Какие химические элементы входят в состав клетки?

11 ответов на вопрос “Какие химические элементы входят в состав клетки?”

hacker_boy 06-04-2019 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
Akira 06-04-2019 Ответить

Калий широко распространен в природе, его содержание в литосфере составляет около 2,5% по массе. Он входит в состав слюд и полевых шпатов. Калий накапливается в магматических процессах, проходящих в кислых магмах, после чего кристаллизуется в граниты и другие породы.
Данный химический элемент слабо мигрирует на земной поверхности, при выветривании горных пород он частично переходит в воды, где захватывается организмами и поглощается глинами. Воды рек бедны калием, в океан он поступает в меньшем количестве, чем натрий. В океане калий поглощают организмы, он входит в состав донного ила.
Растения получают калий из почвы, это один из важнейших биогенных элементов. Суточная потребность в калии взрослого человека составляет 2-3 г. Калий сосредоточен главным образом в клетках, во внеклеточной среде его намного меньше.

Физические и химические свойства

Калий — очень мягкий металл, его без труда можно разрезать ножом. У него объемно-центрированная кубическая кристаллическая решетка. Химическая активность этого элемента выше, чем у других металлов. Она обусловлена удаленностью единственного валентного электрона атома калия от ядра.
Калий быстро окисляется на воздухе, особенно во влажном, поэтому его хранят в бензине, минеральном масле или керосине. Этот металл очень энергично реагирует с водой, выделяя водород, иногда данная реакция сопровождается взрывом. Он медленно растворяется в аммиаке, получаемый при этом синий раствор является сильным восстановителем.
При комнатной температуре калий вступает в реакцию с галогенами, при слабом нагревании — с серой, при более сильном — с теллуром и селеном. При температуре выше 200°С в атмосфере водорода он образует гидрид, который самовоспламеняется на воздухе. Калий не взаимодействует с азотом даже при нагревании под давлением, но под воздействием электрического разряда образует нитрид и азид калия. Присутствие калия определяют по фиолетовому окрашиванию пламени.

Получение и применение

В промышленности калий получают в результате обменных реакций между металлическим натрием и гидроксидом или хлоридом калия. Иногда используют нагревание смеси хлорида калия с алюминием и известью до 200°С.
Главный потребитель солей калия — сельское хозяйство, этот химический элемент входят в состав калийных удобрений. Сплавы калия с натрием используются в ядерных реакторах в качестве теплоносителя, а также как восстановители в производстве титана. Из металлического калия готовят перекись, предназначенную для регенерации кислорода в подводных лодках.
Bufym 06-04-2019 Ответить

Неудивительно, что элементы О, С, Н, N относятся к биогенным, ведь именно они образуют все органические и многие неорганические вещества. Невозможно представить белки, жиры, углеводы или нукленовые кислоты без этих важнейших для организма составляющих.
Функция этих элементов определила их высокое содержание в организме. На их долю в совокупности приходится 98% от всей сухой массы тела. В чем еще может проявляться активность этих ферментов?
Кислород. Его содержание в клетке около 62% от общей сухой массы. Функции: построение органических и неорганических веществ, участие в цепи дыхания;
Углерод. Его содержание достигает 20%. Основная функция: входит в состав всех органических соединений;
Водород. Его концентрация принимает значение в 10%. Кроме того, что этот элемент является составляющей органических веществ и воды, он также учавствует в преобразованиях энергии;
Азот. Количество не превышает 3-5%. Его основная роль – это образование аминокислот, нуклеиновых кислот, АТФ, многих витаминов, гемоглобина, гемоцианина, хлорофилла.
Вот какие химические элементы входят в состав клетки и образуют большинство необходимых для нормальной жизнедеятельности веществ.

Значение макроэлементов

Макроэлементы также помогут подсказать, какие химические элементы входят в состав клетки. Из курса биологии становится понятно, что, кроме основных, 2% сухой массы составляют другие составляющие периодической таблицы. И к макроэлементам относятся те из них, содержание которых не ниже 0,01%. Их основные функции представлены в виде таблицы.
Элемент
Содержание в %
Функции
Кальций (Са)
2,5
Отвечает за сокращение мышечных волокон, входит в состав пектина, костей и зубов. Усиливает свертываемость крови.
Фосфор (Р)
1
Входит в состав важнейшего источника энергии – АТФ.
Сера (S)
0,25
Участвует в образовании дисульфидных мостиков при сворачивании белка в третичную структуру. Входит в состав цистеина и метионина, некоторых витаминов.
Калий (К)
0,25
Ионы калия участвуют в активном транспорте клетки, а также влияют на потенциал мембраны.
Хлор
0,2
Главный анион организма
Натрий (Na)
0,1
Аналог калия, участвующий в тех же процессах.
Магний (Mg)
0,07
Ионы магния – это регуляторы процесса репликации ДНК. В центре молекулы хлорофилла также распологается атом магния.
Железо
0,01
Участвует в транспорте электронов по ЭТЦ дыхания и фотосинтеза, является структурным звеном миоглобина, гемоглобина и многих ферментов.
Надеемся, из перечисленного несложно определить, какие химические элементы входят в состав клетки и относятся к макроэлементам.

Микроэлементы

Есть и такие составляющие клетки, без которых организм не может нормально функционировать, однако их содержание всегда меньше 0,01%. Давайте определим, какие химические элементы входят в состав клетки и относятся к группе микроэлементов.
Элемент
Содержание в %
Функции
Цинк (Zn)
0,003
Входит в состав ферментов ДНК- и РНК-полимераз, а также многих гормонов (например, инсулин).
Медь (Cu)
0,002
Участвует в процессах фотосинтеза, синтеза гемоглобина, входит в состав гемоцианина и некоторых ферментов.
Йод (I)
0,001
Является структурной составляющей гормонов Т3 и Т4 щитовидной железы
Марганец (Mn)
менее 0,001
Входит в состав ферментов, костей. Участвует в азотфиксации у бактерий
Бор (В)
менее 0,001
Влияет на процесс роста растений.
Фтор (F)
0,0001
Входит в состав костей и эмали зубов.

Органические и неорганические вещества

Кроме перечисленных, еще какие химические элементы входят в состав клетки? Ответы можно найти, просто изучив строение большинства веществ организма. Среди них выделяют молекулы органического и неорганического происхождения, и каждая из этих групп имеет в составе фиксированный набор элементов.Основные классы органических веществ – это белки, нуклеиновые кислоты, жиры и углеводы. Они построены полностью из основных биогенных элементов: скелет молекулы всегда образован углеродом, а водород, кислород и азот входят в состав радикалов. У животных доминирующим классом являются белки, а у растений – полисахариды.
Неорганические вещества – это все минеральные соли и, конечно же, вода. Среди всей неорганики в клетке больше всего Н2О, в которой растворены остальные вещества.
Все сказанное выше поможет вам определить, какие химические элементы входят в состав клетки, и их функции в организме больше не будут для вас загадкой.
Источник: fb.ru
Vulkis 06-04-2019 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.
Ferdin 06-04-2019 Ответить

Ваше имя (обязательно)
Ваш e-mail (обязательно)
Тема
Сообщение
Пожаловаться ^Ў
Проблемы
Информация невернаОпечатки, неверная орфография и пунктуацияИнформация потеряла актуальностьНедостаточно информации по темеИнформация на странице повторяетсяЧасть текста на страницы не интереснаИзображения не соответствуют текстуСтраница плохо оформленаСтраница долго загружаетсяДругие проблемы
Комментарий
Клетка – элементарная единица жизни на Земле. Она обладает всеми признаками живого организма: растет, размножается, обменивается с окружающей средой веществами и энергией, реагирует на внешние раздражители. Начало биологической эволюции связано с появлением на Земле клеточных форм жизни. Одноклеточные организмы представляют собой существующие отдельно друг от друга клетки. Тело всех многоклеточных – животных и растений – построено из большего или меньшего числа клеток, которые являются своего рода блоками, составляющими сложный организм. Независимо от того, представляет ли собой клетка целостную живую систему – отдельный организм или составляет лишь его часть, она наделена набором признаков и свойств, общим для всех клеток.

Химический состав клетки

В клетках обнаружено около 60 элементов периодической системы Менделеева, встречающихся и в неживой природе. Это одно из доказательств общности живой и неживой природы. В живых организмах наиболее распространены водород, кислород, углерод и азот, которые составляют около 98% массы клеток. Такое обусловлено особенностями химических свойств водорода, кислорода, углерода и азота, вследствие чего они оказались наиболее подходящими для образования молекул, выполняющих биологические функции. Эти четыре элемента способны образовывать очень прочные ковалентные связи посредством спаривания электронов, принадлежащих двум атомам. Ковалентно связанные атомы углерода могут формировать каркасы бесчисленного множества различных органических молекул. Поскольку атомы углерода легко образуют ковалентные связи с кислородом, водородом, азотом, а также с серой, органические молекулы достигают исключительной сложности и разнообразия строения.
Кроме четырех основных элементов в клетке в заметных количествах (10ые и 100ые доли процента) содержатся железо, калий, натрий, кальций, магний, хлор, фосфор и сера. Все остальные элементы (цинк, медь, йод, фтор, кобальт, марганец и др.) находятся в клетке в очень малых количествах и поэтому называются микроэлементами.
Химические элементы входят в состав неорганических и органических соединений. К неорганическим соединениям относятся вода, минеральные соли, диоксид углерода, кислоты и основания. Органические соединения – это белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры (липиды) и липоиды. Кроме кислорода, водорода, углерода и азота в их состав могут входить другие элементы. Некоторые белки содержат серу. Составной частью нуклеиновых кислот является фосфор. Молекула гемоглобина включает железо, магний участвует в построении молекулы хлорофилла. Микроэлементы, несмотря на крайне низкое содержание в живых организмах, играют важную роль в процессах жизнедеятельности. Йод входит в состав гормона щитовидной железы – тироксина, кобальт – в состав витамина В12 гормон островковой части поджелудочной железы – инсулин – содержит цинк. У некоторых рыб место железа в молекулах пигментов, переносящих кислород, занимает медь.
Неорганические вещества

Вода
Н2О – самое распространенное соединение в живых организмах. Содержание ее в разных клетках колеблется в довольно широких пределах: от 10% в эмали зубов до 98% в теле медузы, но среднем она составляет около 80% массы тела. Исключительно важная роль воды в обеспечении процессов жизнедеятельности обусловлена ее физико-химическими свойствами. Полярность молекул и способность образовывать водородные связи делают воду хорошим растворителем для огромного количества веществ. Большинство химических реакций, протекающих в клетке, может происходить только в водном растворе. Вода участвует и во многих химических превращениях.
Общее число водородных связей между молекулами воды изменяется в зависимости от t°. При t° таяния льда разрушается примерно 15% водородных связей, при t° 40°С – половина. При переходе в газообразное состояние разрушаются все водородные связи. Этим объясняется высокая удельная теплоемкость воды. При изменении t° внешней среды вода поглощает или выделяет теплоту вследствие разрыва или новообразования водородных связей. Таким путем колебания t° внутри клетки оказываются меньшими, чем в окружающей среде. Высокая теплота испарения лежит в основе эффективного механизма теплоотдачи у растений и животных.
Вода как растворитель принимает участие в явлениях осмоса, играющего важную роль в жизнедеятельности клетки организма. Осмосом называют проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор какого-либо вещества. Полупроницаемыми называются мембраны, которые пропускают молекулы растворителя, но не пропускают молекулы (или ионы) растворенного вещества. Следовательно, осмос – односторонняя диффузия молекул воды в направлении раствора.
Минеральные соли

Большая часть неорганических в-в клетки находится в виде солей в диссоциированном, либо в твердом состоянии. Концентрация катионов и анионов в клетке и в окружающей ее среде неодинакова. В клетке содержится довольно много К и очень много Nа. Во внеклеточной среде, например в плазме крови, в морской воде, наоборот, много натрия и мало калия. Раздражимость клетки зависит от соотношения концентраций ионов Na+, K+, Ca2+, Mg2+. В тканях многоклеточных животных К входит в состав многоклеточного вещества, обеспечивающего сцепленность клеток и упорядоченное их расположение. От концентрации солей в большой мере зависят осмотическое давление в клетке и ее буферные свойства. Буферностью называется способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию ее содержимого на постоянном уровне. Буферность внутри клетки обеспечивается главным образом ионами Н2РО4 и НРО42-. Во внеклеточных жидкостях и в крови роль буфера играют Н2СО3 и НСО3—. Анионы связывают ионы Н и гидроксид-ионы (ОН—), благодаря чему реакция внутри клетки внеклеточных жидкостей практически не меняется. Нерастворимые минеральные соли (например, фосфорнокислый Са) обеспечивает прочность костной ткани позвоночных и раковин моллюсков.

Органические вещества клетки

Белки
Среди органических веществ клетки белки стоят на первом месте как по количеству (10 – 12% от общей массы клетки), так и по значению. Белки представляют собой высокомолекулярные полимеры (с молекулярной массой от 6000 до 1 млн. и выше), мономерами которых являются аминокислоты. Живыми организмами используется 20 аминокислот, хотя их существует значительно больше. В состав любой аминокислоты входит аминогруппа (-NH2), обладающая основными свойствами, и карбоксильная группа (-СООН), имеющая кислотные свойства. Две аминокислоты соединяются в одну молекулу путем установления связи HN-CO с выделением молекулы воды. Связь между аминогруппой одной аминокислоты и карбоксилом другой называется пептидной. Белки представляют собой полипептиды, содержащие десятки и сотни аминокислот. Молекулы различных белков отличаются друг от друга молекулярной массой, числом, составом аминокислот и последовательностью расположения их в полипептидной цепи. Понятно поэтому, что белки отличаются огромным разнообразием, их количество у всех видов живых организмов оценивается числом 1010 – 1012.
Цепь аминокислотных звеньев, соединенных ковалентное пептидными связями в определенной последовательности, называется первичной структурой белка. В клетках белки имеют вид спирально закрученных волокон или шариков (глобул). Это объясняется тем, что в природном белке полипептидная цепочка уложена строго определенным образом в зависимости от химического строения входящих в ее состав аминокислот.

Вначале полипептидная цепь сворачивается в спираль. Между атомами соседних витков возникает притяжение и образуются водородные связи, в частности, между NH- и СО- группами, расположенными на соседних витках. Цепочка аминокислот, закрученная в виде спирали, образует вторичную структуру белка. В результате дальнейшей укладки спирали возникает специфичная для каждого белка конфигурация, называемая третичной структурой. Третичная структура обусловлена действием сил сцепления между гидрофобными радикалами, имеющимися у некоторых аминокислот, и ковалентными связями между SH- группами аминокислоты цистеина (S-S- связи). Количество аминокислот гидрофобными радикалами и цистеина, а также порядок их расположения в полипептидной цепочке специфичны для каждого белка. Следовательно, особенности третичной структуры белка определяются его первичной структурой. Биологическую активность белок проявляет только в виде третичной структуры. Поэтому замена даже одной аминокислоты в полипептидной цепочке может привести к изменению конфигурации белка и к снижению или утрате его биологической активности.
В некоторых случаях белковые молекулы объединяются друг с другом и могут выполнять свою функцию только в виде комплексов. Так, гемоглобин – это комплекс из четырех молекул и только в такой форме способен присоединять и транспортировать О. подобные агрегаты представляют собой четвертичную структуру белка. По своему составу белки делятся на два основных класса – простые и сложные. Простые белки состоят только из аминокислот нуклеиновые кислоты (нуклеотиды), липиды (липопротеиды), Ме (металлопротеиды), Р (фосфопротеиды).
Функции белков в клетке чрезвычайно многообразны. Одна из важнейших – строительная функция: белки участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внутриклеточных структур. Исключительно важное значение имеет ферментативная (каталитическая) роль белков. Ферменты ускоряют химические реакции, протекающие в клетке, в 10ки и 100ни миллионов раз. Двигательная функция обеспечивается специальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех видах движений, к которым способны клетки и организмы: мерцание ресничек и биение жгутиков у простейших, сокращение мышц у животных, движение листьев у растений и др. Транспортная функция белков заключается в присоединении химических элементов (например, гемоглобин присоединяет О) или биологически активных веществ (гормонов) и переносе их к тканям и органам тела. Защитная функция выражается в форме выработки особых белков, называемых антителами, в ответ на проникновение в организм чужеродных белков или клеток. Антитела связывают и обезвреживают чужеродные вещества. Белки играют немаловажную роль как источники энергии. При полном расщеплении 1г. белков выделяется 17,6 кДж (~4,2 ккал).

Углеводы

Углеводы, или сахариды – органические вещества с общей формулой (СН2О)n. У большинства углеводов число атомов Н вдвое больше числа атомов О, как в молекулах воды. Поэтому эти вещества и были названы углеводами. В живой клетке углеводы находятся в количествах, не превышающих 1-2, иногда 5% (в печени, в мышцах). Наиболее богаты углеводами растительные клетки, где их содержание достигает в некоторых случаях 90% от массы сухого вещества (семена, клубни картофеля и т.д.).
Углеводы бывают простые и сложные. Простые углеводы называются моносахаридами. В зависимости от числа атомов углевода в молекуле моносахариды называются триозами, тетрозами, пентозами или гексозами. Из шести углеродных моносахаридов – гексоз – наиболее важное значение имеют глюкоза, фруктоза и галактоза. Глюкоза содержится в крови (0,1-0,12%). Пентозы рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ. Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, такое соединение называется дисахаридом. Пищевой сахар, получаемый из тростника или сахарной свеклы, состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы, молочный сахар – из глюкозы и галактозы.
Сложные углеводы, образованные многими моносахаридами, называются полисахаридами. Мономером таких полисахаридов, как крахмал, гликоген, целлюлоза, является глюкоза. Углеводы выполняют две основные функции: строительную и энергетическую. Целлюлоза образует стенки растительных клеток. Сложный полисахарид хитин служит главным структурным компонентом наружного скелета членистоногих. Строительную функцию хитин выполняет и у грибов. Углеводы играют роль основного источника энергии в клетке. В процессе окисления 1 г. углеводов освобождается 17,6 кДж (~4,2 ккал). Крахмал у растений и гликоген у животных откладываются в клетках и служат энергетическим резервом.

Нуклеиновые кислоты

Значение нуклеиновых кислот в клетке очень велико. Особенности их химического строения обеспечивают возможность хранения, переноса и передачи по наследству дочерним клеткам информации о структуре белковых молекул, которые синтезируются в каждой ткани на определенном этапе индивидуального развития. Поскольку большинство свойств и признаков клеток обусловлено белками, то понятно, что стабильность нуклеиновых кислот – важнейшее условие нормальной жизнедеятельности клеток и целых организмов. Любые изменения структуры клеток или активности физиологических процессов в них, влияя, таким образом, на жизнедеятельность. Изучение структуры нуклеиновых кислот имеет исключительно важное значение для понимания наследования признаков у организмов и закономерностей функционирования, как отдельных клеток, так и клеточных систем – тканей и органов.
Существуют 2 типа нуклеиновых кислот – ДНК и РНК. ДНК – полимер, состоящий из двух нуклеотидных спиралей, заключенных так, что образуется двойная спираль. Мономеры молекул ДНК представляют собой нуклеотиды, состоящие из азотистого основания (аденина, тимина, гуанина или цитозина), углевода (дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты. Азотистые основания в молекуле ДНК соединены между собой неодинаковым количеством Н-связей и располагаются попарно: аденин (А) всегда против тимина (Т), гуанин (Г) против цитозина (Ц).
Нуклеотиды соединены друг с другом не случайно, а избирательно. Способность к избирательному взаимодействию аденина с тимином и гуанина с цитозином называется комплементарностью. Комплементарное взаимодействие определенных нуклеотидов объясняется особенностями пространственного расположения атомов в их молекулах, которые позволяют им сближаться и образовывать Н-связи. В полинуклеотидной цепочке соседние нуклеотиды связаны между собой через сахар (дезоксирибозу) и остаток фосфорной кислоты. РНК так же, как и ДНК, представляет собой полимер, мономерами которого являются нуклеотиды. Азотистые основания трех нуклеотидов те же самые, что входят в состав ДНК (А, Г, Ц); четвертое – урацил (У) – присутствует в молекуле РНК вместо тимина. Нуклеотиды РНК отличаются от нуклеотидов ДНК и по строению входящего в их состав углевода (рибоза вместо дизоксирибозы).
В цепочке РНК нуклеотиды соединяются путем образования ковалентных связей между рибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого. По структуре различаются двух цепочечные РНК. Двух цепочечные РНК являются хранителями генетической информации у ряда вирусов, т.е. выполняют у них функции хромосом. Одно цепочечные РНК осуществляют перенос информации о структуре белков от хромосомы к месту их синтеза и участвуют в синтезе белков.
Существует несколько видов одно цепочечной РНК. Их названия обусловлены выполняемой функцией или местом нахождения в клетке. Большую часть РНК цитоплазмы (до 80-90%) составляет рибосомальная РНК (рРНК), содержащаяся в рибосомах. Молекулы рРНК относительно невелики и состоят в среднем из 10 нуклеотидов. Другой вид РНК (иРНК), переносящие к рибосомам информацию о последовательности аминокислот в белках, которые должны синтезироваться. Размер этих РНК зависит от длины участка ДНК, на котором они были синтезированы. Транспортные РНК выполняют несколько функций. Они доставляют аминокислоты к месту синтеза белка, «узнают» (по принципу комплементарности) триплет и РНК, соответствующий переносимой аминокислоте, осуществляют точную ориентацию аминокислоты на рибосоме.

Жиры и липиды

Жиры представляют собой соединения жирных высокомолекулярных кислот и трехатомного спирта глицерина. Жиры не растворяются в воде – они гидрофобны. В клетке всегда есть и другие сложные гидрофобные жироподобные вещества, называемые липоидами. Одна из основных функций жиров – энергетическая. В ходе расщепления 1 г. жиров до СО2 и Н2О освобождается большое количество энергии – 38,9 кДж (~9,3 ккал). Содержание жира в клетке колеблется в пределах 5-15% от массы сухого вещества. В клетках живой ткани количество жира возрастает до 90%. Главная функция жиров в животном (и отчасти — растительном) мире — запасающая.
При полном окислении 1 г жира (до углекислого газа и воды) выделяется около 9 ккал энергии. (1 ккал = 1000 кал; калория (кал, cal) — внесистемная единица количества работы и энергии, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 мл воды на 1 °C при стандартном атмосферном давлении 101,325 кПа; 1 ккал = 4,19 кДж). При окислении (в организме) 1 г белков или углеводов выделяется только около 4 ккал/г. У самых разных водных организмов — от одноклеточных диатомовых водорослей до гигантских акул — жир случит «поплавком», уменьшая среднюю плотность тела. Плотность животных жиров составляет около 0,91-0,95 г/см?. Плотность костной ткани позвоночных близка к 1,7-1.8 г/см?, а средняя плотность большинства других тканей близка к 1 г/см?. Понятно, что жира нужно довольно много, чтобы «уравновесить» тяжелый скелет.
Жиры и липиды выполняют и строительную функцию: они входят в состав клеточных мембран. Благодаря плохой теплопроводности жир способен к защитной функции. У некоторых животных (тюлени, киты) он откладывается в подкожной жировой ткани, образуя слой толщиной до 1 м. Образование некоторых липоидов предшествует синтезу ряда гормонов. Следовательно, этим веществам присуща и функция регуляции обменных процессов.

Источники

http://biofile.ru/bio/19351.html
https://ru.wikipedia.org/wiki/Химическая_организация_клетки
http://biologiya.net/obshhaya-biologiya/uchenie-o-kletke/xim-sostav-kletki.html
Burihelm 06-04-2019 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
0,10
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
0,01
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

Читать далее

< Клеточная теория. Основные положения Функции воды и других неорганических веществ в клетке >
Anayamath 06-04-2019 Ответить

Химический состав клеток
Макроэлементы, их роль в клетке. 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 клегок.
Наибольший
удельный вес в элементном составе клетки приходится на кислород,
углерод, водород и азот. Это так называемые основные, или биогенные,
элементы. Атомы этих элементов образуют молекулы всех органических
веществ клеток; на их долю приходится более 95% массы клеток, причем
относительное содержание элементов в живом веществе намного выше, чем в
земной коре. К главным элементам органических молекул относятся также
фосфор и сера.
Жизненно важными являются, кроме того, кальций,
магний, калий, натрий и хлор (в клетках животных) , входящие в состав
клетки в виде ионов. Их содержание в клетке исчисляется десятыми и
сотыми долями процента. Перечисленные элементы составляют группу
макроэлементов.
Ионы кальция принимают участие в регуляции ряда
клеточных процессов, в том числе мышечного сокращения и других
двигательных функций, а также в свертывании крови. Нерастворимые соли
кальция участвуют в формировании костей и зубов, карбонат кальция — в
образовании раковин моллюсков, укреплении оболочек клеток некоторых
видов растений. Концентрация ионов магния важна для поддержания
целостности и функционирования рибосом. Кроме того, магний входит в
состав хлорофилла и поддерживает нормальную работу митохондрий.
Ионы
калия и натрия участвуют в поддержании определенной ионной силы и
создании буферной среды, регулируют осмотическое давление в клетке,
обусловливают нормальный ритм сердечной деятельности, обеспечивают
передачу нервного импульса. Хлор в виде анионов участвует в создании
солевой среды животных организмов (для растений хлор является
микроэлементом) и, кроме того, иногда входит в состав органических
соединений.
Микроэлементы, их роль в клетке. Другие химические
элементы — медь, марганец, железо, кобальт, цинк, а также (для некоторых
организмов) бор, фтор, хром, селен, алюминий, кремний, молибден и иод
—- содержатся в небольших количествах (не более 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. Кобальт, например,
входит в состав витамина В12, иод — в состав гормонов тироксина и
тиронина, а медь — в состав ферментов, катализирующих
окислительно-восстановительные процессы; кроме того, медь участвует в
переносе кислорода в тканях моллюсков. Железо является составной частью
комплексов, выполняющих ряд жизненно важных функций. К ним относятся,
например, гем гемоглобина, некоторые ферменты и переносчики электронов
(цитохром С) .
Значительное число ферментов с разнообразным механизмом действия содержат ионы цинка, марганца, кобальта и молибдена.
Кремний
встречается у диатомовых водорослей, хвощей, губок и моллюсков. В
хрящах и связках позвоночных животных его содержание может достигать
нескольких сотых долей процента.
Бор влияет на рост растений, фтор входит в состав эмали зубов и костей.
Anayamath 06-04-2019 Ответить

Есть элементы, которые входят в состав ВСЕХ клеток. И вообще почти всех органических молекул. Это водород, углерод, кислород и азот.
В некоторые специфические структуры, или в клетки некоторых тканей, входят и другие элементы. Скажем, распределение потенциалов регулируется натриево-калиевым балансом, и этими же элементами (ионами натрия и калия) обеспечивается передача нервного импульса. Солевой баланс организма поддерживается хлором, который органимзм получает с солью. В состав эритроцитов входит железо (у некоторых глубоководных организмов вместо железа – медь, поэтому кровь у них голубая), а в состав хлорофилла – магний. Энергетика каждой клетки – это аденозиновые кислоты, куда входит фосфор. Фосфор и кальций входят в состав костей и зубной эмали. В состав зубной эмали входит и фтор (правда, эмаль не имеет клеточной структуры).
Некоторые функции щитовидной железы регулируются йодом, для нормальной работы печени, селезёнки, семенников, той же щитовидной железы нужны цинк и селен, в состав некоторых аминокислот (из которых строятся все клеточные белки) входит сера. В клетках некоторых злаков (рис, в частности) содержится кремний.
В свёкле и в рыжих муравьях содержится марганец (влияет на кроветворение и на функции половых желёз), а в перьях птиц и в рогах некоторых животных присутствует никель.
naivete alive 06-04-2019 Ответить

Клетки живых организмов по своему химическому составу значительно отличаются от окружающей их неживой среды и по структуре химических соединений, и по набору и содержанию химических элементов. Всего в живых организмах присутствует (обнаружено на сегодняшний день) около 90 химических элементов, которые, в зависимости от их содержания, разделяют на 3 основных группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.

Макроэлементы.

Макроэлементы в значительных количествах представлены в живых организмах, начиная от сотых долей процента до десятков процентов. Если содержание какого-либо химического вещества в организме превышает 0.005% от массы тела, такое вещество относят к макроэлементам. Они входят в состав основных тканей: крови, костей и мышц. К ним относятся, например, следующие химические элементы: водород, кислород, углерод, азот, фосфор, сера, натрий, кальций, калий, хлор. Макроэлементы в сумме составляют около 99% от массы живых клеток, причем большая часть (98%) приходится именно на водород, кислород, углерод и азот.
В таблице ниже представлены основные макроэлементы в организме:
Элемент
Символ
Главные макроэлементы (99.3 % всех атомов)
Водород
H (63%)
Кислород
O (26%)
Углерод
C (9%)
Азот
N (1 %)
Другие макроэлементы (0.7 % всех атомов)
Кальций
Ca
Фосфор
P
Калий
K
Сера
S
Натрий
Na
Хлор
Cl
Магний
Mg
Для всех четырех самых распространенных в живых организмах элементов (это водород, кислород, углерод, азот, как было сказано ранее) характерно одно общее свойство. Этим элементам не хватает одного или нескольких электронов на внешней орбите для образования стабильных электронных связей. Так, атому водорода для образования стабильной электронной связи не хватает одного электрона на внешней орбите, атомам кислорода, азота и углерода — двух, трех и четырех электронов соответственно. В связи с этим, эти химические элементы легко образуют ковалентные связи за счет спаривания электронов, и могут легко взаимодействовать друг с другом, заполняя свои внешние электронные оболочки. Кроме этого, кислород, углерод и азот могут образовывать не только одинарные, но и двойные связи. В результате чего существенно увеличивается количество химических соединений, которые могут образовываться из этих элементов.
Кроме того, углерод, водород и кислород — наиболее легкие среди элементов, способных образовывать ковалентные связи. Поэтому они оказались наиболее подходящими для образования соединений, входящих в состав живой материи. Необходимо отметить отдельно еще одно важное свойство атомов углерода — способность образовывать ковалентные связи сразу с четырьмя другими атомами углерода. Благодаря этой способности создаются каркасы из огромного количества разнообразных органических молекул.

Микроэлементы.

Хотя содержание микроэлементов не превышает 0,005% для каждого отдельного элемента, а в сумме они составляют всего лишь около 1% массы клеток, микроэлементы необходимы для жизнедеятельности организмов. При их отсутствии или недостаточном содержании могут возникать различные заболевания. Многие микроэлементы входят в состав небелковых групп ферментов и необходимы для осуществления их каталитической функции.
Например, железо является составной частью гема, который входит в состав цитохромов, являющихся компонентами цепи переноса электронов, и гемоглобина — белка, который обеспечивает транспорт кислорода от легких к тканям. Дефицит железа в организме человека вызывает развитие анемии. А недостаток йода, входящего в состав гормона щитовидной железы — тироксина, приводит к возникновению заболеваний, связанных с недостаточностью этого гормона, таких как эндемический зоб или кретинизм.
Примеры микроэлементов представлены в таблице ниже:
Элемент
Символ
Микроэлементы (менее 0.01% всех атомов)
Железо
Fe
Йод
I
Медь
Cu
Цинк
Zn
Марганец
Mn
Кобальт
Co
Хром
Cr
Селен
Se
Молибден
Mo
Фтор
F
Олово
Sn
Кремний
Si
Ванадий
V

Ультрамикроэлементы.

В состав группы ультрамикроэлементов входят элементы, содержание которых в организме крайне мало (менее 10-12 %). К ним относятся бром, золото, селен, серебро, ванадий и многие другие элементы. Большинство из них также необходимы для нормального функционирования живых организмов. Например, нехватка селена может привести к возникновению раковых заболеваний, а недостаток бора — причина некоторых заболеваний у растений. Многие элементы этой группы также, как и микроэлементы, входят в состав ферментов.
Перейти к оглавлению.

Читайте также:

Изменчивость
Возникновение жизни на Земле
Границы биосферы
Основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина
Рэйн 06-04-2019 Ответить

Клетка
С
точки зрения концепции живых систем по
А. Ленинджеру.
Живая
клетка – это способная к саморегуляции
и самовоспроизведению изотермическая
система органических молекул, извлекающая
энергию и ресурсы из окружающей среды.
В
клетке протекает большое количество
последовательных реакций, скорость
которых регулируется самой клеткой.
Клетка
поддерживает себя в стационарном
динамическом состоянии, далеком от
равновесия с окружающей средой.
Клетки
функционируют по принципу минимального
расхода компонентов и процессов.
Т.о.
клетка – элементарная живая открытая
система, способная к самостоятельному
существованию, воспроизведению и
развитию. Она является элементарной
структурно-функциональной единицей
всех живых организмов.
Химический состав клеток. Из
110 элементов периодической системы
Менделеева в организме человека
обнаружено 86 постоянно присутствующих.
25 из них необходимы для нормальной
жизнедеятельности, причем 18 из них
необходимы абсолютно, а 7 – полезны. В
соответствии с процентным содержанием
в клетке химические элементы делят на
три группы:
Макроэлементы
Основные элементы (органогены) –
водород, углерод, кислород, азот. Их
концентрация: 98 – 99,9 %. Они являются
универсальными компонентами органических
соединений клетки.
Микроэлементы
– натрий, магний, фосфор, сера, хлор,
калий, кальций, железо. Их концентрация
0,1%.
Ультрамикроэлементы
– бор, кремний, ванадий, марганец,
кобальт, медь, цинк, молибден, селен,
йод, бром, фтор. Они влияют на обмен
веществ. Их отсутствие является причиной
заболеваний (цинк – сахарный диабет,
иод – эндемический зоб, железо –
злокачественная анемия и т.д.).
Современной
медицине известны факты отрицательного
взаимодействия витаминов и минералов:
Цинк
снижает усвоение меди и конкурирует
за усвоение с железом и кальцием; (а
дефицит цинка вызывает ослабление
иммунной системы, ряд патологических
состояний со стороны желез внутренней
секреции).
Кальций
и железо снижают усвоение марганца;
Витамин Е плохо
совмещается с железом, а витамин С – с
витаминами группы В.
Положительное
взаимовлияние:
Витамин
Е и селен, а также кальций и витамин К
действуют синергично;
Для
усвоения кальция необходим витамин Д;
Медь способствует
усвоению и повышает эффективность
использования железа в организме.

Неорганические компоненты клетки.

Вода
– важнейшая составная часть клетки,
универсальная дисперсионная среда
живой материи. Активные клетки наземных
организмов состоят на 60 – 95% из воды. В
покоящихся клетках и тканях (семена,
споры) воды 10 – 20%. Вода в клетке находится
в двух формах – свободной и связанной
с клеточными коллоидами. Свободная вода
является растворителем и дисперсионной
средой коллоидной системы протоплазмы.
Ее 95%. Связанная вода (4 – 5 %) всей воды
клетки образует непрочные водородные
и гидроксильные связи с белками.

Свойства воды:

Вода
– естественный растворитель для
минеральных ионов и других веществ.
Вода
– дисперсионная фаза коллоидной системы
протоплазмы.
Вода
является средой для реакций метаболизма
клетки, т.к. физиологические процессы
происходят в исключительно водной
среде. Обеспечивает реакции гидролиза,
гидратации, набухания.
Участвует
во многих ферментативных реакциях
клетки и образуется в процессе обмена
веществ.
Вода – источник
ионов водорода при фотосинтезе у
растений.

Биологическое значение воды:

Большинство
биохимических реакций идет только в
водном растворе, многие вещества
поступают и выводятся из клеток в
растворенном виде. Это характеризует
транспортную функцию воды.
Вода
обеспечивает реакции гидролиза –
расщепление белков, жиров, углеводов
под действием воды.
Благодаря
большой теплоте испарения происходит
охлаждение организма. Например,
потоотделение у человека или транспирация
у растений.
Большая
теплоемкость и теплопроводность воды
способствует равномерному распределению
тепла в клетке.
Благодаря
силам адгезии (вода – почва) и когезии
(вода – вода) вода обладает свойством
капиллярности.
Несжимаемость
воды определяет напряженное состояние
клеточных стенок (тургор), гидростатический
скелет у круглых червей.
Blackbearer 06-04-2019 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-.

Какие химические элементы входят в состав клетки?

11 ответов на вопрос “Какие химические элементы входят в состав клетки?”

Добавить ответ Отменить ответ