Какие хим элементы входят в состав клетки?

12 ответов на вопрос “Какие хим элементы входят в состав клетки?”

  1. Kajikinos Ответить

    Раздел ЕГЭ: 2.3. Химический состав клетки. Макро- и микроэлементы. Взаимосвязь строения и функций неорганических и органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, АТФ), входящих в состав клетки. Роль химических веществ в клетке и организме человека.
    Химические элементы клетки образуют неорганические и органические вещества. Несмотря на то что в живых организмах преобладают неорганические вещества, именно органические вещества определяют уникальность их химического состава и феномена жизни в целом, поскольку они синтезируются преимущественно организмами в процессе жизнедеятельности и играют в реакциях важнейшую роль.
    Следует отметить, что содержание химических веществ в различных клетках и тканях может существенно различаться. Например, если в животных клетках среди органических соединений преобладают белки, то в клетках растений — углеводы.

    Макро- и микроэлементы

    В живых организмах встречается около 80 химических элементов, однако только для 27 из этих элементов установлены их функции в клетке и организме. Остальные элементы присутствуют в незначительных количествах, и, по-видимому, попадают в организм с пищей, водой и воздухом.  В зависимости от концентрации их делят на макроэлементы и микроэлементы.
    Концентрация каждого из макроэлементов в организме превышает 0,01 % , а их суммарное содержание — 99 %. К макроэлементам относят кислород, углерод, водород, азот, фосфор, серу, калий, кальций, натрий, хлор, магний и железо. Первые четыре из перечисленных элементов (кислород, углерод, водород и азот) называют также органогенными, поскольку они входят в состав основных органических соединений. Фосфор и сера также являются компонентами ряда органических веществ, например белков и нуклеиновых кислот. Фосфор необходим для формирования костей и зубов.
    Без оставшихся макроэлементов невозможно нормальное функционирование организма.
    Так, калий, натрий и хлор участвуют в процессах возбуждения клеток. Кальций входит в состав клеточных стенок растений, костей, зубов и раковин моллюсков, требуется для сокращения мышечных клеток и свертывания крови. Магний является компонентом хлорофилла — пигмента, обеспечивающего протекание фотосинтеза. Он также принимает участие в биосинтезе белка и нуклеиновых кислот. Железо входит в состав гемоглобина, и необходимо для функционирования многих ферментов.
     Микроэлементы содержатся в организме в концентрациях менее 0,01 % , а их суммарная концентрация в клетке не достигает и 0,1 %. К микроэлементам относятся цинк, медь, марганец, кобальт, йод, фтор и др.
    Цинк входит в состав молекулы гормона поджелудочной железы — инсулина, медь требуется для процессов фотосинтеза и дыхания. Кобальт является компонентом витамина В12, отсутствие которого приводит к анемии. Йод необходим для синтеза гормонов щитовидной железы, обеспечивающих нормальное протекание обмена веществ, а фтор связан с формированием эмали зубов.
    Как недостаток, так и избыток или нарушение обмена макро- и микроэлементов приводят к развитию различных заболеваний.
    В частности, недостаток кальция и фосфора вызывают рахит, нехватка азота — тяжелую белковую недостаточность, дефицит железа — анемию, отсутствие йода — нарушение образования гормонов щитовидной железы и снижение интенсивности обмена веществ, уменьшение поступления фтора — кариес. Свинец токсичен почти для всех организмов.
    Недостаток макро- и микроэлементов можно компенсировать путем увеличения их содержания в пище и питьевой воде, а также за счет приема лекарственных препаратов.
    Химические элементы клетки образуют различные соединения — неорганические и органические.

     Неорганические вещества

    К неорганическим веществам клетки относятся вода, минеральные соли, кислоты и др.
    Вода (Н2О) — наиболее распространенное неорганическое вещество клетки, обладающее уникальными физико-химическими свойствами. В теле взрослого человека ее в среднем 66 %, однако кости содержат около 20 % воды, печени — 70 %, а мозг — 86 %.
    В клетке вода является растворителем, средой для протекания реакций, исходным веществом и продуктом химических реакций, выполняет транспортную и терморегуляторную функции, придает клетке упругость, обеспечивает тургор растительной клетки. Все вещества делятся на растворимые в воде (гидрофильные) и нерастворимые в ней (гидрофобные).
    Минеральные соли могут находиться в растворенном или нерастворенном состояниях. Растворимые соли диссоциируют на ионы — катионы и анионы. Наиболее важными катионами являются ионы калия и натрия, облегчающие перенос веществ через мембрану и участвующие в возникновении и проведении нервного импульса, а также ионы кальция, которые принимают участие в процессах сокращения мышечных волокон и свертывании крови; магния, входящего в состав хлорофилла; железа, входящего в состав ряда белков, в том числе гемоглобина. Важнейшими анионами являются фосфат-анион, входящий в состав АТФ и нуклеиновых кислот, и остаток угольной кислоты, смягчающий колебания рН среды. Ионы минеральных солей обеспечивают проникновение самой воды в клетку и ее удержание в ней. Если в среде концентрация солей ниже, чем в клетке, то вода проникает в клетку. Также ионы определяют буферные свойства цитоплазмы, т. е. ее способность поддерживать постоянство слабощелочной рН цитоплазмы, несмотря на постоянное образование в клетке кислотных и щелочных продуктов.
    Нерастворимые соли (CaCO3, Ca3(PO4)2 и др.) входят в состав костей, зубов, раковин и панцирей одноклеточных и многоклеточных животных.
    Кроме того, в организмах могут вырабатываться и другие неорганические соединения, например кислоты и оксиды. Так, обкладочные клетки желудка человека вырабатывают соляную кислоту, которая активирует пищеварительный фермент пепсин, а оксид кремния пропитывает клеточные стенки хвощей и образует панцири диатомовых водорослей.

    Органические вещества

    К органическим веществам клетки относят углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты, АТФ, витамины и др. они могут быть представлены как относительно простыми молекулами, так и более сложными. В тех случаях, когда сложная молекула (макромолекула) образована значительным числом повторяющихся более простых молекул, ее называют полимером, а ее структурные единицы — мономерами. В зависимости от того, повторяются или нет звенья полимеров, их относят к регулярным или нерегулярным.

     Углеводы

    Углеводы — это органические соединения, в состав которых входят в основном три химических элемента — углерод, водород и кислород, хотя целый ряд углеводов содержит также азот или серу.
    Общая формула углеводов — Cm(H2O)n. Их делят на моно-, олиго- и полисахариды.
    1) Моносахариды содержат единственную молекулу сахара, которую невозможно расщепить на более простые. Это кристаллические вещества, сладкие на вкус и хорошо растворимые в воде. Моносахариды принимают активное участие в обмене веществ в клетке и входят в состав сложных углеводов — олигосахаридов и полисахаридов.
    Моносахариды классифицируют по количеству углеродных атомов (C3 — C9), например пентозы (C5) и гексозы (C6). К пентозам относятся рибоза и дезоксирибоза. Рибоза входит в состав РНК и АТФ. Дезоксирибоза является компонентом ДНК. Гексозы (С6Н12О6) — это глюкоза, фруктоза, галактоза и др. Глюкоза (виноградный сахар) встречается во всех организмах, в том числе в крови человека, поскольку является энергетическим резервом. Она входит в состав сахарозы, лактозы, мальтозы, крахмала, целлюлозы и др. Фруктоза (плодовый сахар) в наибольших концентрациях содержится в плодах, меде, корнеплодах сахарной свеклы. Она не только принимает активное участие в процессах обмена веществ, но и входит в состав сахарозы и некоторых полисахаридов, например инсулина.
    2) К олигосахаридам относят углеводы, образованные несколькими остатками моносахаридов. Они в основном также хорошо растворимы в воде и сладки на вкус. В зависимости от количества этих остатков различают дисахариды (два остатка), трисахариды (три) и др.
    К дисахаридам относятся сахароза, лактоза, мальтоза и др. Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) состоит из остатков глюкозы и фруктозы, она встречается в запасающих органах некоторых растений. Особенно много сахарозы в корнеплодах сахарной свеклы и сахарного тростника, откуда их получают промышленным способом. Она служит эталоном сладости углеводов. Лактоза (молочный сахар), образована остатками глюкозы и галактозы, содержится в материнском и коровьем молоке. Мальтоза (солодовый сахар) состоит из двух остатков глюкозы. Она образуется в процессе расщепления полисахаридов в семенах растений и в пищеварительной системе человека, используется при производстве пива.
    3) Полисахариды — это биополимеры, мономерами которых являются остатки моно- или дисахаридов. Большинство полисахаридов нерастворимы в воде и несладкие на вкус. К ним относятся крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин. Крахмал — это белое порошкообразное вещество, не смачиваемое водой, но образующее при заваривании горячей водой взвесь — клейстер. Мономером крахмала является глюкоза (рис. 3). Крахмал — основное запасное вещество растений, которое накапливается в запасающих органах растений. Качественной реакцией на крахмал является реакция с йодом, при которой он окрашивается в сине-фиолетовый цвет.
    Гликоген (животный крахмал) — это запасной полисахарид животных и грибов, который у человека в наибольших количествах накапливается в мышцах и печени. Мономером гликогена является глюкоза. По сравнению с молекулами крахмала молекулы гликогена более разветвлены.
    Целлюлоза, или клетчатка, — основной опорный полисахарид растений. Мономером целлюлозы является глюкоза. Целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений. Целлюлоза является основой древесины, она используется в строительстве, при производстве тканей, бумаги, спирта и многих органических веществ.
    Хитин — это полисахарид, мономером которого является азотсодержащий моносахарид на основе глюкозы. Он входит в состав клеточных стенок грибов и панцирей членистоногих.
     Функции углеводов. Углеводы выполняют в клетке пластическую (строительную), энергетическую, запасающую и опорную функции. Энергетическая ценность расщепления 1 г углеводов составляет 17,2 кДж. Углеводы могут также входить в состав сложных липидов и белков, образуя гликолипиды и гликопротеины, в частности в клеточных мембранах.

    Липиды

    Липиды — это разнородная в химическом отношении группа низкомолекулярных веществ с гидрофобными свойствами. Данные вещества нерастворимы в воде, образуют в ней эмульсии, но при этом хорошо растворяются в органических растворителях. Липиды маслянисты на ощупь, многие из них оставляют на бумаге характерные невысыхающие следы.
    В зависимости от строения молекулы липиды делят на простые и сложные. К простым липидам относятся нейтральные липиды (жиры), воски, стерины и стероиды. Сложные липиды содержат и другой, нелипидный компонент. Наиболее важными из них являются фосфолипиды и гликолипиды.
     Жиры являются производными трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Среди жирных кислот есть как насыщенные, так и ненасыщенные, то есть содержащие двойные связи.
    Из насыщенных жирных кислот чаще всего встречаются пальмитиновая и стеариновая, а из ненасыщенных — олеиновая. Некоторые ненасыщенные жирные кислоты не синтезируются в организме человека или синтезируются в недостаточном количестве, и поэтому являются незаменимыми. Остатки глицерина образуют гидрофильные «головки», а остатки жирных кислот — «хвосты». Жиры растений большей частью содержат ненасыщенные жирные кислоты, вследствие чего они являются жидкими и называются маслами. Масла содержатся в семенах многих растений, таких как подсолнечник, соя, рапс и др.
    Воски — это сложные смеси жирных кислот и жирных спиртов. У растений они образуют пленку на поверхности листа, которая защищает от испарения, проникновения возбудителей заболеваний и т. п. У ряда животных они также покрывают тело или служат для построения сот.
    К стеринам относятся такой липид, как витамин D, и холестерол — обязательный компонент клеточных мембран, а к стероидам — половые гормоны: эстрадиол, тестостерон и др.
    Фосфолипиды, помимо остатков глицерина и жирных кислот, содержат остаток ортофосфорной кислоты. Они входят в состав клеточных мембран и обеспечивают их барьерные свойства.
    Гликолипиды также являются компонентами мембран, но их содержание там невелико. Нелипидной частью гликолипидов являются углеводы.
     Функции липидов. Липиды выполняют в клетке пластическую (строительную), энергетическую, запасающую, защитную и регуляторную функции. При расщеплении 1 г липидов выделяется 38,9 кДж энергии. Они откладываются в запас в различных органах растений и животных. Подкожная жировая клетчатка защищает внутренние органы животных от переохлаждения или перегревания, от ударов, а у водных животных — еще и повышает плавучесть. Регуляторная функция липидов связана с тем, что некоторые из них являются гормонами.

    Белки

     Белки — это высокомолекулярные соединения, биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты, связанные пептидными связями. Аминокислотой называют органическое соединение, имеющее аминогруппу, карбоксильную группу и радикал. В состав белка могут входить 20 аминокислот, которые различаются радикалами. Аминокислоты делят на заменимые и незаменимые.
     Заменимые аминокислоты, образуются в организме человека в необходимом количестве, а незаменимые должны поступать с пищей, но могут частично синтезироваться микроорганизмами кишечника. Полностью незаменимых аминокислот насчитывается 8: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин.
    Последовательность из двух аминокислот, связанных пептидными связями, называется дипептидом, из трех — трипептидом и т. д. Среди пептидов встречаются такие важные соединения, как гормоны (окситоцин, вазопрессин), антибиотики и др. Цепочка из более чем двадцати аминокислот называется полипептидом, а полипептиды, содержащие более 60 аминокислотных остатков, — это белки.
    Уровни структурной организации белка. Белки могут иметь первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры. Третичная структура характерна для большинства белков организма, например миоглобина мышц.
    По форме молекулы различают фибриллярные и глобулярные белки. Первые из них вытянуты, как, например, коллаген соединительной ткани или кератины волос и ногтей. Глобулярные же белки имеют форму клубка (глобулы), как миоглобин мышц.
    Простые и сложные белки. Простые белки состоят только из аминокислот, тогда как сложные белки (липопротеины, хромопротеины, гликопротеины, нуклеопротеины и др.) содержат белковую и небелковую части. Хромопротеины содержат окрашенную небелковую часть. К ним относятся гемоглобин, миоглобин, хлорофилл, цитохромы и др. Небелковой частью липопротеинов является липид, а гликопротеинов — углевод. Как липопротеины, так и гликопротеины входят в состав клеточных мембран. Нуклеопротеины представляют собой комплексы белков и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Они выполняют важнейшие функции в процессах хранения и передачи наследственной информации.
    Свойства белков. Многие белки хорошо растворимы в воде, однако есть среди них и такие, которые растворяются только в растворах солей, щелочей, кислот или органических растворителях. Структура молекулы белка и его функциональная активность зависят от условий окружающей среды. Утрата белковой молекулой своей структуры, вплоть до первичной, называется денатурацией. Она происходит вследствие изменения температуры, рН, атмосферного давления, под действием кислот, щелочей, солей тяжелых металлов, органических растворителей и т. п. Обратный процесс восстановления вторичной и более высоких структур называется ренатурацией, однако он не всегда возможен. Полное разрушение белковой молекулы называется деструкцией.
     Функции белков. Белки выполняют в клетке ряд функций: пластическую (строительную), каталитическую (ферментативную), энергетическую, сигнальную (рецепторную), сократительную (двигательную), транспортную, защитную, регуляторную и запасающую.
    Энергетическая ценность 1 г белка составляет 17,2 кДж. Белки-рецепторы мембран принимают активное участие в восприятии сигналов окружающей среды и их передаче по клетке. Без белков невозможно движение клеток и организмов в целом, так как они составляют основу жгутиков и ресничек, а также обеспечивают сокращение мышц и перемещение внутриклеточных компонентов. В крови человека и многих животных белок гемоглобин переносит кислород и часть углекислого газа, другие белки транспортируют ионы и электроны. Защитная роль белков связана, в первую очередь, с иммунитетом, поскольку белок интерферон способен уничтожать многие вирусы, а белки-антитела подавляют развитие бактерий и иных чужеродных агентов. Среди белков и пептидов немало гормонов, например, гормон поджелудочной железы инсулин, регулирующий концентрацию глюкозы в крови. У некоторых организмов белки могут откладываться в запас, как в семенах бобовых, или белки куриного яйца.

     Нуклеиновые кислоты

    Нуклеиновые кислоты — это биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. В настоящее время известно два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК).
    Нуклеотид образован азотистым основанием, остатком сахара-пентозы и остатком ортофосфорной кислоты. Особенности нуклеотидов в основном определяются азотистыми основаниями, входящими в их состав, поэтому даже условно нуклеотиды обозначаются по первым буквам их названий. В состав нуклеотидов могут входить пять азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), урацил (У) и цитозин (Ц). Пентозы нуклеотидов — рибоза и дезоксирибоза — определяют, какой нуклеотид будет образован — рибонуклеотид или дезоксирибонуклеотид. Рибонуклеотиды являются мономерами РНК, могут выступать в качестве сигнальных молекул (цАМФ) и входить в состав макроэргических соединений, например АТФ, и коферментов, таких как НАДФН + Н+, НАДН + Н+, ФАДН2 и др., а дезоксирибонуклеотиды входят в состав ДНК.
     Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — двухцепочечный биополимер, мономерами которого являются дезоксирибонуклеотиды. В состав дезоксирибонуклеотидов входят только четыре азотистых основания из пяти возможных — аде-нин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц), а также остатки дезоксирибозы и ортофосфорной кислоты. Нуклеотиды в цепи ДНК соединяются между собой через остатки ортофосфорной кислоты, образуя фосфодиэфирную связь. При образовании двухцепочечной молекулы азотистые основания направлены вовнутрь молекулы. Однако соединение цепей ДНК происходит не случайным образом — азотистые основания разных цепей соединяются между собой водородными связями по принципу комплементарности: аденин соединяется с тимином двумя водородными связями (А=Т), а гуанин с цитозином — тремя (Г^Ц) (рис. 14). Для нее были установлены правила Чаргаффа.
    Структура ДНК была расшифрована Ф. Криком и Д. Уотсоном. Согласно их модели третичная структура молекулы ДНК представляет собой правозакрученную двойную спираль. Расстояние между нуклеотидами в цепи ДНК равно 0,34 нм.
    Основной функцией ДНК является хранение и передача наследственной информации, которая записана в виде последовательностей нуклеотидов.
    ДНК эукариотических клеток сосредоточена в ядре, митохондриях и пластидах, а прокариотических — находится прямо в цитоплазме. Ядерная ДНК является основой хромосом, она представлена незамкнутыми молекулами. ДНК митохондрий, пластид и прокариот имеет кольцевую форму.
    Рибонуклеиновая кислота (РНК) — биополимер, мономерами которого являются рибонуклеотиды. Они содержат также четыре азотистых основания — аденин (А), урацил (У), гуанин (Г) и цитозин (Ц), отличаясь тем самым от ДНК по одному из оснований (вместо тимина в РНК встречается урацил). Остаток сахара-пентозы в рибонуклеотидах представлен рибозой. РНК — в основном одноцепочечные молекулы, за исключением некоторых вирусных. Выделяют три основных типа РНК: информационные, или матричные (иРНК, мРНК), рибосомальные (рРНК) и транспортные (тРНК). Все они образуются в процессе транскрипции — переписывания с молекул ДНК.
     иРНК составляют наименьшую фракцию РНК в клетке (2—4 %). Они являются матрицами для синтеза полипептидных цепей. Информация о структуре белка записана в них в виде последовательностей нуклеотидов, причем каждую аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов — кодон.
     рРНК представляют собой наиболее многочисленный тип РНК в клетке (до 80 °%). Они образуются в ядрышках и входят в состав клеточных органоидов — рибосом.
     тРНК — наименьшие из молекул РНК, так как содержат всего 73—85 нуклеотидов. Их доля от общего количества РНК клетки составляет около 16 °%. Функция тРНК — транспорт аминокислот к месту синтеза белка (на рибосомы). Вторичная структура молекулы тРНК напоминает листок клевера. На одном из концов молекулы находится участок для прикрепления аминокислоты, а в одной из петель — триплет нуклеотидов, комплементарный кодону иРНК и определяющий, какую именно аминокислоту будет переносить тРНК — антикодон (рис. 16).
    Все типы РНК принимают активное участие в процессе реализации наследственной информации, которая с ДНК переписывается на иРНК, а на последней осуществляется синтез белка. тРНК в процессе синтеза белка доставляет аминокислоты к рибосомам, а рРНК входит в состав непосредственно рибосом.
    Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — это нуклеотид, содержащий, помимо азотистого основания аденина и остатка рибозы, три остатка фосфорной кислоты. Связи между остатками фосфорной кислоты — макроэргические (при расщеплении выделяется 42 кДж/ моль энергии, тогда как стандартная химическая связь при расщеплении дает 12 кДж/моль).
    При необходимости макроэргическая связь АТФ расщепляется с образованием аденозиндифосфорной кислоты (АДФ), фосфорного остатка и выделением энергии:
    АТФ + Н2О > АДФ + H3PO4 + 42 кДж.
    АДФ также может расщепляться с образованием АМФ (аденозинмонофосфорной кислоты) и остатка фосфорной кислоты:
     АДФ + Н2О > АМФ + H3PO4 + 42 кДж.
    В процессе энергетического обмена (при дыхании, брожении), а также в процессе фотосинтеза АДФ присоединяет фосфорный остаток и превращается в АТФ. Реакция восстановления АТФ называется фосфорилированием. АТФ является универсальным источником энергии для всех процессов жизнедеятельности живых организмов.
    Это конспект по теме «Химический состав клетки». Выберите дальнейшие действия:
    Перейти к следующему конспекту: 
    Вернуться к списку конспектов по Биологии.
    Проверить знания по Биологии.

  2. XOTUNE Ответить

    Элементы
    %
    Значение
    Макроэлементы
    Кислород, углерод, водород, азот
    До 98
    Содержатся во всех органических веществах и воде.
    Кальций
    2 – 3
    Составной компонент оболочки у растений, в животном организме находится в составе костей и зубов, принимает активное участие в свёртываемости крови.
    Фосфор
    1
    Содержится в нуклеиновых кислотах, ферментах, костной ткани и зубной эмали.
    Микроэлементы
    Сера
    0,2 – 0,3
    Является основой белков, ферментов и витаминов.
    Калий
    0,2 – 0,3
    Обеспечивает передачу нервных импульсов, активирует синтез белка, процессы фотосинтеза и роста.
    Хлор
    0,2
    Один из компонентов желудочного сока, провокатор ферментов.
    Йод
    0,1
    Принимает активное участие в обменных процессах, компонент гормона щитовидной железы.
    Натрий
    0,1
    Обеспечивает передачу импульсов в нервной системе, поддерживает постоянное давление внутри клетки, провоцирует синтез гормонов.
    Магний
    0,07
    Составной элемент хлорофилла, костной ткани и зубов, провоцирует синтез ДНК и процессы теплоотдачи.
    Железо
    0,01
    Составная часть гемоглобина, хрусталика, роговицы, синтезирует хлорофилл. Транспортирует кислород по организму.
    Ультрамикроэлементы
    Медь
    < 0,01 Составная часть процессов кровообразования, фотосинтеза, ускоряет внутриклеточные процессы окисления. Марганец < 0,01 Активизирует фотосинтез, участвует в кровообразовании, обеспечивает высокую урожайность. Фтор < 0,01 Составная часть зубной эмали. Бор < 0,01 Регулирует рост растений.

  3. Dorad Ответить

    Химический состав клетки тесно связан с особенностями строения и функционирования этой элементарной и функциональной единицы живого. Как и в морфологическом отношении, наиболее общим и универсальным для клеток представителей всех царств является химический состав протопласта. Последний содержит около 80% воды, 10% органических веществ и 1% солей. Ведущую роль в образовании протопласта среди них имеют, прежде всего, белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы.
    По составу химических элементов протопласт чрезвычайно сложен. В нем содержатся вещества как с небольшим молекулярным весом так, так и вещества с крупной молекулой. 80% веса протопласта составляют высоко молекулярные вещества и лишь 30% приходится на низкомолекулярные соединения. В то же время на каждую макромолекулу приходятся сотни, а на каждую крупную макромолекулы тысячи и десятки тысяч молекул.
    В состав любой клетки входят более 60 элементов периодической таблицы Менделеева.
    По частоте встречаемости элементы можно поделить на три группы:
    Основные элементы. Это углерод (С), водород (Н), азот (N), кислород (О). Их содержание в клетке превышает 97%. Они входят в состав всех органических веществ (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот) и составляют их основу.
    Макроэлементы. К ним относятся железо (Fе), сера (S), кальций (Са), калий (К), натрий (Na), фосфор (Р), хлор (Сl). На долю макроэлементов приходится около 2%. Они входят в состав многих органических и неорганических веществ.
    Микроэлементы. Имеют самое большое разнообразие (их более 50-ти), но в клетке даже взятые все вместе они менее 1 %. Микроэлементы в чрезвычайно малых количествах входят в состав многих ферментов, гормонов или специфичных тканей, но определяют их свойства. Так, фтор (F), входит в состав зубной эмали, укрепляя ее. Йод (I) участвует в строении гормонащитовидной железы тироксина, магний (Мg) входит в состав хлорофилла растительной клетки, медь (Сu) и селен (Sе) встречаются в ферментах, защищающих клетки от мутаций, цинк (Zn) связан с процессами памяти (см. приложение № 20).
    Все клетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов сходны по химическому составу, что свидетельствует о единстве органического мира.

    Содержание химических элементов в клетке

    Элементы Количество (в %):
    Кислород 65-75
    Кальций 0.04-2.00
    Углерод 15-16
    Магний 0.02-0,03
    Водород 8-10
    Натрий 0,02-0,03
    Азот 1.5-3,0
    Железо 0.01 -0,015
    Фосфор 0,2-1,0
    Цинк 0,0003
    Калий 0,15-0,4
    Медь 0.0002
    Сера 0,15-0.2
    Йод 0.0001
    Хлор 0,05-0,1
    Фтор 0,0001
    В таблице приведены данные об атомном составе клеток. Из 109 элементов периодической системы Менделеева в клетках обнаружено значительное их большинство. Таким образом, в клетке нет каких-нибудь особенных элементов, характерных только для живой природы. Это указывает на связь и единство живой и неживой природы. На атомном уровне различий между химическим составом органического и неорганического мира нет. Различия обнаруживаются на более высоком уровне организации – молекулярном.

  4. yopik Ответить

    В клетках разных организмов обнаружено около 70 элементов периодической системы элементов Д. И. Менделеева, но лишь 24 из них имеют вполне установленное значение и встречаются постоянно во всех типах клеток.
    Наибольший удельный вес в элементном составе клетки приходится на кислород, углерод, водород и азот. Это так называемые основные или биогенные элементы. На долю этих элементов приходится более 95 % массы клеток, причем их относительное содержание в живом веществе гораздо выше, чем в земной коре. Жизненно важными являются также кальций, фосфор, сера, калий, хлор, натрий, магний, йод и железо. Их содержание в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Перечисленные элементы составляют группу макроэлементов.
    Другие химические элементы: медь, марганец, молибден, кобальт, цинк, бор, фтор, хром, селен, алюминий, йод, железо, кремний — содержатся в исключительно малых количествах (менее 0,01 % массы клеток). Они относятся к группе микроэлементов.
    Процентное содержание в организме того или иного элемента никоим образом не характеризует степень его важности и необходимости в организме. Так, например, многие микроэлементы входят в состав различных биологически активных веществ — ферментов, витаминов (кобальт входит в состав витамина B12), гормонов (йод входит в состав тироксина);оказывают влияние на рост и развитие организмов (цинк, марганец, медь), кроветворение (железо, медь), процессы клеточного дыхания (медь, цинк) и т. д. Содержание и значение для жизнедеятельности клеток и организма в целом различных химических элементов приведено в таблице:
    Важнейшие химические элементы клетки
    Элемент
    Символ
    Примерное содержание, %
    Значение для клетки и организма
    Кислород
    O
    62
    Входит в состав воды и органических веществ; участвует в клеточном дыхании
    Углерод
    C
    20
    Входит в состав всех органических веществ
    Водород
    H
    10
    Входит в состав воды и органических веществ; участвует в процессах преобразования энергии
    Азот
    N
    3
    Входит в состав аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, АТФ, хлорофилла, витаминов
    Кальций
    Ca
    2,5
    Входит в состав клеточной стенки у растений, костей и зубов, повышает свертывание крови и сократимость мышечных волокон
    Фосфор
    P
    1,0
    Входит в состав костной ткани и зубной эмали, нуклеиновых кислот, АТФ, некоторых ферментов
    Сера
    S
    0,25
    Входит в состав аминокислот (цистеин, цистин и метионин), некоторых витаминов, участвует в образовании дисульфидных связей при образовании третичной структуры белков
    Калий
    K
    0,25
    Содержится в клетке только в виде ионов, активирует ферменты белкового синтеза, обуславливает нормальный ритм сердечной деятельности, участвует в процессах фотосинтеза, генерации биоэлектрических потенциалов
    Хлор
    Cl
    0,2
    Преобладает отрицательный ион в организме животных. Компонент соляной кислоты в желудочном соке
    Натрий
    Na
    0,1
    Содержится в клетке только в виде ионов, обуславливает нормальный рит сердечной деятельности, влияет на синтез гормонов
    Магний
    Mg
    0,07
    Входит в состав молекул хлорофилла, а также костей и зубов, активирует энергетический обмен и синтез ДНК
    Йод
    I
    0,01
    Входит в состав гормонов щитовидной железы
    Железо
    Fe
    Следы
    Входит в состав многих ферментов, гемоглобина и миоглобина, участвует в биосинтезе хлорофилла, в транспорте электронов, в процессах дыхания и фотосинтеза
    Медь
    Cu
    Следы
    Входит в состав гемоцианинов у беспозвоночных, в состав некоторых ферментов, участвует в процессах кроветворения, фотосинтеза, синтеза гемоглобина
    Марганец
    Mn
    Следы
    Входит в состав или повышает активность некоторых ферментов, участвует в развитии костей, ассимиляции азота и процессе фотосинтеза
    Молибден
    Mo
    Следы
    Входит в состав некоторых ферментов (нитратредуктаза), участвует в процессах связывания атмосферного азота клубеньковыми бактериями
    Кобальт
    Co
    Следы
    Входит в состав витамина B12, участвует в фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями
    Бор
    B
    Следы
    Влияет на ростовые процессы растений, активирует восстановительные ферменты дыхания
    Цинк
    Zn
    Следы
    Входит в состав некоторых ферментов, расщепляющих полипептиды, участвует в синтезе растительных гормонов (ауксинов) и гликолизе
    Фтор
    F
    Следы
    Входит в состав эмали зубов и костей

  5. babniq Ответить

    Первое наблюдение клетки: Р. Гук (Англия, 1665 г.).
    Клеточная теория — одна из важнейших биологических теорий, являющаяся обобщением огромного количества данных, согласно которой жизнь существует только в форме клеток и их совокупностей.
    Впервые клеточную теорию предложил Г. Шванн (Германия, 1839 г.); ее дальнейшие разработки: Р. Вирхов (Германия, 1858 г.), И. Чистяков (Россия, 1874 г.), Э. Страсбургер (Польша, 1875 г.) и др.
    ¦ Основные положения современной клеточной теории:
    ¦ клетка — элементарная (наименьшая) структурная, функциональная и генетическая единица всех живых организмов, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению;
    ¦ клетки живых организмов сходны по строению, химическому составу и основным проявлениям жизнедеятельности;
    ¦ размножение клеток происходит путем их деления; каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
    ¦ клетки специализируются по функциям; структура и функции клеток взаимосвязаны. В многоклеточном организме клетки образуют ткани, из которых строятся органы, системы органов и весь организм, функционирующий как единое целое благодаря нервной и гуморальной регуляции.

    Содержание и роль химических элементов в клетке

    ? Основные элементы: кислород О (примерно 62% массы клетки), углерод С (20%), водород Н (10%), азот N (3,5%); они входят в состав всех органических веществ.
    ? Макроэлементы — элементы с содержанием более 0,01% массы клетки: кальций, фосфор, сера, калий, натрий, магний, хлор.
    Элемент
    Содержание в клетке, свойства и роль
    Са (2,5%)
    Входит в состав клеточной стенки растений, костной ткани, зубной эмали, известкового скелета животных; Са** усиливает работу сердца, участвует в процессах сокращения мышц и свертывания крови
    Р (1,0%)
    Входит в состав ДНК, РНК, АТФ, ряда ферментов, костной ткани, зубной эмали
    S (0,25%)
    Входит в состав важнейших аминокислот и белков
    К (0,25%)
    Входит в состав хлорофилла, зубов, костей и некоторых ферментов; повышает активность ферментов; К+ поддерживает разность потенциалов в клетке, участвует в передаче нервных импульсов, уменьшает силу сердечных сокращений
    Na (0,10%)
    Поддерживает нормальный ритм сердечной деятельности и щелочно-кислотное равновесие;  Na+ участвует в передаче нервных импульсов
    Mg (0,07%
    Входит в состав хлорофилла, некоторых ферментов, костной ткани, зубной эмали, активизирует синтез ДНК
    ? Микроэлементы — элементы с содержанием не более 0,01% массы клетки (Fe, Сu и др., см. таблицу), входящие в состав гормонов, витаминов, дыхательных ферментов. Недостаток любого из них вызывает серьезные нарушения в обмене веществ.
    Элемент
    Содержание в клетке, свойства и роль
    Fe
    Входит в состав гемоглобина и миоглобина, многих ферментов, участвует в процессах дыхания и фотосинтеза
    I
    Входит в состав гормона щитовидной железы
    F
    Входит в состав зубной эмали и костной ткани
    Cu
    Входит в состав гормона поджелудочной железы, ферментов, необходимых для фотосинтеза, кроветворения, синтеза гемоглобина
    Mn
    Входит в состав ферментов, необходим для развития костей
    Mo
    Входит в состав некоторых ферментов, участвует в фиксации азота клубеньковыми бактериями
    Co
    Входит в состав витамина В|2, участвует в развитии эритроцитов и фиксации азота клубеньковыми бактериями
    Zn
    Входит в состав некоторых ферментов; необходим для синтеза фитогормонов
    В
    Влияет на процессы роста растений
    ? Ультрамикроэлементы (Se, V, Ag, Au и др.) имеют концентрации менее 10-12%. Например, элементы Ag, Au входят в состав волос.
    ? Ионы Н2РO4, НPО42- необходимы для синтеза АТФ, эти же ионы и ионы С1—, НСO3 , SO4 ” и др. участвуют в поддержке pH клетки, активации ферментов и т.д.

    Вода и ее роль в организме

    ? Основные свойства воды:
    ¦ малые размеры молекул;
    ¦ их полярность;
    ¦ способность молекул соединяться друг с другом водородными связями;
    ¦ высокие удельная теплоемкость и теплопроводность;
    ¦ высокая удельная теплота парообразования;
    ¦ высокое поверхностное натяжение.
    ? Основные функции воды в организме:
    ¦ вода — универсальный растворитель для полярных веществ,
    ¦ регулирует тепловой режим клетки,
    ¦ выполняет транспортную функцию (обеспечивает поступление веществ в клетку, их передвижение в клетке и выделение из клетки),
    ¦ выполняет метаболическую функцию (является средой для протекания всех биохимических реакций, сама участвует в реакции гидролиза и многих других реакциях, является источником кислорода и водорода при фотосинтезе и т.д.),
    ¦ выполняет структурную функцию (обеспечивает упругость и тургор клеток, т.е. их напряженное состояние, обусловленное внутриклеточным давлением; у некоторых животных является гидростатическим скелетом),
    ¦ регулирует осмотическое давление в клетке,
    ¦ связанная вода образует сольватные оболочки вокруг белковых молекул, и др.
    Содержание воды в клетках
    %
    Мышечные клетки
    76
    Клетки эмбриона
    95
    Клетки нервной ткани
    85
    Клетки жировой ткани
    40
    Клетки костной ткани
    50
    Клетки зубной эмали
    10
    Связанная вода
    5

    Органические вещества клетки. Общая характеристика

    Биополимеры — высокомолекулярные (относительная молекулярная масса 103 — 10-4) органические соединения, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев мономеров.
    Биополимеры составляют до 90% сухого вещества клетки.
    ¦Важнейшие классы органических соединений, составляющих молекулярную основу любой живой клетки:
    ¦ белки,
    ¦ липиды,
    ¦ углеводы,
    ¦ нуклеиновые кислоты.
    (Свойства этих классов соединений рассмотрены ниже). В клетках растений преобладают углеводы, в клетках животных — белки.
    ? Аминокислоты — низкомолекулярные органические соединения,
    содержащие одну или две карбоксильные (-СООН) и одну или две аминную (-NH2) группы (обладающие соответственно кислотными и щелочными свойствами), причем карбоксильная и аминная группы связаны с одним и тем же атомом углерода.
    ¦ Аминокислоты — амфотерные соединения (проявляют свойства и кислот, и оснований).
    ?Пептиды — это органические молекулы, образующиеся при взаимодействии аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой аминокислоты.
    ? Пептидная связь — связь -CO-NH-.
    Белки — природные высокомолекулярные органические соединения (полипептиды), молекулы которых образованы аминокислотными остатками (в количестве от 50 до нескольких тысяч).
    ¦ В состав белков входит только 20 видов аминокислот (из 150 видов, существующих в природе).
    ¦ Белки составляют Ю-18% от общей массы клетки.
    Уровни структурной организации белков:
    ¦ первичная структура белка определяется последовательностью соединения аминокислот, закодированной в ДНК, и обусловлена пептидными связями;
    ¦ вторичная структура (спираль) возникает из-за образования водородных связей между СО- и NH- -группами, расположенными на соседних витках (такую структуру имеют фибриноген, миозин, актин)
    ;
    ¦ третичная структура (глобула) стабилизируется гидрофобными, ковалентными дисульфидными (-S-S-), ионными и водородными связями (эта структура характерна для многих бел ков-ферментов);
    ¦ четвертичная структура — комплекс, образованный двумя, тремя, четырьмя и более белковыми молекулами, обладающими третичной структурой, за счет возникновения водородных, ионных и гидрофобных связей между ними; характерна для высокоспециализированных белков (пример — гемоглобин).
    ? Простые и сложные белки:
    ¦ в состав простых белков (протеинов) входят только аминокислоты; к ним относятся многие ферменты;
    ¦ сложные белки (протеиды) — белки, содержащие, помимо аминокислот, нуклеиновые кислоты (нуклеопротеиды), липиды (липопротеиды), углеводы (гликопротенды) и др.
    ? Основные свойства белков: гидрофильность (водорасгво-римость), видовая специфичность, химическая активность, способность денатурировать и ре натур ировать, изменять конфигурацию молекул под действием факторов среды.
    Денатурация белка — утрата белковой молекулой своей структурной организации при воздействии химических веществ (кислот, щелочей, спиртов, солей и т.д.) и/или физических факторов (высокой температуры и/или давления, ионизирующих излучений и др.) вследствие разрушения водородных и ионных связей, поддерживающих вторичную, третичную и четвертичную структуры белка.
    Ренатурация белка — процесс восстановления структуры белка после прекращения действия денатурирующего фактора, если его действие не привело к нарушению первичной структуры белка.
    ? Функции белков:
    ¦ структурная, или строительная (входят в состав клеточных мембран, хрящей, сухожилий, волос, когтей, перьев и т.д.);
    ¦ каталитическая, или ферментативная (ускоряют протекание химических реакций в клетке);
    ¦ транспортная (участвуют в транспорте веществ через клеточные мембраны, ряд белков присоединяет и переносит с потоками крови различные вещества по организму);
    ¦ двигательная (являются прямыми участниками механизма сокращения мышц и внутриклеточных сокращений);
    ¦ защитная (входят в состав кожи позвоночных и антител, связывающих инородные белки; участвуют в свертывании крови при кровотечениях и т.д.);
    ¦ запасающая (некоторые белки запасают необходимые организму вещества; например, миоглобин содержит запас кислорода в мышцах позвоночных);
    ¦ энергетическая (служат источником энергии: I г дает 17,6 кДж);
    ¦регуляторная (белки-гормоны поддерживают постоянные концентрации веществ в клетках и в крови, участвуют в обеспечении роста, размножения и других процессов);
    ¦ сигнальная, или рецепторная (ответственны за распознавание «своих» и «чужих» клеток, являются важнейшей составной частью рецепторов).
    ? Примеры белков: актин я миозин (основные компоненты волокон поперечнополосатых мышц), гемоглобин (переносит кислород и углекислый газ), кератин (структурный белок волос, когтей, перьев, рогов), эластин (эластичный компонент соединительной ткани связок, стенок кровеносных сосудов), коллаген (компонент кожи и соединительной ткани костей, хрящей и сухожилий), амилаза (превращает крахмал в глюкозу) и др.

    Ферменты (энзимы)

    Ферменты (или энзимы) — это имеющие белковую природу биологические катализаторы, т.е. избирательно действующие органические вещества, в тысячи раз (при температуре порядка 37^10 °С) ускоряющие протекание биохимических реакций в клетке.
    ¦ Многие ферменты находятся на мембранах клеток, митохондрий и т.д. и участвуют в транспорте веществ.
    ? Структура ферментов. Молекулы ферментов содержат:
    ¦ белковый компонент (апоферменг);
    ¦ сложное небелковое органическое соединение (кофермент) -только у двухкомпонентных ферментов, или ионы металлов (кофактор);
    ¦ активный центр (один или несколько) — функциональная группа (например, -ОН), отдельная аминокислота или кофермент, обеспечивающие специфичность действия фермента за счет тесного, многоточечного контакта между молекулой фермента и определенного специфического вещества (субстрата);
    ¦ регуляторный центр (один или несколько; у некоторых ферментов), с которым могут связываться молекулы-модуляторы или ингибиторы, регулирующие (модуляторы) или подавляющие (ингибиторы) активность фермента.
    ? Свойства ферментов:
    ¦ специфичность (каждый фермент катализирует только те реакции, в которых участвуют молекулы лишь какого-нибудь одного или нескольких видов);
    ¦ активность только в определенном интервале температур
    (обычно не выше 50 -60 °С , редко до 80-90 °С );
    ¦ для каждого фермента существует свое оптимальное значение pH, при котором этот фермент наиболее активен.
    ? Основные классы ферментов:
    ¦ синтетазы (или лигазы) — катализируют реакции соединения молекул с образованием новых связей С-О, C-S, C-N, С-С {примеры. АТФ-синтетаза, ДНК-полимераза и др.);
    ¦ гидролазы — катализируют реакции расщепления сложных органических веществ до простых путем присоединения молекул воды в месте разрыва химической связи в исходной молекуле (примеры: нуклеазы, расщепляющие нуклеиновые кислоты; амилазы, липазы);
    ¦ изомераты — катализируют превращение одного изомера органического соединения в другой (пример: ДНК-топаизомераза);
    ¦ лиазы — катализируют негидролитическое присоединение к субстрату или отщепление от него группы атомов (пример: декарбоксилаза);
    ¦оксидоредуктазы — катализируют окислительно-восстановительные реакции, осуществляя перенос атомов Н и О или электронов от одного вещества к другому (примеры: ферменты цикла Кребса, тканевого дыхания);
    ¦ трансферазы — катализируют перенос группы атомов (метиль-ной, ацильной, фосфатной или аминогруппы) от одного вещества к другому (пример: фосфотрансфераза).

    Липиды

    ? Липиды — жироподобные органические соединения, представляющие собой сложные эфиры высших карбоновых кислот и трехатомного спирта глицерина или других спиртов.
    ¦ В большинстве клеток содержится от 5 до 15% (по массе сухого вещества) липидов, в клетках подкожной жировой клетчатки — до 90%.
    ? Важнейшие классы липидов:
    ¦ триацилглицеролы (твердые жиры и жидкие масла);
    ¦ фосфолипиды;
    ¦ гликолипиды;
    ¦ терпены (ростовые вещества растений);
    ¦ воски;
    ¦ стероиды.
    ? Основные свойства липидов:
    ¦ из всех биомолекул имеют наименьшую молекулярную массу;
    ¦ в молекулах почти полностью отсутствуют полярные группы;
    ¦ гидрофобны (нерастворимы в воде), но хорошо растворяются в органических растворителях (эфире, бензине, хлороформе);
    ¦ могут образовывать сложные комплексы с белками (липопротеины), углеводами (гликолипиды), остатками фосфорной кислоты (фосфолипиды) и др.
    Функции липидов:
    ¦ структурная, или строительная (фосфолипиды, гликолипиды и липопротеины входят в состав клеточных мембран);
    ¦ энергетическая (служат источником энергии: I г дает 38,9 кДж);
    ¦ запасающая (большая часть энергетических запасов организма хранится в форме липидов);
    ¦ защитная (подкожный и окружающий некоторые органы жировой слой является защитой от механических повреждений; подкожный жир предохраняет от потерь тепла и т.д.);
    ¦ смазывающая и водоотталкивающая (воски покрывают кожу, шерсть, перья);
    ¦ регуляторная (многие гормоны являются производными липоида холестерона, многие липиды — компоненты витаминов)-,
    ¦ метаболическая (липиды — источник метаболической воды).

    Углеводы (сахариды)

    Углеводы — это вещества с общей формулой Си(Н20)„„ где п и ш некоторые целые числа.
    ¦ Углеводороды образуются из неорганических веществ (Н20) и С02) в процессе фотосинтеза, происходящего в хлоропла-стах зеленых растений; являются исходными продуктами биосинтеза других органических веществ в растениях.
    ¦ Содержание углеводов: в растительной клетке — до 85-90% сухого вещества, в животной клетке — примерно 1-2%.
    Классификация углеводов. Углеводы делятся на:
    ¦ моносахариды (или простые сахара), содержащие от 3 (три-озы) до 7 (гептозы) атомов углерода: рибоза, дезоксирибоза (пентозы), глюкоза, фруктоза (гексозы) и др.; они сладкие на вкус, хорошо растворимы в воде, молекулы моносахаридов -альдегидо- или кетоспирты;
    ¦ олигосахариды (содержат от 2 до 10 моносахаридных остатков, соединенных гликозидными — через атом кислорода -связями): мальтоза, лактоза, сахароза и др.; имеют сладкий вкус, хорошо растворимы в воде;
    ¦ полисахариды (высокомолекулярные сахара): целлюлоза, крахмал, гликоген, хитин и др.; они не имеют сладкого вкуса и нерастворимы в воде.
    ? Функции углеводов:
    ¦ энергетическая (глюкоза — главный источник энергии в клетке); при расщеплении 1 г углевода освобождается 17,6 кДж энергии;
    ¦ запасающая (часть энергетических запасов клеток хранится в форме крахмала или гликогена);
    ¦ структурная, или строительная, и защитная (целлюлоза, хитин);
    ¦ метаболическая (моносахариды — исходный продукт для синтеза многих органических веществ клетки).
    Рибоза и дезоксирибоза — пятиуглеродные углеводы (простые сахара), являющиеся составными частями нуклеотидов молекул РНК (рибоза), ДНК (дезоксирибоза) и АТФ (рибоза); в свободном виде не встречаются.
    Глюкоза — моносахарид с 6 атомами углерода, чрезвычайно широко распространенный в природе и являющийся первичным источником энергии в клетке; у растений образуется в результате фотосинтеза; в свободном виде содержится в плодах и цветках растений, в крови, лимфе, тканях мозга; входит в состав сахарозы, лактозы, гликогена, крахмала, целлюлозы и др.
    Гликоген — полисахарид, состоящий примерно из 30 000 остатков глюкозы; содержится в грибах и тканях животных и человека (накапливается в печени и мышцах); участвует в углеродном обмене, является поставщиком глюкозы в кровь.
    Крахмал — смесь двух полисахаридов — амилозы и амилопек-тина; один из важнейших полимеров глюкозы.
    Целлюлоза — углевод, образующийся в растениях в результате полимеризации глюкозы; обладает высокой прочностью, не растворяется в воде, является одним из важнейших компонентов клеточных стенок. Используется для производства бумаги, вискозного шелка, различных тканей.
    Хитин — полисахарид, являющийся основным компонентом наружного покрова членистоногих и входящий в состав клеточных стенок некоторых протистов и грибов; плохо растворим в воде.
    Гепарин — гликопротеин, препятствующий свертыванию крови в кровеносных сосудах и участвующий в регуляции обмена липидов и иммунных реакциях организма.

    Пигменты

    ? Пигменты — это окрашенные соединения в составе раститель-
    ных и животных клеток; вещества, избирательно поглощающие свет определенных диапазонов видимой области спектра.
    ¦ Пигменты являются сложными эфирами хлорофиллиновой кислоты и спиртов (фитола и метанола).
    ¦ Представители пигментов: хлорофиллы a, b, с, d (участвуют в фотосинтезе), ксантофиллы (содержат атомы кислорода), каротины (не содержат атомов кислорода).
    ¦ Пигменты входят в состав различных ферментов, включаются в структуру клеточных мембран.
    ? Функции пигментов:
    ¦ обеспечивают фотосинтез (хлорофиллы);
    ¦ придают окраску организмам;
    ¦ участвуют в дыхании (гемоглобин);
    ¦ играют важную роль в зрении (родопсины);
    * защищают организм от ультрафиолетового излучения (у растений — каротиноиды, у животных — меланин).
    Метки: клетки

  6. the voice of life Ответить

    Сходство в строении и химическом составе у разных клеток свидетельствует о единстве их происхождения. По содержанию элементы, входящие в состав клетки, можно разделить на 3 группы:
    1. Макроэлементы. Они составляют основную массу вещества клетки. На их долю приходится около 99% всей массы клетки. Особенно высока концентрация четырех элементов: кислорода, углерода, азота и водорода (98% всех
    макроэлементов).
    К макроэлементам относят также элементы, содержание которых в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Это, например, такие элементы, как калий, магний, натрий, кальций, железо, сера, фосфор, хлор.
    2.Микроэлементы. К ним относятся преимущественно ионы тяжелых металлов, входящие в состав ферментов, гормонов и других жизненно важных веществ. В организме эти элементы содержатся в очень небольших количествах: от 0,001 до 0,000001%; в числе таких элементов бор, кобальт, медь, молибден, цинк, ванадий, йод, бром и др.
    3. Ультра микроэлементы. Концентрация их не превышает 0,000001%. К ним относятся уран, радий, золото, ртуть, бериллий, цезий, селен и другие редкие элементы.
    Роль ряда ультра микроэлементов в организме еще не уточнена или даже неизвестна (мышьяк). При недостатке этих элементов могут нарушаться обменные процессы. Молекулярный состав клетки сложен и разнороден. Неорганические соединения — вода и минеральные вещества — встречаются также в неживой природе; другие — органические соединения (углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты и др.) — характерны только для живых организмов.
    Минеральные соли.
    Большая часть неорганических веществ в клетке находится в виде солей — либо диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии. Из катионов важны К+ , Na+ , Са2-, Mg2+, а из анионов H2PO4-, Cl-, НС03-.

  7. Fokelv Ответить

    Основные классы, имеющиеся в живых организмах:
    Углеводы. В клетках присутствуют различные их виды — простые сахара и нерастворимые полимеры (целлюлоза). В процентном отношении доля их в сухом веществе растений — до 80%, животных – 20%. Они играют важную роль в жизнеобеспечении клеток:
    Фруктоза и глюкоза (моносахара) – быстро усваиваются организмом, включаются в метаболизм, являются источником энергии.
    Рибоза и дезоксирибоза (моносахара) – один из трех основных компонентов состава ДНК и РНК.
    Лактоза (относится к дисахарам) – синтезируется животным организмом, входит в состав молока млекопитающих.
    Сахароза (дисахарид) – источник энергии, образуется в растениях.
    Мальтоза (дисахарид) – обеспечивает прорастание семян.
    Также, простые сахара выполняют и другие функции: сигнальную, защитную, транспортную.
    Полимерные углеводы – это растворимый в воде гликоген, а также нерастворимые целлюлоза, хитин, крахмал. Они играют важную роль в метаболизме, осуществляют структурную, запасающую, защитную функции.
    Липиды или жиры. Они нерастворимы в воде, но хорошо смешиваются между собой и растворяются в неполярных жидкостях (не имеющих в составе кислород, например – керосин или циклические углеводороды относятся к неполярным растворителям). Липиды необходимы в организме для обеспечения его энергией – при их окислении образуется энергия и вода. Жиры очень энергоэффективны – с помощью выделяющихся при окислении 39 кДж на грамм можно поднять груз весом в 4 тонны на высоту в 1 м. Также, жир обеспечивает защитную и теплоизоляционную функцию – у животных толстый его слой способствует сохранению тепла в холодный сезон. Жироподобные вещества предохраняют от намокания перья водоплавающих птиц, обеспечивают здоровый лоснящийся вид и упругость шерсти животных, выполняют покровную функцию у листьев растений. Некоторые гормоны имеют липидную структуру. Жиры входят в основу структуры мембран.

    Белки или протеины     являются гетерополимерами биогенной структуры. Они состоят из аминокислот, структурными единицами которых являются: аминогруппа, радикал, и карбоксильная группа. Свойства аминокислот и их отличия друг от друга определяют радикалы. За счет амфотерных свойств – могут образовывать между собой связи. Белок может состоять из нескольких или сотен аминокислот. Всего в структуру белков входят 20 аминокислот, их комбинации определяют разнообразие форм и свойств протеинов. Около десятка аминокислот относятся к незаменимым – они не синтезируются в животном организме и их поступление обеспечивается за счет растительной пищи. В ЖКТ белки расщепляются на отдельные мономеры, используемые для синтеза собственных белков.
    Структурные особенности белков:
    первичная структура – аминокислотная цепочка;
    вторичная – скрученная в спираль цепочка, где образуются между витками водородные связи;
    третичная – спираль или несколько их, свернутые в глобулу и соединенные слабыми связями;
    четвертичная существует не у всех белков. Это несколько глобул, соединенных нековалентными связями.

    Прочность структур может нарушаться, а затем восстанавливаться, при этом белок временно теряет свои характерные свойства и биологическую активность. Необратимым является только разрушение первичной структуры.
    Белки выполняют в клетке множество функций:
    ускорение химических реакций (ферментативная или каталитическая функция, причем каждый из них отвечает за конкретную единственную реакцию);
    транспортная – перенос ионов, кислорода, жирных кислот сквозь клеточные мембраны;
    защитная – такие белки крови как фибрин и фибриноген, присутствуют в плазме крови в неактивном виде,в месте ранений под действием кислорода образуют тромбы. Антитела — обеспечивают иммунитет.
    структурная – пептиды входят частично или являются основой клеточных мембран, сухожилий и других соединительных тканей, волос, шерсти, копыт и ногтей, крыльев и внешних покровов. Актин и миозин обеспечивают сократительную активность мышц;
    регуляторная – белки-гормоны обеспечивают гуморальную регуляцию;
    энергетическая – во время отсутствия питательных веществ организм начинает расщеплять собственные белки, нарушая процесс собственной жизнедеятельности. Именно поэтому после длительного голода организм не всегда может восстановиться без врачебной помощи.
    Нуклеиновые кислоты. Их существует 2 – ДНК и РНК. РНК бывает нескольких видов – информационная, транспортная, рибосомная. Открыты щвейцарцем Ф. Фишером в конце 19-го века.
    ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота. Содержится в ядре, пластидах и митохондриях. Структурно является линейным полимером, образующим двойную спираль из комплементарных цепочек нуклеотидов. Представление о ее пространственной структуре было создано в в 1953 г американцами Д. Уотсоном и Ф. Криком.
    Мономерные ее единицы –нуклеотиды, имеющие принципиально общую структуру из:
    фосфат-группы;
    дезоксирибозы;
    азотистого основания (принадлежащие к группе пуриновых – аденин, гуанин, пиримидиновых – тимин и цитозин.)
    В структуре полимерной молекулы нуклеотиды объединены попарно и комплементарно, что обусловлено разным количеством водородных связей: аденин+тимин – две, гуанин+цитозин – водородных связей три.
    Порядок расположения нуклеотидов кодирует структурные последовательности аминокислот белковых молекул. Мутацией называются изменения порядка нуклеотидов, так как будут кодироваться белковые молекулы другой структуры.
    РНК – рибонуклеиновая кислота. Структурными особенностями ее отличия от ДНК являются:
    вместо тиминового нуклеотида – урациловый;
    рибоза вместо дезоксирибозы.
    Транспортная РНК – это полимерная цепочка, которая в плоскости свернута в виде листочка клевера, основной ее функцией является доставка аминокислоты к рибосомам.
    Матричная (информационная) РНК постоянно образуется в ядре, комплементарно какому-либо участку ДНК. Это — структурная матрица, на основе ее строения на рибосоме будет собираться белковая молекула. От всего содержания молекул РНК этот тип составляет 5%.
    Рибосомная – отвечает за процесс составления молекулы белка. Синтезируется на ядрышке. Ее в клетке 85%.
    АТФ – аденозинтрифосфорная кислота. Это нуклеотид, содержащий:
    3 остатка фосфорной кислоты;
    аденин;
    рибозу.

  8. trikc tv Ответить

    К этой группе веществ относятся жиры и фосфолипиды. Первые — основной источник энергии. Они также могут накапливаться в качестве запасных веществ на случай голодания организма. Вторые служат основной составляющей клеточных мембран.

    Углеводы

    Самым распространенным веществом этой группы является глюкоза. Она и подобные ей простые углеводы выполняют энергетическую функцию. Также к углеводам относятся полисахариды, молекулы которых состоят из тысяч объединенных молекул – моносахаридов. Они в основном выполняют структурную роль, входя в состав мембран. Основные полисахариды растительных клеток — это крахмал и целлюлоза, животных — гликоген.

    Нуклеиновые кислоты

    В эту группу химических соединений входят ДНК, РНК и АТФ.

    ДНК

    Это вещество выполняет важнейшую функцию — оно отвечает за хранение и наследственную передачу генетической информации. ДНК находится в хромосомах ядра. Макромолекулы этого вещества образуются из нуклеотидов, которые, в свою очередь, состоят из азотистого основания, представленного пуринами и пиримидинами, углеводородом и остатками фосфорной кислоты. Они бывают четырех видов: адениловые, гуаниловые, тимидиловые и цитидиловые. Название нуклеотида зависит от того, какие пурины входят в его состав, это может быть аденин, гуанин, тимин и цитозин. Молекула ДНК имеет форму двух цепочек, закрученных в спираль.

    РНК

    Данное соединение выполняет функцию реализации информации, которая находится в ДНК, через синтез белков, состав которых зашифрован. Это вещество очень похоже на описанную выше нуклеиновую кислоту. Основным их отличием является то, что РНК состоит из одной цепочки, а не двух. Также в состав нуклеотидов РНК входит азотистое основание урацил вместо тимина и рибоза. Поэтому данное вещество формируется из таких нуклеотидов, как адениловый, гуаниловый, уридиловый и цитидиловый.

    АТФ

    Любая энергия, полученная растительными клетками в процессе фотосинтеза или животными вследствие окисления жиров и углеводов, запасается в конечном счете в АТФ, из которой клетка получает ее, когда это нужно.

  10. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *