Химический состав клетки. Из 120 элементов периодической системы Менделеева в клетках обнаружено значительное их большинство

Из 120 элементов периодической системы Менделеева в клетках обнаружено значительное их большинство. В клетке содержатся и макроэлементы, и микроэлементы).

Неорганические вещества:

– вода (75 – 85%).

Функции:

1. Растворитель

2. Транспорт веществ

3. Создание среды для химических реакций

4. Участие в образовании клеточных структур (цитоплазма)

5. Участие в реакциях гидролиза, фотосинтез

6. Терморегуляции

- минеральные соли – 1-1,5%

Важнейшие катионы: Na⁺K⁺Ca²⁺Mg²⁺

§ Na⁺K⁺Cl^- - возбудимость живых организмов

§ Ca²⁺Mg²⁺Zn²⁺Mn²⁺ - образование углеводов в

§ процессе фотосинтеза

Важнейшие анионы: H₂ РО₄^-Cl^- HCО₃^-

Органические вещества:

1.Углеводы: 0,2 – 2%

Функции:

1.Энергетическая

2. Структурная

3. Запасающая

2. Жиры 1- 5% – один из классов липидов, сложные эфиры глицерина и жирных кислот. В клетках содержится от 1 до 5% жиров.

Функции:

1. Энергетическая

2. Строительная

3. Защитная (термоизоляция)

3.Белки 10 – 20 % - биополимемономерамикоторых являются аминокислоты.

В состав белков входят углерод, водород, азот, кислород, сера. Часть белков образует комплексы с другими молекулами, содержащими фосфор, железо, цинк и медь.

Различают:

заменимые аминокислоты — могут синтезироваться;

незаменимые аминокислоты — не могут синтезироваться, должны поступать в организм вместе с пищей. Растения синтезируют все виды аминокислот.

В зависимости от аминокислотного состава, белки бывают:

полноценными — содержат весь набор аминокислот;

неполноценными — какие-то аминокислоты в их составе отсутствуют.

Простые белки - состоят только из аминокислот.

Сложные белки - содержат помимо аминокислот еще и незаминокислотный компонент (металлы (металлопротеины), углеводы (гликопротеины), липиды (липопротеины), нуклеиновые кислоты (нуклеопротеины).

В строении молекулы белка различают 4 структуры:

 

Первичная структура белка — последовательность расположения аминокислотных остатков в полипептидной цепи.

Вторичная структура — упорядоченное свертывание полипептидной цепи в спираль. Витки спирали укрепляются водородными связями, возникающими между карбоксильными группами и аминогруппами.

Третичная структура — укладка полипептидных цепей в глобулы, возникающая в результате возникновения химических связей (водородных, ионных, дисульфидных).

Четвертичная структура -для сложных белков, молекулы которых образованы двумя и более глобулами.

Процесс разрушения структуры белка - денатурация.

Функции:

1. Пластическа я (образование клеточных мембран и органоидов клетки)

2.Каталитическая (ферменты – биологические катализаторы – ускоряют химические реакции).

3.Двигательная (сократительные белки) – сокращение мышц, движение листьев растений

4.Транспортная – присоединение химических элементов и биологически – активных веществ и перенос их к различным органам и тканям).

5.Энергетическая.

Ферменты, или энзимы, — класс белков, биологические катализаторы. Благодаря ферментам биохимические реакции протекают с огромной скоростью.

Ферменты — глобулярные белки, по особенностям строения ферменты можно разделить на две группы: простые и сложные. Простые ферменты состоят только из аминокислот. Сложные - являются сложными белками.

4.Нуклеиновые кислоты: 1 – 2%обеспечивают хранение и передачунаследственнойинформации. Синтез белка.

Ø ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – молекула, состоящая из двух спирально закрученных полинуклеотидных цепей. Мономером ДНК является дезоксирибонуклеотид, состоящий из:

1. азотистого основания: аденина (А), цитозина (Ц), тимина (Т) или гуанина (Г),

2. пятиатомного сахара пентозы (дезоксирибозы)

3. фосфата (остаток фосфорной кислоты)

Против одной цепи нуклеотидов располагается вторая цепь, причём против

А – Т, Г – Ц – правило комплементарности.

Репликация ДНК — процесс самоудвоения молекулы ДНК с участием ферментов. Под действием ферментов молекула ДНК раскручивается, и около каждой цепи, по принципам комплементарности и антипараллельности достраивается новая цепь. «Строительным материалом» и источником энергии для репликации являются дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (АТФ, ТТФ, ГТФ, ЦТФ), содержащие три остатка фосфорной кислоты. При включении дезоксирибонуклеозидтрифосфатов в полинуклеотидную цепь два концевых остатка фосфорной кислоты отщепляются, и освободившаяся энергия используется на образование фосфодиэфирной связи между нуклеотидами

Ø РНК (рибонуклеиновая кислота) – молекула, состоящая из одной цепи нуклеотидов.

Рибонуклеотид состоит:

• 1. из четырех азотистых оснований, но вместо тимина (Т) - урацил (У),

т. е.: А – У, Г – Т – по правилу комплементарности.

• 2. вместо дезоксирибозы – рибоза (рибоза отвечает за синтез белка)
• 3. Фосфат (остаток фосфорной кислоты)

Выделяют три вида РНК: 1) информационная (матричная) РНК — иРНК (мРНК), 2) транспортная РНК — тРНК, 3) рибосомная РНК — рРНК.

Все виды РНК принимают участие в процессах синтеза белка. Информация о строении всех видов РНК хранится в ДНК.

Процесс синтеза РНК на матрице ДНК называется транскрипцией.

Транспортные РНК содержат от 75 до 95 нуклеотидов; молекулярная масса — 25 000–30 000. На долю тРНК приходится около 10% от общего содержания РНК в клетке.

Функции тРНК:

1) транспорт аминокислот к месту синтеза белка, к рибосомам,

2) трансляционный посредник. В клетке встречается около 40 видов тРНК, каждый из них имеет характерную только для него последовательность нуклеотидов.

Рибосомные РНК содержат 3000–5000 нуклеотидов; молекулярная масса — 1 000 000–1 500 000. На долю рРНК приходится 80–85% от общего содержания РНК в клетке. В комплексе с рибосомными белками рРНК образует рибосомы — органоиды, осуществляющие синтез белка. В эукариотических клетках синтез рРНК происходит в ядрышках.

Функции рРНК: 1) необходимый структурный компонент рибосом и, таким образом, обеспечение функционирования рибосом; 2) обеспечение взаимодействия рибосомы и тРНК; 3) первоначальное связывание рибосомы и кодона-инициатора иРНК и определение рамки считывания, 4) формирование активного центра рибосомы.

Информационные РНК разнообразны по содержанию нуклеотидов и молекулярной массе (от 50 000 до 4 000 000). На долю иРНК приходится до 5% от общего содержания РНК в клетке.

Функции иРНК: 1) перенос генетической информации от ДНК к рибосомам, 2) матрица для синтеза молекулы белка, 3) определение аминокислотной последовательности первичной структуры белковой молекулы.

5. АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) – это нуклеотид, относящийся к группе нуклеиновых кислот): 0,1 – 0,5%

Молекула АТФ состоит:

1. из азотистого основания аденина

2. пятиуглеродного моносахарида рибозы

3. трех остатков фосфорной кислоты, соединённых друг с другом

высокоэнергетическими связями.

Функции:

1. Использование энергии в процессах биосинтеза, при движении, при производстве тепла, при проведении нервных импульсов, в процессе фотосинтеза и т.д.

2. АТФ - универсальный аккумулятор энергии в живых организмах

6.ГОРМОНЫ - органические соединения, продукты секреции эндокринных желез, выделяющиеся прямо в кровоток и обладающие высокой физиологической активностью.

Главные эндокринные железы–гипофиз,эпифиз, щитовидная и паращитовидные железа, кора надпочечников, поджелудочная железа, половые железы.

7. Витамины - органические вещества, необходимые для регуляции обмена веществ и нормального течения процессов жизнедеятельности.

Функции: влияние на обмен веществ, рост и развитие организма, его сопротивляемость к заболеваниям.

Известно более 25 витаминов. Их обозначают буквами латинского алфавита A, B, C, D и цифрами, определяющими порядок открытия – B1, B2, B12 и др. Нехватка ведет к гиповитаминозам, избыток – к гипервитминозам.

Авитаминоз - отсутствие витаминов.