Неорганические вещества клетки

1. Неорганические вещества клетки.

К ним относятся:

1.1. вода

1.2. минеральные соли.

    1.1. Большое значение в жизнедеятельности клетки имеет вода. В среднем в многоклеточном организме вода составляет около 80 % массы тела. Прежде всего она является растворителем. В качестве растворителя вода обеспечивает транспорт веществ в клетку и удаление из нее продуктов жизнедеятельности, поскольку большинство химических соединений может проникнуть через наружную клеточную мембрану только в растворенном виде. Вода играет важную роль во многих реакциях, происходящих в организме. Например, в реакциях гидролиза, при которых высокомолекулярные органические вещества (белки, жиры, углеводы) расщепляются благодаря присоединению к ним воды. С помощью воды обеспечивается процесс переноса необходимых веществ от одной части организма к другой. Чем выше биохимическая активность клетки или ткани, тем выше содержание в них воды. Велика ее роль и в терморегуляции клетки и организма в целом. Вода обладает хорошей теплопроводностью и большой теплоемкостью, поэтому температура внутри клетки остается неизменной или ее колебания оказываются значительно меньшими, чем в окружающей клетку среде.

1.2. Другие неорганические вещества — соли — находятся в клетке в виде анионов и катионов в растворах и в виде соединений с органическими

веществами. Их функции определяются ролью входящего в состав соли элемента. Например, магний содержится в молекуле хлорофилла, фосфор в форме нерастворимого фосфорнокислого кальция составляет основу костного скелета позвоночных и раковин моллюсков и др.

 

2. Органические вещества, входящие в состав клетки.

Органические вещества называют углеродсодержащими соединениями, потому что в их состав входят атомы углерода.

Органические вещества, входящие в состав клетки, — это

2.1.белки,

2.2. углеводы,

2.3. липиды,

2.4. нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и другие соединения, которых нет в неживой природе.

 

2.1. Белки — основная составная часть любой живой клетки. На их долю приходится 50 —80 % сухой массы клетки. Белки — это полимеры, их составными единицами (мономерами) являются аминокислоты.

Всего известно 20 различных аминокислот, входящих в состав белков.

    Аминокислота может соединиться с другой посредством пептидных связей (—СО — NH—) и образуют первичную структуру белка. Соединение, состоящее из двух или большего числа аминокислотных остатков, называется полипептидом.

Функции белков.

Специфические биологические функции белков зависят от их пространственной конфигурации, нарушение которой ведет к потере

биологической активности. У белков имеется четыре уровня структурной организации. Последовательность аминокислот в полипептидной

цепи определяет первичную структуру молекулы белка, от которой, в свою очередь, зависят последующие уровни пространственной

организации и биологические свойства белка.    Следующий уровень организации белка — вторичная структура. Она имеет вид спирали. Между изгибами спирали возникают водородные связи, которые слабее ковалентных, но повторенные многократно они создают довольно прочное сцепление. Третичная структура достигается тем, что спирализованная молекула белка еще многократно и закономерно сворачивается, образуя компактный шарик, в котором звенья спирали соединяются еще более слабыми бисульфидными связями (—S—S—).

    Объединяясь в агрегаты постоянного состава, молекулы белка могут образовывать четвертичную структуру (например, гемоглобин).

    Белки выполняют в клетке чрезвычайно разнообразные функции.

На первом месте стоит каталитическая функция. Все биологические реакции в клетке протекают при участии особых биологических

катализаторов — ферментов, а любой фермент — белок. Каждую химическую реакцию обусловливает свой биокатализатор. В цитоплазме клетки осуществляется очень много всевозможных реакций, столь же много и биокатализаторов, контролирующих ход этих реакций. Так, распад крахмала и превращение его в сахар (мальтозу) вызывает фермент дисатаза, тростниковый сахар расщепляет только фермент инвертаза. Многие ферменты уже давно применяют в медицинской и пищевой промышленности.

    Одна из важнейших функций белков — строительная (структурная). Белки входят в состав всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур. В соединении с ДНК белок составляет тело хромосом, а в соединении с РНК — рибосом. Растворы низкомолекулярных белков входят в состав жидких фракций клеток.

    Двигательная (сократительная) функция белка состоит в том, что все виды двигательных реакций клетки выполняются особыми сократительными белками, которые обусловливают сокращение мускулатуры животных, движение жгутиков и ресничек у простейших, перемещение хромосом при делении клетки, движение растений.

    Транспортная функция белков выражается в способности специфических белков крови обратимо соединяться с органическими и неорганическими веществами и доставлять их в разные органы и ткани. Так, гемоглобин соединяется с кислородом и диоксидом углерода; сывороточный белок альбумин связывает

и переносит вещества липидного характера, гормоны и др.

    Белки выполняют и защитную функцию. В организме в ответ на проникновение в него чужеродных веществ вырабатываются антитела — особые белки, которые связывают и обезвреживают несвойственные организму вещества (антигены) — это защитная функция.

    Регуляторная функция белков заключается в образовании гормонов, регулирующих обмен веществ. Гормоны щитовидной и поджелудочной желез, гипофиза и др. относятся к классу белков.

    Энергетическая функция белков выражена слабо.

 

2.2. Углеводы (сахара) встречаются как в животных, так и растительных клетках, причем в растительных клетках их значительно больше. Углеводы являются соединениями углерода, водорода и кислорода. Различают полисахариды — (крахмал, гликоген,целлюлоза), дисахариды — (мальтоза, лактоза, сахароза) и простые сахара — моносахариды —(рибоза, глюкоза,

фруктоза, галактоза). Полисахариды — сложные углеводы, образованные из многих молекул моносахарида.

    Главными углеводами клеток являются глюкоза, гликоген (у животных), целлюлоза (клетчатка) и крахмал (у растений).

    Функции углеводов. Некоторые углеводные полимеры служат опорным материалом жестких клеточных стенок (целлюлоза, хитин) или цементирующим материалом в межклеточном пространстве (пектины, мукополисахариды), выполняя, таким образом, строительную функцию.

    Кроме того, углеводы служат своеобразным "топливом" в живой клетке: окисляясь, они высвобождают химическую энергию, которая расходуется клеткой на процессы жизнедеятельности.  Углеводы - это самый доступный и "быстрый" источник энергии. Гликоген (у животных) и крахмал (у растений) основа запасов связанной энергии.

    Защитную функцию выполняют углеводы, входящие в состав слизей (мокрота, выделения пищеварительного тракта) и растительных камедей.

 

2.3. Липиды — также обязательные компоненты любой живой клетки.

Самые распространенные из липидов — жиры и воски. Жиры представляют собой эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. Содержание жиров в клетках составляет 5— 15 % сухой массы, а в клетках жировой ткани — до 90 %.

    Функции липидов. Будучи одним из основных компонентов биологических мембран, липиды влияют на проницаемость клеток. Средний, липидный, слой мембран препятствует свободному перемещению воды из клетки и в клетку.

    Жиры используются клеткой как источник энергии: калорийность липидов выше энергетической ценности углеводов. У животных, впадающих зимой в спячку, жиры обеспечивают организм необходимой энергией. Они составляют запас питательных веществ в семенах и плодах растений.

    Жиры служат источником воды, которая выделяется при их окислении.

Жиры выполняют также защитную функцию; они плохо проводят тепло и могут поэтому выполнять функцию теплоизоляции. Подкожный жир играет

важную теплоизоляционную роль у животных, особенно у водных млекопитающих.

    Воски обладают водоотталкивающими свойствами и приобретают пластичность при незначительном нагревании. Воск используется у растений и животных в качестве защитною покрытия. Из воска пчелы строят соты.

    Половые гормоны относятся к классу липидов (регуляторная функция)