Химические вещества в клетке, особенно их состав, с точки зрения химии разделяют на макро- и микроэлементы. Однако существует еще и группа ультрамикроэлементов, в которую входят химические элементы, процентное соотношение которых составляет 0,0000001%.
Одних химических соединений в клетке больше, других меньше. Однако все основные элементы клетки относятся к группе макроэлентов. Приставка макро- означает много.
Живой организм на атомном уровне не отличается от предметов неживой природы. Он состоит из тех же атомов, что и неживые предметы. Однако количество химических элементов в живом организме, особенно тех, что обеспечивают основные жизненные процессы, намного больше в процентном соотношении.
Химические вещества клетки
Белки
Основными веществами клетки являются белки. Они занимают 50% массы клетки. Белки выполняют множество различных функций в организме живых существ, также белками являются многие другие по своему подобию и функциями вещества.
По своему химическому строению белки – это биополимеры, которые состоят из аминокислот, соединенных пептидными связями. Хочется отметить, что состав белков в основном занимают остатки аминокислот.
Для химического состава белков характерно постоянное среднее количество азота – примерно 16%. Хочется отметить, что под воздействием специфических ферментов, а также в процессе нагревания с кислотами белки поддаются гидролизу. Это одна из главных их особенность.
Углеводы
Углеводы распространены в природе очень широко и отыграют очень важную роль в жизнедеятельности растений и животных. Они берут участие в разных процессах обмена веществ в организме и являются компонентами многих природных соединений.
В зависимости от содержания, структуры и физико-химических свойств, углеводы поделены на две группы: простые – это моносахариды и сложные – продукты конденсации моносахаридов. Среди сложных углеводов также есть две группы: олигосахариды (количество моносахаридных остатков составляет от двух до десяти) и полисахариды (количество моносахаридных остатков составляет более десяти).
Липиды
Липиды – это основной источник энергии для организмов. В составе живых организмов липиды выполняют минимум три главных функции: они являются основными структурными компонентами мембран, являются распространенным энергетическим резервом, а также играют защитную роль в составе покрова животных, растений и микроорганизмов.
Химические вещества в клетке, которые относятся к классу липидов, обладают особенным свойством – они не растворимы в воде и малорастворимые в органических растворителях.
Нуклеиновые кислоты
В составе клеток живых организмов обнаружено два вида жизненно важных нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Нуклеиновые кислоты – это сложные соединения, которые имеют в составе азот.
В случае полного гидролиза нуклеиновые кислоты расщепляются на более мелкие соединения, а именно на: азотистые основания, углеводы и фосфатную кислоту. В случае неполного гидролиза нуклеиновых кислот создаются нуклеозиды и нуклеотиды. Главная функция нуклеиновых кислот – хранение генетической информации и транспорт биологически активных веществ.
Группа макроэлементов – основной источник жизни клетки
К группе макроэлементов относятся такие основные химические элементы как кислород, углерод, водород, азот, калий, фосфор, сера, магний, натрий, кальций, хлор и другие. Многие из них, например, фосфор, азот, сера входят в состав разных соединений, которые отвечают за жизненные процессы клеток организма. Каждый из этих элементов имеет свою функцию, без которой существование клетки было б невозможным.
- Кислород, например, входит практически во все органические вещества и соединения клетки. Для многих, особенно аэробных организмов, кислород выполняет функцию окислителя, что в процессе их дыхания обеспечивает клетки этого организма энергией. Самое большое количество кислорода в живых организмах находится в составе молекул воды.
- Углерод тоже входит в состав многих соединений клетки. Атомы углерода в молекуле СаСО3 составляют основу скелета живых организмов. Более того, углерод регулирует клеточные функции и играет важную роль в процессе фотосинтеза растений.
- Водород находится в клетке в молекулах воды. Его главная роль в структуре клетки заключается в том, что много микроскопических бактерий окисляют водород для того, чтобы получать энергию.
- Азот – один из главных составляющих клетки. Его атомы входят в состав нуклеиновых кислот, многих белков и аминокислот. Азот участвует в процессе регуляции кровяного давления в виде N О и выводится из живого организма в составе мочи.
Не менее важное значение для жизни организмов имеют и сера с фосфором. Первая содержится в составе многих аминокислот, поэтому и в белках. А фосфор составляет основу АТФ – основного и самого большого источника энергии живого организма. Более того, фосфор в виде минеральных солей содержится в зубной и костной тканях.
Важное значение в составе клетки организма имеют кальций и магний. Кальций свертывает кровь, поэтому он жизненно необходим живым существам. Также он регулирует много внутриклеточных процессов. Магний участвует в создании ДНК в организме, более того, он является кофактором многих ферментов.
Нужны клетке и такие макроэлементы как натрий с калием. Натрий поддерживает мембранный потенциал клетки, а калий необходим для нервного импульса и нормальной работы сердечных мышц.
Значение микроэлементов для живого организма
Все основные вещества клетки состоят не только из макроэлементов, но еще и из микроэлементов. Сюда относятся цинк, селен, йод, медь и другие. В клетке в составе основных веществ они находятся в мизерных количествах, однако играют важнейшую роль в процессах организма. Селен, например, регулирует много основных процессов, медь является одним из составляющих компонентов многих ферментов, а цинк является главным элементом в составе инсулина – основного гормона поджелудочной железы.
Химический состав клетки — видео
Тема: Общий обзор организма человека
Урок: Клетка: строение, химический состав и жизнедеятельность
Организм человека - это огромное многоклеточное государство. Клетка - структурная единица как растительных, так животных организмов. Наука, изучающая клетки, называется .
По форме, строению и функциям клетки чрезвычайно разнообразны, но все они имеют общую структуру. А вот форма, размеры, и особенности зависят от выполняемой органом функции.
Впервые о существовании клеток сообщил в 1665 г. выдающийся английский физик, математик и микроскопист Роберт Гук.
После открытия Гука клетки обнаруживали под микроскопом у всевозможных видов животных и растений. И все они имели общий план строения. Но в световой микроскоп можно было увидеть лишь цитоплазму и ядро. Появление электронного микроскопа позволило ученым не только увидеть другие, но и рассмотреть их ультраструктуру.
1. Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. Биология 8 М.:Дрофа - с. 32, задания и вопрос 2, 3, 5.
2. Какие существуют основные части клетки?
3. Расскажите о клеточных органеллах.
4. Подготовьте сообщение об истории открытия микроскопа.
Из курса ботаники и зоологии вы знаете, что тела растений и живот ных построены из клеток. Организм человека тоже состоит из клеток. Благодаря клеточному строению организма возможны его рост, раз множение, восстановление органов и тканей и другие формы деятель ности.
Форма и размеры клеток зависят от выполняемой органом функции. Основным прибором для изучения строения клетки является микро скоп. Световой микроскоп позволяет рассматривать клетку при увеличении примерно до трех тысяч раз; электронный микроскоп, в котором вместо света используется поток электронов, - в сотни тысяч раз. Изучением строения и функций клеток занимается цитология (от греч. «цитос» - клетка).
Строение клетки.
Каждая клетка состоит из цитоплазмы и ядра, а снаружи она покрыта мембраной, разграничивающей одну клетку от соседних. Пространство между мембранами соседних клеток заполнено жидким межклеточным веществом. Главная функция мем браны состоит в том, что через нее движутся различные вещества из клетки в клетку и таким осуществляется обмен веществ меж ду образом клетками и межклеточным ве ществом.
Цитоплазма - вязкое полужид кое вещество. Цитоплазма содержит ряд мельчайших структур клетки - органоидов, которые выполняют раз личные функции. Рассмотрим самые важные из органоидов: митохонд рии, сеть канальцев, рибосомы, кле точный центр, ядро.
Митохондрии - короткие утол щенные тельца с внутренними пере городками. В них образуется вещество, богатое энергией, необходимой для процессов, происходящих в клетке АТФ. Замечено, что чем активнее работает клетка, тем больше в ней митохондрий.
Сеть канальцев пронизывает всю цитоплазму. По этим канальцам происходит передвижение веществ и ус танавливается связь между органои дами.
Рибосомы - плотные тельца, со держащие белок и рибонуклеиновую кислоту. Они являются местом обра зования белков.
Клеточный центр образован тельцами, которые участвуют в деле нии клетки. Они расположены возле ядра.
Ядро - это тельце, которое явля ется обязательной составной частью клетки. Во время клеточного деле ния строение ядра меняется. Когда деление клетки заканчивается, ядро возвращается к прежнему состоя нию. В ядре есть особое вещество - хроматин , из которого перед делением клетки образуются нитевидные тельца - хромосомы . Для клеток ха рактерно постоянное количество хро мосом определенной формы. В клетках тела человека содержится по 46 хромосом, а в половых клетках по 23.
Химический состав клетки. Клет ки организма человека состоят из разнообразных химических соедине ний неорганической и органической природы. К неорганическим вещест вам клетки относятся вода и соли. Вода составляет до 80% массы клет ки. Она растворяет вещества, учас твующие в химических реакциях: переносит питательные вещества, выводит из клетки отработанные и вредные соединения. Минеральные соли - хлорид натрия, хлорид ка лия и др. - играют важную роль в распределении воды между клетками и межклеточным веществом. Отдельные химические элементы, такие, как кислород, водород, азот, сера, железо, магний, цинк, иод, фосфор, участвуют в создании жизненно важных органических соединений. Органические соединения образуют до 20-30% массы каждой клетки. Среди органических соединений наибольшее значение имеют углево ды, жиры, белки и нуклеиновые кислоты.
Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода. К углеводам от носятся глюкоза, животный крах мал - гликоген. Многие углеводы хорошо растворимы в воде и являют ся основными источниками энергии для осуществления всех жизненных процессов. При распаде 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж энергии.
Жиры образованы теми же хими ческими элементами, что и углево ды. Жиры нерастворимы в воде. Они входят в состав клеточных мембран. Жиры также служат запасным ис точником энергии в организме. При полном расщеплении 1 г жира осво бождается 38,9 кДж энергии.
Белки являются основными ве ществами клетки. Белки - самые сложные из встречающихся в приро де органических веществ, хотя и со стоят из относительно небольшого числа химических элементов - уг лерода, водорода, кислорода, азота, серы. Очень часто в состав белка вхо дит фосфор. Молекула белка имеет большие размеры и представляет со бой цепь, состоящую из десятков и сотен более простых соединений - 20 видов аминокислот.
Белки служат главным строи тельным материалом. Они участву ют в формировании мембран клет ки, ядра, цитоплазмы, органоидов. Многие белки выполняют роль уско рителей течения химических реак ций - ферментов. Биохимические процессы могут происходить в клет ке только в присутствии особых ферментов, которые ускоряют хими ческие превращения веществ в сот ни миллионов раз.
Белки имеют разнообразное стро ение. Только в одной клетке насчи тывается до 1000 разных белков.
При распаде белков в организме освобождается примерно такое же количество энергии, как и при расщеплении углеводов – 17,6 кДж на 1 г.
Нуклеиновые кислоты образуют ся в клеточном ядре. С этим связано их название (от лат. «нуклеус» - ядро). Они состоят из углерода, кислорода, водорода и азота и фосфора. Нуклеи новые кислоты бывают двух типов - дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). ДНК находят ся в основном в хромосомах клеток. ДНК определяет состав белков клетки и передачу наследственных при знаков и свойств от родителей к по томству. Функции РНК связаны с образованием характерных для этой клетки белков.