До складу клітини входить близько 70 елементів періодичної системи елементів Менделєєва, а 24 з них присутні у всіх типах клітин. Всі присутні в клітці елементи діляться, в залежності від їх вмісту в клітині, на групи:

• макроелементи - H, O, N, C ,. Mg, Na, Ca, Fe, K, P, Cl, S;
• мікроелементи - В, Ni, Cu, Co, Zn, Mb і ін .;
• ультрамікроелементи - U, Ra, Au, Pb, Hg, Se і ін.

• органогени (Кисень, водень, вуглець, азот),
• макроелементи,
• мікроелементи.

До складу клітини входять молекули неорганічних і органічних з'єднань.

неорганічні сполуки клітини – вода і неорганічні іони.
вода - найважливіше неорганічне речовина клітини. Всі біохімічні реакції відбуваються в водних розчинах. Молекула води має нелінійну просторову структуру і має полярність. Між окремими молекулами води утворюються водневі зв'язки, що визначають фізичні та хімічні властивості води.

Фізичні властивості води	Значення для біологічних процесів
Висока теплоємність (через водневих зв'язків між молекулами) і теплопровідність (через невеликих розмірів молекул)	транспірація потовиділення Періодичне випадання опадів
Прозорість в видимій ділянці спектра	Високопродуктивні біоценози ставків, озер, річок (через можливість фотосинтезу на невеликій глибині)
Практично повна нестисливі (через сил міжмолекулярної зчеплення)	Підтримка форми організмів: форма соковитих органів рослин, положення трав в просторі, гідростатичний скелет круглих черв'яків, Медуз, амніотична рідина підтримує і захищає плід ссавців
Рухливість молекул (через слабкість водневих зв'язків)	Осмос: надходження води з грунту; плазмоліз
В'язкість (водневі зв'язки)	Змащувальні властивості: синовіальна рідина в суглобах, плевральна рідина
Розчинник (полярність молекул)	Кров, тканинна рідина, лімфа, шлунковий сік, слина, у тварин; клітинний сік у рослин; водні організми використовують розчинений у воді кисень
Здатність утворювати гідратаційну оболонку навколо макромолекул (через полярність молекул)	ДисперсійнаСереда в колоїдної системі цитоплазми
оптимальне для біологічних систем значення сил поверхневого натягу (через сил міжмолекулярної зчеплення)	Водні розчини - засіб пересування речовин в організмі
Розширення при замерзанні (через утворення кожної молекулою максимального числа - 4 - водневих связей_	Лід легше води, виконує в водоймах функцію утеплювача

неорганічні іони:
катіони K +, Na +, Ca2 +, Mg2 + і аніони Cl-, NO3-, PO4 2, CO32-, НPO42-.

Різниця між кількістю катіонів та аніонів (Nа + , До + , Сl-) на поверхні і всередині клітини забезпечує виникнення потенціалу дії, що лежить в основі нервового і м'язового збудження.
Аніони фосфорної кислоти створюють фосфатную буферну систему, Підтримуючу рН внутрішньоклітинного середовища організму на рівні 6-9.
Вугільна кислота та її аніони створюють бикарбонатную буферну систему і підтримують рН позаклітинного середовища (плазми крові) на рівні 7-4.
Сполуки азоту служать джерелом мінерального живлення, синтезу білків, нуклеїнових кислот.
Атоми фосфору входять до складу нуклеїнових кислот, фосфоліпідів, а також кісток хребетних, хітинового покриву членистоногих.
Іони кальцію входять до складу речовини кісток; вони також необхідні для здійснення м'язового скорочення, згортання крові.

Таблиця. Роль макроелементів на клітинному і організмовому рівні організації.

Таблиця.

Тематичні завдання

частина А

А1. Полярністю води обумовлена \u200b\u200bїї здатність
1) проводити тепло
3) розчиняти хлорид натрію
2) поглинати тепло
4) розчиняти гліцерин

А2. Хворим на рахіт дітям необхідно давати препарати, що містять
1) залізо
2) калій
3) кальцій
4) цинк

А3. Проведення нервового імпульсу забезпечується іонами:
1) калію і натрію
2) фосфору й азоту
3) заліза і міді
4) кисню і хлору

А4. Слабкі зв'язки між молекулами води в її рідкій фазі називаються:
1) ковалентними
2) гідрофобними
3) водневими
4) гідрофільними

А5. До складу гемоглобіну входить
1) фосфор
2) залізо
3) сірка
4) магній

А6. Виберіть групу хімічних елементів, Обов'язково входить до складу білків
1) Na, K, O, S
2) N, P, C, Cl
3) C, S, Fe, O
4) C, H, O, N

А7. Пацієнтам з гіпофункцією щитовидної залози дають препарати, що містять
1) йод
2) залізо
3) фосфор
4) натрій

частина В

В 1. Виберіть функції води в клітині
1) енергетична
2) ферментативна
3) транспортна
4) будівельна
5) змащуюча
6) терморегуляціонная

В 2. Виберіть тільки фізичні властивості води
1) здатність до дисоціації
2) гідроліз солей
3) щільність
4) теплопровідність
5) електропровідність
6) донорство електронів

частина С

З 1. Які фізичні властивості води визначають її біологічне значення?

У клітці міститься кілька тисяч речовин, які беруть участь у різноманітних хімічних реакціях. хімічні процеси, Що протікають в клітині, - одна з основних умов її життя, розвитку і функціонування.

Основні речовини клітини \u003d Нуклеїнові кислоти + Білки + Жири (ліпіди) + Вуглеводи + Вода + Кисень + Вуглекислий газ.

У неживій природі ці речовини ніде не зустрічаються разом.
За кількісним вмістом в живих системах все хімічні елементи поділяються на три групи.

1. макроелементи. Основні або біогенні елементи, на їх частку припадає понад 95% маси клітин клітини, входить до складу практично всіх органічних речовин клітини: вуглець, кисень, водень, азот. А також життєво важливі елементи, кількість яких становить до 0,001% від маси тіла - кальцій, фосфор, сірка, калій, хлор, натрій, магній і залізо.

2. мікроелементи - елементи, кількість яких становить від 0,001% до 0, 000001% від маси тіла: цинк, мідь.

3. ультрамікроелементи - хімічні елементи, кількість яких не перевищує від 0,000001% від маси тіла. До них відносять золото, срібло надають бактерицидну дію, ртуть пригнічує зворотне всмоктування води в ниркових канальцях, надаючи вплив на ферменти. Так само сюди відносять платину і цезій. Деякі до цієї групи відносять і селен, при його нестачі розвиваються ракові захворювання.

Хімічні речовини, що входять до складу клітини:

Неорганіческіе- з'єднання, які зустрічаються і в неживій природі: в мінералах, природних водах;
- органіческіе- хімічні сполуки, до складу яких входять атоми вуглецю. органічні сполуки надзвичайно різноманітні, але тільки чотири класи їх мають загальне біологічне значення: білки, ліпіди (жири), вуглеводи, нуклеїнові кислоти, АТФ.

неорганічні сполуки

Вода - одне з найпоширеніших і важливих речовин на землі. У воді розчиняється більше речовин, ніж в будь-який інший рідини. Саме тому у водному середовищі клітини здійснюється безліч хімічних реакцій. Вода розчиняє продукти обміну речовин і виводить їх з клітки і організму в цілому. Вода має високу теплопровідність, що створює можливість рівномірного розподілу теплоти між тканинами тіла.
Вода має велику теплоємність, тобто здатністю поглинати теплоту при мінімальній зміні власної температури. Завдяки цьому вона охороняє клітину від різких змін температури.

Мінеральні солі знаходяться в клітці, як правило, у вигляді катіонів (K +, Na +, Ca2 +, Mg2 +) та аніонів (HPO42-, H2PO4-, Сl-, HCO3), співвідношення яких визначає важливу для життєдіяльності клітин кислотність середовища. (У багатьох клітин середу слаболужна і її pH майже не змінюється, так як в ній постійно підтримується певне співвідношення катіонів та аніонів.)

органічні сполуки

Вуглеводи широко поширені в живих клітинах. До складу молекули вуглеводів входить вуглець, водень і кисень.
До ліпідів відносяться жири, жироподібні речовини. У клітці при окисленні жирів утворюється велика кількість енергії, яка використовується на різні процеси. Жири можуть накопичуватися в клітинах і служити запасом енергії.

Білки - обов'язкова складова частина всіх клітин. До складу цих біополімерів входять 20 типів мономерів. Такими мономерами є амінокислоти. Освіта лінійних молекул білків відбувається в результаті з'єднання амінокислот один з одним. Карбоксильная група однієї амінокислоти зближується з аминогруппой інший, і при відщеплення молекули води між амінокислотними залишками виникає міцна ковалентний зв'язок, звана пептидного. З'єднання, що складається з великого числа амінокислот, називається полипептидом. Кожен білок за складом є полипептидом.

Нуклеїнові кислоти. У клітинах є два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) і рибонуклеїнова кислота (РНК). Нуклеїнові кислоти виконують в клітці найважливіші біологічні функції. У ДНК зберігається спадкова інформація про всі властивості клітини і організму в цілому. Різні види РНК беруть участь у реалізації спадкової інформації через синтез білка.

Особливо важливу роль в біоенергетиці клітини грає аденіловий нуклеотид, до якого приєднані два залишку фосфорної кислоти - аденозінтрі-фосфорна кислота (АТФ). енергію АТФ всі клітини використовують для процесів біосинтезу, руху, виробництва тепла, нервових імпульсів, тобто для всіх процесів життєдіяльності. АТФ - універсальний біологічний акумулятор енергії. Світлова енергія Сонця і енергія, укладена в споживаної їжі, запасаються в молекулах АТФ.

Підручник для 10-11 класів

Розділ I. Клітка - одиниця живого
Глава I. Хімічний склад клітини

В живих організмах міститься велика кількість хімічних елементів. Вони утворюють два класи сполук - органічні і неорганічні. Хімічні сполуки, основою будови яких є атоми вуглецю, складають відмінна ознака живого. Ці сполуки називають органічними. Органічні сполуки надзвичайно різноманітні, але тільки чотири класи їх мають загальне біологічне значення: білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи і ліпіди.

§ 1. Неорганічні сполуки

Біологічно важливі хімічні елементи. З відомих нам більше 100 хімічних елементів до складу живих організмів входять близько 80, причому тільки в відношенні 24 відомо, які функції в клітині вони виконують. Набір цих елементів не випадковий. Життя зародилося у водах Світового океану, і живі організми складаються переважно з тих елементів, які утворюють легко розчинні у воді сполуки. Більшість таких елементів належить до числа легких, їх особливістю є здатність вступати в міцні (ковалентні) зв'язки і утворювати безліч різних складних молекул.

У складі клітин людського тіла переважають кисень (більше 60%), вуглець (близько 20%) і водень (близько 10%). На азот, кальцій, фосфор, хлор, калій, сірку, натрій, магній, разом узяті, припадає близько 5%. Решта 13 елементів складають не більше 0,1%. Подібний елементний склад мають клітини більшості тварин; відрізняються лише клітини рослин і мікроорганізмів. Навіть ті елементи, які в клітинах містяться в мізерно малих кількостях, нічим не можуть бути замінені і абсолютно необхідні для життя. Так, вміст йоду в клітинах не перевищує 0,01%. Однак при нестачі його в ґрунті (через це і в харчових продуктах) затримується ріст і розвиток дітей. Зміст міді в клітинах тварин не перевищує 0,0002%. Але при нестачі міді в грунті (звідси і в рослинах) виникають масові захворювання сільськогосподарських тварин.

Значення для клітини основних елементів наведено в кінці цього параграфа.

Неорганічні (мінеральні) сполуки. До складу живих клітин входить ряд відносно простих з'єднань, які зустрічаються і в неживій природі - в мінералах, природних водах. Це неорганічні сполуки.

Вода - одне з найпоширеніших речовин на Землі. Вона покриває велику частину земної поверхні. Майже всі живі істоти складаються в основному з води. У людини вміст води в органах і тканинах варіює від 20% (в кістковій тканині) до 85% (в головному мозку). Близько 2/3 маси людини становить вода, в організмі медузи до 95% води, навіть в сухих насінні рослин вода складає 10-12%.

Вода володіє деякими унікальними властивостями. Властивості ці настільки важливі для живих організмів, що не можна уявити життя без цього з'єднання водню і кисню.

Унікальні властивості води визначаються структурою її молекул. У молекулі води один атом кисню ковалентно пов'язаний з двома атомами водню (рис. 1). Молекула води полярна (диполь). Позитивні заряди зосереджені у атомів водню, так як кисень електронегативний водню.

Мал. 1. Утворення водневих зв'язків у воді

Негативно заряджений атом кисню однієї молекули води притягається до позитивно зарядженого атому водню іншої молекули з утворенням водневого зв'язку (рис. 1).

По міцності воднева зв'язок приблизно в 15-20 разів слабкіше ковалентної зв'язку. Тому воднева зв'язок легко розривається, що спостерігається, наприклад, при випаровуванні води. Внаслідок теплового руху молекул у воді одні водневі зв'язки розриваються, інші утворюються.

Таким чином, у рідкій воді молекули рухливі, що важливо для процесів обміну речовин. Молекули води легко проникають через клітинні мембрани.

Через високу полярності молекул вода є розчинником інших полярних сполук. У воді розчиняється більше речовин, ніж в будь-який інший рідини. Саме тому у водному середовищі клітини здійснюється безліч хімічних реакцій. Вода розчиняє продукти обміну речовин і виводить їх з клітки і організму в цілому.

Вода має велику теплоємність, т. Е. Здатністю поглинати теплоту при мінімальній зміні власної температури. Завдяки цьому вона охороняє клітину від різких змін температури. Оскільки на випаровування води витрачається багато теплоти, то, випаровуючи воду, організми можуть захищати себе від перегріву (наприклад, при потовиділенні).

Вода має високу теплопровідність. Така властивість створює можливість рівномірного розподілу теплоти між тканинами тіла.

Вода служить розчинником для «мастильних» матеріалів, необхідних всюди, де є тертьові поверхні (наприклад, в суглобах).

Вода має максимальну щільність при 4 ° С. Тому лід, що володіє меншою щільністю, легше води і плаває на її поверхні, що захищає водойму від промерзання.

По відношенню до води всі речовини клітини поділяються на дві групи: гідрофільні - «люблячі воду» і гідрофобні - «бояться води» (від грец. «Гідро» - вода, «філе» - любити і «Фобос» - боязнь).

До гідрофільних відносяться речовини, добре розчинні у воді. Це солі, цукру, амінокислоти. Гідрофобні речовини, навпаки, в воді практично нерозчинні. До них відносяться, наприклад, жири.

Клітинні поверхні, що відокремлюють клітину від зовнішнього середовища, і деякі інші структури складаються з водонерозчинних (гідрофобних) з'єднань. Завдяки цьому зберігається структурна цілісність клітини. Образно клітку можна представити у вигляді судини з водою, де протікають біохімічні реакції, що забезпечують життя. Стінки цього судини нерозчинні в воді. Однак вони здатні вибірково пропускати водорозчинні сполуки.

Крім води, в числі неорганічних речовин клітини потрібно назвати солі, що представляють собою іонні сполуки. Вони утворені катіонами калію, натрію, магнію та інших металів і аніонами соляної, вугільної, сірчаної, фосфорної кислот. При дисоціації таких солей в розчинах з'являються катіони (К +, Na +, Са 2+, Mg 2+ і ін.) І аніони (СI -, НСО 3 -, HS0 4 - і ін.). Концентрація іонів на зовнішній поверхні клітини відрізняється від їх концентрації на внутрішній поверхні. Різне число іонів калію і натрію на внутрішній і зовнішній поверхні клітини створює різницю зарядів на мембрані. На зовнішній поверхні клітинної мембрани дуже висока концентрація іонів натрію, а на внутрішній поверхні дуже висока концентрація іонів калію і низька - натрію. Внаслідок цього утворюється різниця потенціалів між внутрішньою і зовнішньою поверхнею клітинної мембрани, що обумовлює передачу збудження по нерву або м'язі.

Іони кальцію і магнію є активаторами багатьох ферментів, і при нестачі їх порушуються життєво важливі процеси в клітинах. Ряд важливих функцій виконують в живих організмах неорганічні кислоти і їх солі. Соляна кислота створює кисле середовище в шлунку тварин і людини і в спеціальних органах комахоїдних рослин, прискорюючи переварювання білків їжі. Залишки фосфорної кислоти (Н 3 Р0 4), приєднуючись до ряду ферментних та інших білків клітини, змінюють їх фізіологічну активність. Залишки сірчаної кислоти, приєднуючись до нерозчинним у воді чужорідних речовин, надають їм розчинність і сприяють таким чином виведенню їх з клітин і організмів. Натрієві і калієві солі азотної і фосфорної кислот, кальцієва сіль сірчаної кислоти служать важливими складовими частинами мінерального живлення рослин, їх вносять у грунт як добрива для підживлення рослин. Докладніше значення для клітини хімічних елементів наведено нижче.

Біологічно важливі хімічні елементи клітини

1. яка біологічна роль води в клітці?
2. Які іони містяться в клітці? Яка їхня біологічна роль?
3. Яку роль відіграють містяться в клітці катіони?

Хімічний склад клітини.

У клітинах живих організмів міститися ті ж хім. ел., що і в навколишньому неживій природі. У клітинах виявлено понад 80 ел. з таблиці Д.І. Менделєєва. Функції 27 з них визначені.

Макро ел. близько 99% від маси клітини O, C, H, N. F, K, S, Fe, Mg, Na, Ca.

Мікро ел. від 0,001% до 0,000001% маси тіла B, Кобальт, Cu, Молібден, Zn, ванадій, I, Br.

Ультра-мікро ел. менше 0,000001% радій, золото, берилій, цезій, сильний і ін.

Всі ці ел. входять до складу органічних і неорганічних сполук.

Чи не органічні речовини.

I. Вода (Н2О). Жива клітина містить близько 70% Н2О від маси.

1) Універсальний розчинник.

2) бере участь у біо-хім. реакціях (гідроліз, окислювально-відновні, фотосинтез)

3) Бере участь в явищах осмосу.

4) Транспортна.

5) Вода мало стискається, визначаючи цим тургор.

6) Володіє силою поверхневого натягу.

7) Має високу теплоємність, теплопровідність.

II. Мінеральні речовини. Мінеральні речовини в клітці знаходиться у вигляді солей.

2) Регулюють біо. - хім. процеси.

Органічні речовини.

I. Вуглеводи (цукри). У тваринних клітинах 1-5% вуглеводів, в рослинних до 90% (фотосинтез). Мономер - глюкоза.

Функції: структурна, захисна, запасающая, будівельна, енергетична.

II. Ліпіди - жири, жироподібні з'єднання. Мономер - гліцерин і високомолекулярні жирні кислоти.

Функції: структурна (будівельні), запасающая, захисна, регуляторна, енергетична.

III. Білки - високомолекулярні полімерні органічні сполуки. Вміст білків в різних клітинах від 50-80%. Мономери - амінокислоти.

Функції: структурна, рецепторна, транспортна, захисна, рухова, регуляторна, енергетична.

IV. ДНК - дезоксирибонуклеїнової кислоти.

Функції: зберігання спадкової інформації, передача ген. інформації, структурний компонент.

V. АТФ - аденозинтрифосфорная кислота.

Функції: універсальний хранитель і переносник енергії в клітині.

Вода і мінеральні речовини

Жива клітина містить близько 70% Н2О від маси. Н2О знаходиться в двох формах:

1) Вільна (95%) - в міжклітинному просторі, судинах, вакуолях, порожнинах органів.

2) Пов'язана (5%) - з високо-молекулярними органічними речовинами.

властивість:

8) Універсальний розчинник. За розчинності у воді речовини діляться на гідрофільні - розчинні і гідрофобні - нерозчинні (жири, нуклеїнові кислоти, деякі білки).

9) бере участь у біо-хім. реакціях (гідроліз, окислювально-відновні, фотосинтез)

10) Бере участь в явищах осмосу - проходження розчинника через напівпроникну оболонку в сторону розчинної речовини за рахунок сили осмотичного тиску. Осмотичний тиск у ссавців одно 0,9% р-р NaCl.

11) Транспортна - речовини розчинні у воді транспортуються в клітку або з неї шляхом дифузії.

12) Вода мало стискається, визначаючи цим тургор.

13) Володіє силою поверхневого натягу - це сила здійснює капілярний кровообіг висхідний і спадний в рослинах.

14) Має високу теплоємність, теплопровідність, яке підтримує теплова рівновага.

При нестачі Н2О порушуються процеси обміну речовин, втрата 20% Н2О призводить до загибелі.

Мінеральні речовини.

Мінеральні речовини в клітці знаходяться у вигляді солей. За совій реакції розчини можуть бути кислими, основними, нейтральними. Цю концентрацію виражають за допомогою водневого показника рН.

рН \u003d 7 нейтральна реакція рідини

рН< 7 кислая

рН\u003e 7 основна

Зміна рН на 1-2 одиниці згубно для клітини.

Функція мінеральних солей:

1) Чи підтримують тургор клітини.

2) Регулюють біо-хім. процеси.

3) Чи підтримують постійний склад внутрішнього середовища.

1) Іони кальцію стимулюють м'язове скорочення. Зниження концентрації в крові викликає судоми.

2) Солі калію, натрію, кальцію. Співвідношення цих іонів забезпечує нормальне скорочення серцевого системи.

3) Йод компонент щитовидної залози.

9) Органічні сполуки клітини: вуглеводи, ліпіди, білки, амінокислоти, ферменти.

I. Вуглеводи

Входять до складу клітин всіх живих організмів. У тваринних клітинах 1-5% вуглеводів, в рослинних до 90% (фотосинтез).

Хім. склад: C, H, O. Мономер - глюкоза.

Групи вуглеводів:

1) Моносахариди - безбарвні, солодкі, добре розчинні у воді (глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза).

2) олігосахариди (дисахариди) - солодкі, розчинні (сахароза, мальтоза, лактоза).

3) Полісахариди - несолодкі, погано розчинні у воді (крохмаль, целюлоза - в рослинних клітинах, хітин у грибів і членистоногих, глікоген у тварин і людини). Глікоген запасається в м'язах, печінці. При його розщепленні виділяється глюкоза.

Функції вуглеводів:

1) Структурна - входить до складу оболонок рослинних клітин.

2) Захисна - секрети виділяються залозами містять вуглеводи, які оберігають порожнисті органи (бронхи, шлунок, кишечник) від хутро. Пошкоджень, а рослини від проникнення хвороботворних бактерій

3) запасається. Живильні речовини (крохмаль, глікоген) відкладаються в клітинах в запас.

4) Будівельна. Моносахариди служать вихідним матеріалом для побудови органічних речовин.

5) Енергетична. 60% енергії організм отримує при розпаді вуглеводів. При розщепленні 1 грама вуглеводу виділяється 17,6 кДж енергії.

II. Ліпіди (жири, жиро-подібні з'єднання).

Хім. склад

C, O, H. Мономер - гліцерин і високо-молекулярні жирні кислоти.

властивості: нерозчинні у воді, розчинні в органічних розчинниках (бензин, хлороформ, ефір, ацетон).

За хім. будовою ліпіди діляться на слід групи:

1) Нейтральна. Вони діляться на тверді (при 20 градусах залишаються твердими), м'які (вершкове масло і жир чол. Тіла), рідкі (рослинні масла).

2) Воску. Покривають: шкіру, шерсть, пір'я тварин, стебла, листя, плоди рослин.

Складні ефіри утворюються жирними кислотами і багатоатомним спиртом.

3) Фосфоліпіди. Один, два залишку жирних кислот, Заміщені залишком фосфорної кислоти. Основне компонент клітинної мембрани.

4) Стероїди - це ліпіди що не містять жирних кислот. До стероїдів відносяться гормони (кортизон, статеві), вітаміни (A, D, E).

Стероїд холестерин: важливий компонент клітинної мембрани. Надлишок холестерину може призвести до захворювань серцево-судинної системи і утворення жовчних каменів.

Опціїліпідів:

1) Структурна (будівельна) - входячи до складу клітинних мембран.

2) запасається - відкладаються в запас в рослинах в плодах і насінні, у тварин в підшкірно жирової клітковини. При окисленні 1г жиру виробляється більше 1 г води.

3) Захисна - служать для теплоізоляції організмів, тому що має погану теплопровідність.

4) Регуляторна - гормони (кортикостерон, андрогени, естрогени і ін.) Регулюють обмінні процеси в організмі.

5) Енергетична: при окисленні 1г жиру виділяється 38,9 кДж.

III. Білки.

Високомолекулярні полімерні органічні сполуки. Вміст білків в різних клітинах від 50-80%. Кожен чол. на Землі має свій не повторюваний набір тільки йому властивих білків (виняток однояйцеві близнюки). Специфічність білкових наборів забезпечує імунний статус кожної людини.

Хім. склад:C, O, N, H, S, P, Fe.

Мономери. Всього їх 20, з них 9 незамінних. Вони надходять в організм з їжею в готовому вигляді.

властивості:

1) Денатурація - руйнування білкових молекул під впливом високої температури, кислот, хім. речовин, зневоднення, опромінення.

2) Ренатурації - відновлення колишньої структури при поверненні нормальних умов середовища (крім первинної).

Будова (рівні організації білкової молекули):

1) Первинна структура.

Це полипептидная ланцюжок складається з послідовності амінокислот.

2) Вторинна структура.

Спірально-закручена поліпептидний ланцюг.

3) Третинна структура.

Спіраль приймає химерну конфігурацію - кулька.

4) Четвертичная структура.

Кілька глобул з'єднуються в складний комплекс.

Функції білків:

1) Каталітична (ферментативна) - білки служать каталізаторами (прискорювачами біо-хім. Реакцій).

2) Структурна - входять до складу мембран, органел клітини, кісток, волосся, сухожиль і т.д.

3) Рецепторная - білки рецептори сприймають сигнал із зовнішнього середовища і передають їх в клітку.

4) Транспортна - білки-переносники здійснюють перенесення речовин через клітинні мембрани (білок гемоглобін переносить кисень з легень в клітини ін. Тканин).

5) Захисна - білки захищають організм від пошкодження і вторгнення чужорідних організмів (білки імуноглобуліни знешкоджують чужорідні білки. Інтерферон придушує розвиток вірусів).

6) Рухова - білки актин і лізин беруть участь в скороченні м'язових волокон.

7) Регуляторна - білки гормони регулюють фізіологічні процеси. Наприклад інсулін, глюкагон регулюють рівень глюкози в крові.

8) Енергетична - при розщепленні 1г білка виділяється 17,6 кДж енергії.

IV. Амінокислоти.

Це мономер білків.

Формула:

До складу амінокислоти входять аміногрупи H2N і карбоксильная група COOH. Амінокислоти відрізняються один від одного своїми радикалами R.

Амінокислоти з'єднуються пептидними зв'язками в поліпептидні ланцюжки.

NH-CO --- NH-CO --- NH-CO

Поліпептидна зв'язок.

Карбоксильная група однієї амінокислоти приєднується до аміногрупи сусідній амінокислоти.

V. Ферменти.

Це білкові молекули здатні каталізувати (прискорювати біо-хім. Реакції в клітці в соні, мільйони разів).

Функції і властивості:

Ферменти специфічні, тобто каталізують тільки певну хім. реакцію або подібні.

Діють в строго певній послідовності.

Активність ферментів залежить від температури, реакції середовища, наявності коферментов- небілкові сполуки, ними можуть служити вітаміни, іони, різні Me. Оптимальна температура дії ферментів 37-40 градусів.

Активність ферментів регулюється:

При підвищенні температур посилюється, під дією ліків, отрут, пригнічується.

Відсутність або недолік ферментів призводить до важких захворювань (гемофілія викликана нестачею ферменту відповідає за згортання крові).

Ферменти використовуються в медицині для отримання вакцин. У промисловості для одержання з крохмалю цукру, з цукру спирту та ін. Речовин.

будова:

В активному центрі субстрат взаємодіє з ферментом, які підходять один до одного як «ключ до замка».

10) Нуклеїнові кислоти: ДНК, РНК, АТФ.

ДНК, РНК вперше виділені з ядра клітин в 1869 р швейцарським ученим Мішером. Нуклеїнові кислоти - це полімери мономером якого є нуклеотиди складаються з 2 нуклеїнових підстав аденін і гуанін і 3 піримідинових цитозин, урацил, тимін.

I) ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота).

Розшифрували в 1953 р Уотсон і Крик. 2 нитки спірально обвивають один одного. ДНК знаходиться в ядрі.

Нуклеотид складається з 3 залишків:

1) Вуглеводний - дезоксирибоза.

2) Фосфорної кислоти.

3) Азотисті підстави.

Нуклеотиди відрізняються один від одного тільки азотистими підставами.

Ц - цітіділовий, Г - гуанінових, Т - тіміділових, А - адениновую.

Збірка молекул ДНК.

З'єднання нуклеотидів в нитки ДНК відбувається за допомогою ковалентних зв'язків через вуглевод одного нуклеотиду і залишком фосфорної кислоти сусіднього.

З'єднання двох ниток.

Дві нитки з'єднуються один з одним водневими зв'язками між азотистими підставами. Азотисті основи з'єднуються за принципом комплементарності А-Т, Г-Ц. Комплементарність (доповнення) - строга відповідність нуклеотидів розташованих в парних нитках ДНК. У азотистих підставах перебуває генетичний код.

Властивості і функції ДНК:

I) Реплікація (редуплікація) - саме подвоєння. Відбувається в синтетичний період інтерфази.

1) Фермент розриває водневі зв'язки і спіралі розкручуються.

2) Одна ланцюг відділяється від іншої частини молекули ДНК (кожна ланцюг використовується в якості матриці).

3) На молекули впливає фермент ДНК - полімераза.

4) Приєднання кожної ланцюга ДНК комплементарних нуклеотидів.

5) Освіта двох молекул ДНК.

II) Зберігання спадкової інформації у вигляді послідовності нуклеотидів.

III) Передача на ген. інф.

IV) Структурна ДНК присутня в хромосомі в якості структурного компонента.

II) РНК (рибонуклеїнова кислота).

Полімер складається з одного ланцюжка. Вони знаходяться: в полісом, цитоплазмі, рибосомах, мітохондріях, пластидах.

Мономер - нуклеотид складається з 3 залишків:

1) Вуглеводний - рибоза.

2) Залишок фосфорної кислоти.

3) Азотиста підставу (непарні) (А, Г, Ц, У - замість тиміну).

Функції РНК:передача і реалізація спадкової інформації через синтез білка.

Типи РНК:

1) Інформаційне (іРНК) або матрична (мРНК) 5% всієї РНК.

Вона синтезується в процесі транскрипції на певній ділянці молекули ДНК - гені. іРНК переносить інф. Про структуру білка (послідовність нуклеотидів) з ядра в цитоплазму на рибосоми і стає матрицею для синтезу білка.

2) Рибосомні (рибосомальних рРНК) 85% всієї РНК, синтезується в полісом, входять до складу хромосом, формують активний центр рибосоми де відбувається біосинтез білка.

3) Транспортний (тРНК) 10% всієї РНК, утворюється в ядрі і переходить в цитоплазму і транспортують амінокислоти до місця синтезу білка, тобто до рибосом. Тому має форму листа конюшини:

III) АТФ (аденозинтрифосфорная кислота).

Нуклеотид складається з 3 залишків:

1) Азотиста підставу - аденін.

2) Вуглеводний залишок - рибоза.

3) Три залишку фосфорної кислоти.

Зв'язки між залишками фосфорної кислоти багаті енергією і називаються макроелементами. При відщепленні 1 молекули фосфорної кислоти АТФ переходить в АДФ, двох молекула на АМФ. При цьому виділяється енергія 40 кДж.

АТФ (три)\u003e АДФ (ді)\u003e АМФ (моно).

АТФ синтезується в мітохондріях, в результаті реакції фосфорилювання.

Один залишок фосфорної кислоти приєднується до АДФ. Вони завжди є в клітці, як продукт її життєдіяльності.

Функції АТФ:універсальний хранитель і переносник інформації.

вперше хімічні речовини класифікував в кінці IX століття арабський учений Абу Бакр ар-Рази. Він, спираючись на походження речовин, розподілили їх на три групи. У першій групі він відвів місце мінеральним, в другій - рослинним і в третій - тваринам речовин.

Цією класифікації судилося проіснувати майже ціле тисячоліття. Лише в XIX столітті з тих груп сформували дві - органічні і неорганічні речовини. Хімічні речовини обох типів будуються завдяки дев'яноста елементів, внесених в таблицю Д. І. Менделєєва.

Група неорганічних речовин

Серед неорганічних сполук розрізняють прості і складні речовини. Група простих речовин об'єднує метали, неметали і благородні гази. складні речовини представлені оксидами, гідроксидами, кислотами і солями. Будь-хто може будуватися з будь-яких хімічних елементів.

Група органічних речовин

До складу всіх органічних сполук в обов'язковому порядку входить вуглець і водень (в цьому їх принципова відмінність від мінеральних речовин). Речовини, утворені C і H називаються вуглеводнями - найпростішими органічними сполуками. У складі похідних вуглеводнів знаходиться азот і кисень. Вони, в свою чергу, класифіковані на кисень і азотовмісні сполуки.

Група кисневмісних речовин представлена \u200b\u200bспиртами і ефірами, альдегідами і кетонами, карбоновими кислотами, Жирами, воском і вуглеводами. До азотовмісних сполук зараховані аміни, амінокислоти, нітросполуки та білки. У гетероциклічних речовин положення двояко - вони, в залежності від будови, можуть ставитися і до того і до іншого виду вуглеводнів.

Хімічні речовини клітини

Існування клітин можливо, якщо до їх складу входять органічні і неорганічні речовини. Вони гинуть, коли в них відсутня вода, мінеральні солі. Клітини помирають, якщо сильно збіднена нуклеїновими кислотами, жирами, вуглеводами і білками.

Вони здатні до нормальної життєдіяльності, якщо в них знаходиться кілька тисяч з'єднань органічної і неорганічної природи, здатних вступати в безліч різних хімічних реакцій. Біохімічні процеси, що течуть у клітці - основа її життєдіяльності, нормального розвитку і функціонування.

Хімічні елементи, які насичують клітку

Клітини живих систем містять групи хімічних елементів. Вони збагачені макро-, мікро- і ультрамікроелементи.

• Макроелементи, перш за все, представлені вуглецем, воднем, киснем і азотом. Ці неорганічні речовини клітини утворюють практично всі її органічні сполуки. А ще до них зараховані життєво необхідні елементи. Клітина не здатна жити і розвиватися без кальцію, фосфору, сірки, калію, хлору, натрію, магнію і заліза.
• Група мікроелементів утворена цинком, хромом, кобальтом і міддю.
• Ультрамікроелементи - ще одна група, що представляє найважливіші неорганічні речовини клітини. Група сформована золотом і сріблом, надають бактерицидну дію, ртуттю, що перешкоджає зворотному всмоктуванню води, що заповнює ниркові канальці, що впливає на ферменти. У неї ж включена платина і цезій. Певну роль в ній відводять селену, дефіцит якого веде до різним видам раку.

Вода в складі клітини

Важливість води, поширеного на землі речовини для життя клітини, незаперечна. У ній розчиняються багато органічні та неорганічні речовини. Вода - та благодатне середовище, де протікає неймовірну кількість хімічних реакцій. Вона здатна розчиняти продукти розпаду і обміну. Завдяки їй клітку залишають шлаки і токсини.

Ця рідина наділена високою теплопровідністю. Це дозволяє теплу рівномірно поширюватися по тканинах тіла. У неї істотна теплоємність (здатність поглинати теплоту, коли власна температура змінюється мінімально). Така здатність не дозволяє виникати в клітці різких перепадів температур.

Вода володіє виключно високим поверхневий натяг. Завдяки йому розчинені неорганічні речовини, як і органічні, без праці пересуваються по тканинах. Безліч невеликих організмів, використовуючи особливість поверхневого натягу, тримаються на водної поверхні і вільно по ній ковзають.

Тургор рослинних клітин залежить від води. З опорної функцією у певних видів тварин справляється саме вода, а не які-небудь інші неорганічні речовини. Біологія виявила і вивчила тварин з гидростатическими скелетами. До них відносяться представники голкошкірих, круглих і кільчастих хробаків, медуз і актиній.

Насиченість клітин водою

Працюючі клітини заповнені водою на 80% від їх загального обсягу. Рідина перебуває в них у вільній і зв'язаній формі. Білкові молекули міцно з'єднуються зі зв'язаною водою. Вони, оточені водною оболонкою, ізолюються одна від одної.

Молекули води полярні. Вони утворюють водневі зв'язки. Завдяки водневим містках вода має високу теплопровідність. Пов'язана вода дозволяє клітинам витримувати низькі температури. На частку вільної води припадає 95%. Вона сприяє розчиненню речовин, що втягуються в клітинний обмін.

Високоактивні клітини в тканинах мозку містять до 85% води. М'язові клітини насичені водою на 70%. менш активним клітинам, Що створює жирову тканину, достатньо 40% води. Вона в живих клітинах не тільки розчиняє неорганічні хімічні речовини, вона ключовий учасник гідролізу органічних сполук. Під її впливом органічні речовини, розщеплюючи, перетворюються в проміжні і кінцеві речовини.

Важливість мінеральних солей для клітини

Мінеральні солі представлені в клітинах катіонами калію, натрію, кальцію, магнію і аніонами HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -. Правильні пропорції аніонів та катіонів створюють необхідну для життя клітини кислотність. У багатьох клітинах підтримується слаболужна середу, яка практично не змінюється і забезпечує їх стабільне функціонування.

Концентрація катіонів та аніонів в клітинах відмінна від їх співвідношення в міжклітинному просторі. Причина тому - активна регуляція, спрямована на транспортування хімічних сполук. Такий перебіг процесів обумовлює сталість хімічних складів в живих клітинах. Після загибелі клітин концентрація хімічних сполук в міжклітинному просторі і цитоплазмі знаходить рівновагу.

Неорганічні речовини в хімічній організації клітини

У хімічному складі живих клітин немає яких-небудь особливих елементів, характерних тільки для них. Це визначає єдність хімічних складів живих і неживих об'єктів. Неорганічні речовини в складі клітини відіграють величезну роль.

Сірка і азот допомагають формуватися білків. Фосфор бере участь в синтезі ДНК і РНК. Магній - важлива складова ферментів і молекул хлорофілу. Мідь необхідна окислювальним ферментам. Залізо - центр молекули гемоглобіну, цинк входить до складу гормонів, що виробляються підшлунковою залозою.

Важливість неорганічних сполук для клітин

Сполуки азоту перетворять білки, амінокислоти, ДНК, РНК і АТФ. У рослинних клітинах іони амонію і нітрати в процесі окислювально-відновних реакцій перетворюються в NH 2, стають учасниками синтезу амінокислот. Живі організми використовують амінокислоти для формування власних білків, необхідних для будівництва тел. Після загибелі організмів білки вливаються в кругообіг речовин, при їх розпаді азот виділяється у вільній формі.

Неорганічні речовини, в складі яких є калій, грають роль «насоса». Завдяки «калієвому насосу» в клітини крізь мембрану проникають речовини, в яких вони гостро потребують. Калієві сполуки призводять до активізації життєдіяльності клітин, завдяки їм проводяться збудження і імпульси. Концентрація іонів калію в клітинах досить висока на відміну від довкілля. Іони калію після загибелі живих організмів легко переходять в природне оточення.

Речовини, що містять фосфор, сприяють формуванню мембранних структур і тканин. В їх присутності утворюються ферменти і нуклеїнові кислоти. Солями фосфору в тій чи іншій мірі насичені різні шари грунту. Кореневі виділення рослин, розчиняючи фосфати, засвоюють їх. Слідом за відмиранням організмів залишки фосфатів, піддаються мінералізації, перетворюючись в солі.

Неорганічні речовини, що містять кальцій, сприяють формуванню міжклітинної речовини і кристалів в рослинних клітинах. Кальцій з них проникає в кров, регулюючи процес її згортання. Завдяки йому формуються кістки, раковини, вапняні скелети, коралові поліпи у живих організмів. Клітини містять іони кальцію і кристали його солей.