Химическая организация клетки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Химическая организация клетки

1. Клетка

клетка нуклеиновый органический белок

Клетка - это структурная и функциональная единица всего живого на планете. Она представляет собой целостную живую систему. Клетки состоят из неорганических и органических веществ. Каждая клетка содержит много элементов, участвующих в различных химических реакциях. Одних химических элементов в клетке больше, других - меньше. На атомном уровне различий между органическим и неорганическим миром природы нет: тела неживой природы состоят из тех же атомов, что и живые организмы. Однако соотношение разных химических элементов в живых организмах и в земной коре сильно отличается. Кроме того, живые организмы могут отличаться по изотопному составу химических элементов. Условно все элементы можно разделить на три группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.

2. Неорганические вещества.

Составляют только 6% от общего веса человека, но являются незаменимыми для обеспечения гомеостаза. К неорганическим веществам относится вода и соли.

Вода - играет важную роль в физиологических процессах организма. Выполняет функцию универсального растворителя, потому вещества делятся на гидрофильные - те, которые растворяются в воде, и гидрофорные - те, которые растворяются плохо или вообще не растворяются (белки, жиры, полисахариды). Вода участвует во многих метаболических процессах (гидролиз, фотосинтез), обеспечивает условия химических реакций.

Соли - неорганические соединения, необходимые для поддержания кислотно-щелочного баланса клетки, синтеза ДНК, РНК, АТФ. Придают прочность, потому входят в состав костей скелета. Благодаря неравномерному распределению ионов соли внутри клетки образуется возбудимость нервных клеток и сократимость мышечных волокон.

Макроэлементы

К неорганическим макроэлементам относятся Калий, Кальций, Натрий, Хлор.

Кальций - содержится в костях и зубах виде гидроксофосфата кальция, участвует в свертываемости крови, регулирует важные внутриклеточные процессы. Концентрация ионов кальция в плазме крови поддерживается очень точно на уровне 9-11 мг% и редко колеблется больше чем на 0,5 мг%, что обусловлено взаимодействием парагормона и тирокальцитонина. При падении уровня кальция в крови начинается усиленная работа околощитовидных желез, возможна гиперфункция околощитовидных желез, что вызывает уменьшение уровня фосфата разрушение костной ткани.

Натрий и калий - функционируют в паре. Происходит диффузия ионов Натрия и Калия через мембрану. Для нормальной работы клеток необходимо, чтоб сохранялась ионная асимметрия вне клетки и внутри. Ее регулирует натрий - калиевый насос, для работы которого источником энергии является расщепление АТФ, происходящее под влиянием фермента аденозитрифосфотазы.

Хлор - поддерживает электронейтральность клетки.

Микроэлементы

Сюда относятся свыше 22 химических элементов, таких как Ванадий, Германий, Йод, Марганец, Никель, Фтор, Медь, Хром, Цинк, Железо, Селен, Хлор.

Железо - необходимо для выработки эритроцитов, синтеза гемоглобина и ряда ферментов. Концентрация железа регулируется исключительно его поглощением, а не выделением. Около 65% всего железа содержатся в составе гемоглобина и миоглобина, большая часть оставшегося запасается в специальных белках.

Медь - необходима для нормального роста костей, работы кровеносных сосудов, соединительных тканей. Входит в состав окислительных ферментов, участвующих в синтезе цитохромов. Ее дефицит служит одной из причин раковых заболеваний. Избыточное количество также ведет к развитию тяжелых заболеваний.

Цинк - его дефицит ведет к нарушениям работы сенсорного аппарата, ухудшению вкуса и обоняния. Симптомы анорексии и физических отравлений могут быть сняты добавками цинка в пищу. Играет важную роль в заживлении ран. Входит в состав инсулина.

Кремний - необходимый для нормального обмена веществ элемент. Его недостаток ведет к нарушению структуры соединительных тканей. Присутствует в костеобразующих клетках.

Селен - участвует в регуляторных процессах организма. Способен предохранять от отравления ртутью и соединениями кадмия, понижает возможность смерти от рака. Его недостаток ведет к мускульной и сердечной недостаточности.

Мышьяк - необходим для нормального роста человека. Его недостаток приводит к понижению рождаемости и угнетению роста.

Хлор - необходим для поддержания осмотического равновесия. Присутствует в составе желудочного сока.

Фтор - необходим для нормального роста, входит в состав зубной эмали.

Ультрамикроэлементы

Ультрамикроэлементы составляют менее 0,0000001% в организмах живых существ. К ним относятся золото, серебро, которое оказывает бактерицидное воздействие, ртуть, подавляющая обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты. Также к ультрамикроэлементам относят платину и цезий. Некоторые к этой группе относят и селен, при его недостатке развиваются раковые заболевания. Функции ультрамикроэлементов еще малопонятны.

3. Органические вещества

К органическим соединениям относятся белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты.

Белки

Белки - одно из четырех органических веществ живой материи, но по своему значению и биологическим функциям они занимают особое место. Наиболее важными белками являются ферменты, которые регулируют все процессы. Белки - единственные азотосодержащие питательные вещества, они состоят из аминокислот. Именно от сочетания аминокислот зависят свойства и качества белков.

Функции белков в организме:

· Структурная: белки - незаменимый строительный материал;

· Сократительная: белки актин и миозин входят в состав мышечного волокна - миофибриллы. Это длинные тонкие нити, состоящие из параллельных еще более тонких нитей, окруженных внутриклеточной жидкостью, в которой растворены аденозинтрифосфорная кислота, гликоген, неорганические соли и другие вещества;

· Транспортная: белок миоглобин берет на себя функцию перенесения кислорода в мышцы, гемоглобин переносит кровь от легких к клеткам;

· Запасная: запасные белки ферритин, овальбумин, казеин, зеин;

· Регуляторная: выполняют белки-гормоны инсулин - снижает уровень сахара в крови, способствует синтезу гликогена, влияет на обмен фосфора т.д., вазопрессин - подавляет мочеобразование и повышает кровяное давление, тиреоглобулин - белки, содержащиеся в щитовидной железе;

· Защитная: белки иммуноглобулины, фибриноген, у животных - +токсины;

· Рецепторная: звуковые, вкусовые, световые и др. рецепторы.

Макроэлементы

К органическим макроэлементам относятся Углерод, Кислород, Водород, Азот, Сера, Фосфор.

Углерод - входит в состав всех органических соединений; скелет из атомов углерода составляет их основу. Кроме того, СО₂ фиксируется в процессе фотосинтеза, выделяется в процессе дыхания, СО участвует в регуляции клеточных функций, СаСО₃ входит в состав минеральных скелетов.

Кислород - входит в состав практически всех органических веществ клетки. Для аэробных организмов служит окислителем в ходе клеточного дыхания. В наибольших количествах в живых клетках содержится в составе воды.

Водород - входит в состав всех органических веществ клетки. В наибольших количествах содержится в составе воды. Используется для получения энергии.

Азот - входит в состав белков, нуклеиновых кислот и их мономеров. Из организма выводится в составе аммиака, мочевины или мочевой кислоты как конечный продукт обмена. Участвует в регуляции кровяного давления.

Сера - входит в состав серосодержащих аминокислот, поэтому содержится во многих белках. Присутствует в небольших количествах в цитоплазме клеток и межклеточных жидкостях.

Фосфор - входит в состав АТФ, других нуклеиновых кислот, в состав костной ткани, зубной эмали, а также в цитоплазме и межклеточных жидкостях.

Углеводы

Углеводы - сладкие, на вкус, легко растворимые в воде вещества.

Делятся на:

· Моносахариды: рибоза и дезоксирибоза - входят в состав нуклеиновых кислот, глюкоза - источник энергии, фруктоза - фруктовый сахар;

· Дисахариды: объединение в одной молекуле двух моносахаридов, например, сахароза - сахар (глюкоза плюс фруктоза);

· Полисахариды: состоят из простых сахаров: крахмал и гликоген - резерв питательных веществ и энергии, целюлоза и хитин - выполняют структурные и защитные функции.

Липиды

Липиды - (жиры, воски, жироподобные вещества) это плохо растворимые, плохо проводящие тепло органические вещества. Их основные функции: источник энергии и метаболической воды, защита, обмен веществ и сохранение тепла в организме. Воски, к примеру, защищают от механических повреждений, от воздействия ультрафиолетовых лучей, регулируют водный баланс.

Жироподобные вещества - фосфолипиды; к жироподобным веществам относится холестерин, который образует стероидные гормоны и желчные кислоты.

К липидам относятся витамины А, D, Е, К.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты делятся на ДНК и РНК:

1. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Функции:

- хранение генетической информации. С помощью генетического кода в белках зашифрована информация о свойствах и признаках организма;

- передача наследственной информации следующему поколению. Происходит благодаря удвоению ДНК. В итоге образуются две одинаковых ДНК - матричная и дочерняя;

- передача генетической информации из ядра в цитоплазму - транскрипция.

2. Рибонуклеиновая кислота (РНК) - это полимер, состоящий из нуклеотидов. Они содержат в себе остаток фосфорной кислоты, рибозу и азотистое основание. РНК - это одноцепочная молекула.

Виды РНК:

· Транспортная - переносит аминокислоты с месту синтеза белка в рибосому;

· Рибосомная - образует рибосомы, которые обеспечивают синтез белков;

· Информационная - переносит информацию о структуре белка к рибосоме.

Литература

1. ru.m.wikipedia.org/wiki

2. www.coolreferat.com/Химическая_организация_клетки

3. Учебное пособие Биология, Курс лекций для всех студентов 1 курса, 2007 г.

Размещено на Allbest.ru