلال الاستعراض لهذه الخصائص المتنوعة للماء تتضح لنا أهمية الماء في التنظيم الفسيولوجي لحرارة الجسم.

ان البروتوبلازم اضافة الى الماء، فان يحتوي على أكثر من (60) عنصراً، لا يتوفر منها بصورة دائمة الا حوالي (20) او (22) من هذه العناصر وتوجد عناصر اخرى بكميات ضئيلة جداً. وتبلغ نسبة الرماد او الاملاح اللاعضوية حوالي (1.0%) من معدل وزن الأنسجة الملساء.

تتواجد هذه الاملاح بصورة رئيسية على هيئة أيونات : HCO₃^- , HPO₄^-3 ,H₂PO₄^-2, Cl^-, NH₄⁺ , SO₄^-2  كما توجد بعض العناصر مثل الحديد (Fe) واليود (I) والنحاس (Cu) والزنك (Zn) والمنغنيز (Mn) مرتبطة بالجذور العضوية، وهنالك عناصر اخرى تتواجد بصورة دائمة في المواد الحية جميعها تقريبا مثل : البورون (B) والكروم (Cr) والكوبلت (Co) والفلور (F) والسيليكون (Si) ولكن بكميات صغيرة جداً. وعلى الرغم من معرفة الدور الفسيولوجي الذي يقوم به عدد من هذه العناصر، فانه ولحد الآن لا يعرف وبشكل محدد الدور الذي تقوم به عناصر اخرى مثل : الفضة (Ag) والألمنيوم (AI) والباريوم (Ba).