Большая часть минеральных веществ клетки находится в виде солей, диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии.
В цитоплазме практически любой клетки имеются кристаллические включения, состоящие, как правило, из слаборастворимых солей кальция и фосфора. Кроме них могут содержаться двуокись кремния и другие неорганические вещества.
Они используются для образования опорных структур клетки (например, минеральный скелет радиолярий) и организма: минерального вещества костной ткани (соли кальция и фосфора) , раковин моллюсков (соли кальция) , хитина (соли кальция) и др.
Неорганические ионы, имеющие немаловажное значение для обеспечения процессов жизнедеятельности клетки, представлены катионами (К+, Na+Са2+-, Mgг2+, NH3+ и анионами (С1-, НРО42- , Н2РО4-, НСО3-, N03-, РО43-, СО32-|) минеральных солей. Концентрация катионов и анионов в клетке и в окружающей ее среде различна. В результате образуется разность потенциалов между содержимым клетки и окружающей ее средой, обеспечивающая такие важные процессы, как раздражимость и передача возбуждения по нерву или мышце.
По своей реакции растворы могут быть кислыми, основными и нейтральными. Кислотность или основность раствора определяется концентрацией в нем ионов Н+. Эту концентрацию выражают при помощи водородного показателя — рН («пэ-аш») . Нейтральной реакции жидкости отвечает рН = 7,0, кислой реакции — рН < 7,0 и основной — рН > 7,0. Протяженность шкалы рН — от 0 до 14,0.
Значение рН в клетках примерно равно 7,0. Изменение его на одну-две единицы губительно для клетки.
Постоянство рН в клетках поддерживается благодаря буферным свойствам их содержимого.
Буферным называют раствор, содержащий смесь какой-либо слабой кислоты и ее растворимой соли. Когда кислотность (концентрация ионов Н+) увеличивается, свободные анионы, источником которых является соль, легко соединяются со свободными ионами Н+ и удаляют их из раствора. Когда кислотность снижается, высвобождаются дополнительные ионы Н+. Так в буферном растворе поддерживается относительно постоянная концентрация ионов Н+.
Некоторые органические соединения, в частности белки, также имеют буферные свойства.
Являясь компонентами буферных систем организма, ионы определяют их свойства — способность поддерживать рН на постоянном уровне (близко к нейтральной реакции) , несмотря на то что в процессе обмена веществ непрерывно образуются кислые и щелочные продукты. Так, фосфатная буферная система млекопитающих, состоящая из НРО|42- и Н2РО-4, поддерживает рН внутриклеточной жидкости в пределах 6,9—7,4, Главной буферной системой внеклеточной среды (плазмы крови) служит бикарбонатная система, состоящая из Н2С03 и НСО4- и поддерживающая рН на уровне 7,4.
Соединения азота, фосфора, кальция и другие неорганические вещества используются для синтеза органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и др.) .
Ионы некоторых металлов (Мg, Са, Zе, Си, Мn, Мо, Вr, Со) являются компонентами многих ферментов, гормонов и витаминов или активируют их. Например, ион Fе входит в состав гемоглобина крови, ион Zn — гормона инсулина. При их недостатке нарушаются важнейшие процессы жизнедеятельности клетки.