Химический состав клетки В состав клетки

Химический состав клетки

В состав клетки входят примерно 80 химических элементов системы Менделеева. Все эти элементы встречаются и в неживой природе.

Основные различия живой и неживой природы. Изучение элементного состава клетки подтверждает единство живой и неживой природы. В состав живых организмов входят те же химические элементы, которые составляют и тела неживой природы. В клетках обнаружено от 70 до 90 из 107 (110) элементов, составляющих периодическую систему Д. И. Менделеева. Приблизительно 40 элементов принимают участие в процессах обмена веществ и обладают выраженной биологической активностью. Эти элементы называются биогенными. Биогенные элементы – химические элементы, которые, входя в состав клеток, выполняют биологические функции.

Молекулярный состав клетки Соединения Неорганические Органические 10— 20 % Белки 0, 2— 2, 0 % Вода 70— 80 % Углеводы 1— 5 % Жиры 1, 0— 2, 0 % Минеральные 1, 0— 1, 5 % Нуклеиновые соли кислоты АТФ, 0, 1— 0, 5 % и др. вещества

Неорганические вещества в клетке. Большая часть неорганических веществ находится в клетке в виде солей – серной, соляной, фосфорной и других кислот. Минеральные соли играют важную роль в развитии живых организмов. Их недостаток или избыток может привести к гибели организма. Соли могут находиться в клетке либо в виде ионов, либо в твердом состоянии. Калиевые, магниевые, натриевые соли в комплексе с белками входят в состав цитоплазмы клеток, они определяют кислотно-щелочное состояние цитоплазмы и плазмы крови. Возбудимость нервной, мышечной тканей, активность ферментов, ряд других важных процессов, протекающих в клетке, находятся в зависимости от концентрации тех или иных ионов различных солей. Поэтому в клетке в норме поддерживается строго определенный качественный и количественный состав солей.

Макроэлементы К макроэлементам относят кислород (65— 75 %), углерод (15— 18 %), водород (8— 10 %), азот (2, 0— 3, 0 %), калий (0, 15— 0, 4 %), сера (0, 15— 0, 2 %), фосфор (0, 2— 1, 0 %), хлор (0, 05— 0, 1 %), магний (0, 02— 0, 03 %), натрий (0, 02— 0, 03 %), кальций (0, 04— 2, 00 %), железо (0, 01— 0, 015 %). Такие элементы, как C, O, H, N, S, P входят в состав органических соединений.

Микроэлементы К микроэлементам, составляющим от 0, 001 % до 0, 000001 % массы тела живых существ, относят ванадий, германий, йод (входит в состав тироксина, гормона щитовидной железы), кобальт (витамин В 12), марганец, никель, рутений, селен, фтор (зубная эмаль), медь, хром, цинк

Ультрамикроэлементы составляют менее 0, 0000001 % в организмах живых существ, к ним относят: золото, серебро оказывают бактерицидное воздействие, ртуть подавляет обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты. Так же к ультрамикроэлементам относят платину и цезий. Некоторые к этой группе относят и селен, при его недостатке развиваются раковые заболевания. Функции ультрамикроэлементов еще мало понятны.

Соли От солей в значительной мере зависят поступление воды в клетку и буферные свойства клеток и тканей. Клеточные мембраны проницаемы для молекул воды и непроницаемы для крупных молекул и ионов. Если в среде содержание воды более высокое, чем в клетке, то выравнивание концентрации воды между клеткой и средой происходит путем проникновения воды из среды в клетку. На этом свойстве, например, основано всасывание воды корнями растений.

Вода – самое простое химическое соединение, входящее в состав живых организмов. По количественному содержанию в клетке она занимает первое место – на ее долю в среднем приходится приблизительно 75– 80%. В различных клетках содержание воды может сильно варьироваться. Вода находится в клетках в двух состояниях – связанном и свободном.

Связанная вода 4– 5% воды находится в связанном с молекулами белка состоянии. Это так называемая сольватная вода, которая образует оболочки вокруг белковых молекул, изолируя их друг от друга и препятствуя их агрегации. Сольватная вода по своим химическим и физическим свойствам отличается от свободной воды. Так, например, она не растворяет солей, а замерзает при температуре, близкой к – 40°С.

Свободная вода 95% воды находится в свободном состоянии. Эта вода выполняет следующие функции: играет роль растворителя химических веществ; является средой, в которой протекают жизненно важные химические реакции; включается в качестве активного компонента в некоторые ферментативные реакции; осуществляет приток веществ в клетку и удаление продуктов жизнедеятельности из нее; определяет тургорное давление клетки; обеспечивает незначительные колебания температуры внутри клетки и равномерное распределение тепла по клетке и во всем организме. межтканевые жидкости, состоящие преимущественно из воды, смачивают покровы там, где происходит трение одного органа о поверхность другого. О большой роли воды свидетельствует четкая связь между интенсивностью обмена веществ и содержанием воды в органах и тканях.

Два основных свойства воды Два свойства воды – способность образовывать водородные связи и обратимая ионизация – оказываются весьма существенными для протекания внутриклеточных процессов. Атомы кислорода и водорода обладают разным сродством к электрону (электроотрицательностью), и, хотя молекула воды в целом электрически нейтральна, на кислороде локализуется частичный отрицательный, а на атомах водорода – частично положительный заряды. Благодаря такому пространственному разделению зарядов соседние молекулы могут электростатически притягиваться друг к другу. Такой тип притяжения между частичными зарядами электронейтральных молекул называется водородной связью, .

Вода определяет физические свойства клетки - ее объем, упругость. Многие химические процессы протекают только в водном растворе. Вода - хороший растворитель: многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе, и в водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки. Вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью. Вода обладает уникальным свойством: при охлаждении ее от +4 до 0 градусов, она расширяется. Поэтому лед оказывается легче жидкой воды и остается на ее поверхности. Это очень важно для организмов, обитающих в водной среде. Вода может быть хорошим смазочным материалом.