Клетка
клетках в относительно большом количестве, другие - в малом (см. таблицу
ниже).
Содержание химических элементов в клетке
|Элементы |Количество (в %) |Элементы |Количество (в %) |
|Кислород |65 - 70 |Кальций |0,04 - 2,00 |
|Углерод |15 - 18 |Магний |0,02 - 0,03 |
|Водород |8 - 10 |Натрий |0,02 - 0,03 |
|Азот |1,5 - 3,0 |Железо |0,01 - 0,015 |
|Фосфор |0,20 - 1,00 |Цинк |0,0003 |
|Калий |0,15 - 0,4 |Медь |0,0002 |
|Сера |0,15 - 0,2 |Йод |0,0001 |
|Хлор |0,05 - 0,10 |Фтор |0,0001 |
Содержание в клетке химических соединений
|Соединения (в %) |
|Неорганические |Органические |
|Вода |70 - 80 |Белки |10 - 20 |
|Неорганические вещества |1,0 - |Углеводы |0,2 - 2,0|
| |1,5 |Жиры | |
| | |Нуклеиновые кислоты |1 - 5 |
| | | |1,0 - 2,0|
Неорганические вещества
На первом месте среди веществ клетки стоит вода. Она составляет почти
80% массы клетки. Вода - важнейший компонент клетки не только по
количеству. Ей принадлежит существенная и многообразная роль в жизни
клетки.
Вода определяет физические свойства клетки - ее объем, упругость.
Велико значение воды в образовании структуры молекул органических
веществ, в частности структуры белков, которая необходима для выполнения
их функций. Велико значение воды как растворителя: многие вещества
поступают в клетку из внешней среды в водном растворе и водном же
растворе отработанные продукты выводятся из клетки. Наконец, вода
является непосредственным участником многих химических реакций
(расщепление белков, углеводов, жиров и др.).
Приспособленность клетки к функционированию в водной среде служит
доводом в пользу того, что жизнь на Земле зародилась в воде.
Биологическая роль воды определяется особенностью ее молекулярной
структуры, полярностью ее молекул.
К неорганическим веществам клетки, кроме воды, относятся также соли.
Неорганические вещества содержатся в клетке не только в растворенном,
но и в твердом состоянии. В частности, прочность и твердость костной
ткани обеспечиваются фосфатом кальция, а раковин моллюсков - карбонатом
кальция.
Органические вещества
Органические вещества образуют около 20 - 30% состава клетки.
Биополимеры. К биополимерам относятся углеводы и белки.
Углеводы. В состав углеводов входят атомы углерода, кислорода,
водорода. Различают простые и сложные углеводы. Простые - моносахариды.
Сложные - полимеры, мономерами которых являются моносахариды
(олигосахариды и полисахариды). С увеличением числа мономерных звеньев
растворимость полисахаридов уменьшается, сладкий вкус исчезает.
Биологическая роль углеводов – см. таблицу ниже.
Биологическая роль углеводов общая формула CnH2nOn
| | | |Какие белки-ферменты и |
|Углеводы |Где |Биологическая |белки-гормоны действуют |
| |содержатся |роль |на углеводы |
|Моносахариды: | | | |
|Глюкоза |В клетках |Источник |Ферменты клеточных |
| | |энергии |мембран |
|Рибоза |В сотаве |Входит в |Фермент рибонуклеаза |
| |нуклеиновых |структуру гена | |
| |кислот | | |
|Дисахариды: | | | |
|Свекловичный |В клетках |Источник |Ферменты кишечника |
|сахар |растений |энергии |человека и животных |
| | | | |
|Молочный сахар |В молоке |Источник |Ферменты сока |
| | |энергии |поджелудочной железы |
|Полисахариды: | | | |
|Крахмал |В клетках |Источник |Ферменты слюны, сока |
| |растений |энергии |поджелудочной железы |
|Гликоген |В клетках |Источник |Белок-гормон инсулин |
| |печени |энергии | |
Моносахариды - это твердые бесцветные кристаллические вещества,
которые хорошо растворяются в воде и очень плохо (или совсем не)
растворяются в органических растворителях. Среди моносахаридов различают
триозы, тетрозы, пентозы и гексозы. Среди олигосахаридов наиболее
распространенными являются дисахариды (мальтоза, лактоза, сахароза).
Полисахариды наиболее часто встречаются в природе (целлюлоза, крахмал,
хитин, гликоген). Их мономерами являются молекулы глюкозы. В воде
растворяются частично, набухая образуют коллоидные растворы.
Белки - непериодические полимеры, мономерами которых являются
аминокислоты. В состав всех белков входят атомы углерода, водорода,
кислорода, азота. Во многие белки, кроме того, входят атомы серы. Есть
белки, в состав которых входят также атомы металлов - железа, цинка,
меди. Наличие кислотной и основной групп обусловливает высокую
реактивность аминокислот. Из аминогруппы одной аминокислоты и карбоксила
другой выделяется молекула воды, а освободившиеся электроны образуют
пептидную связь: CO-NN (ее открыл в 1888 году профессор А. Я.
Данилевский), поэтому белки называют полипептидами. Молекулы белков -
макромолекулы. Известно много аминокислот. Но в качестве мономеров любых
природных белков - животных, растительных, микробных, вирусных - известно
только 20 аминокислот. Они получили название "волшебных". Тот факт, что
белки всех организмов построены из одних и тех же аминокислот - еще одно
доказательство единства живого мира на Земле.
Двадцать аминокислот, входящих в состав природных
белков
("волшебные" аминокислоты)
|Аминокислота |Сокращенное |Аминокислота |Сокращенное |
| |название | |название |
|Аланин |Ала |Лейцин |Лей |
|Аргинин |Арг |Лизин |Лиз |
|Аспарагин |Асн |Метионин |Мет |
|Аспарагиновая кислота|Асп |Пролин |Про |
| |Вал |Серин |Сер |
|Валин |Гис |Тирозин |Тир |
|Гистидин |Гли |Треонин |Тре |
|Глицин |Глн |Триптофан |Три |
|Глутамин |Глу |Фенилаланин |Фен |
|Глутаминовая кислота |Иле |Цистеин |Цис |
|Изолейцин | | | |
В строении молекул белков различают 4 уровня организации:
Первичная структура - полипептидная цепь из аминокислот, связанных в
определенной последовательности ковалентными пептидными связями;
Вторичная структура - полипептидная цепь в виде спирали. Между пептидными
связями соседних витков и другими атомами возникают многочисленные
водородные связи, обеспечивающие прочную структуру;
Третичная структура - специфическая для каждого белка конфигурация -
глобула. Удерживается малопрочными гидрофобными связями или силами
сцепления между неполярными радикалами, которые встречаются у многих
аминокислот. Есть также ковалентные S-S-связи, возникающие между
удаленными друг от друга радикалами серосодержащей аминокислоты цистеина;
Четвертичная структура возникает при соединении нескольких макромолекул,
образующих агрегаты. Так, гемоглобин крови человека представляет агрегат
из четырех макромолекул.
Нарушение природной структуры белка называют денатурацией. Она
возникает под воздействием высокой температуры, химических веществ,
лучистой энергии и др. факторов.
Роль белка в жизни клеток и организмов:
Строительная (структурная) - белки - строительный материал организма
(оболочки, мембраны, органоиды, ткани, органы);
Каталитическая функция - ферменты, ускоряющие реакции в сотни миллионов
раз;
Опорно-двигательная функция - белки, входящие в состав костей скелета,
сухожилий; движение жгутиковых, инфузорий, сокращение мышц;
Транспортная функция - гемоглобин крови;
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
