Химический состав клеток
ВОДА
- Вода является хорошим растворителем для многих веществ - Высокие показатели адгезии (прилипает, т. е. растекается по поверхности) - Активный участник химических реакций (донор электронов, протонов Н) - Низкая вязкость и высокая текучесть (обеспечивает осмос и диффузию веществ) - Большая теплоемкость за счет водородных связей (демпфирует перепады температур) - Высокая энергия парообразования (при испарении теряется много тепловой энергии и организм охлаждается) - Высокая плотность при 4 0 С, а при 0 0 С менее плотное твердое вещество (лед, который препятствует промерзанию в глубинах)
Содержание некоторых макро- и микроэлементов в клетке, % Кислород ……… Углерод ………. Водород ………. Азот ……………. Калий …………. . Сера …………… Фосфор ………… Хлор ……………. Магний …………. 65 -75 15 -18 8 – 10 1, 5 – 3, 0 0, 15 – 0, 4 0, 15 – 0, 2 – 1, 0 0, 05 – 0, 1 0, 02 – 0, 03 Кальций ………. Железо …. ……. Бор ……………. Цинк …………. . Медь …………. . Йод ……………. Фтор …………. . Кобальт ……. . . Селен ………. . 0, 04 - 2, 5 0, 01 – 0, 015 0, 0001 0, 0003 0, 0002 0, 0001 0, 000001
Органические компоненты клеток: Белки – 10 -20% Липиды – 1 -5% Нуклеиновые кислоты – 1 -2% Углеводы – 0, 2 -2, 0%
Углеводы: Сх(Н 2 О)у Моносахариды – простые сахара, содержащие от 3 до 9 атомов углерода. Триозы (пировиноградная к-та) – важна энергетическом метаболизме. Пентозы (рибулозодифосфат) участвуют в ассимиляции СО 2 у растений и бактерий. Гексозы (глюкоза) - конструктивный и энергетический метаболизм б) - α-глюкоза в) - β-глюкоза
Дисахариды — это сложные сахара, образованные из двух мономеров. Связь между мономерами в дисахаридах является ковалентной и образуется между атомом С(1) одного мономера и атомом С(4) другого, поэтому она обозначается как 1, 4 -гликозидная связь.
В качестве примера следует назвать три наиболее распространенных дисахарида. 1. Мальтоза — состоит из двух молекул глюкозы. Этот дисахарид может образовываться в клетке в результате соединения двух молекул глюкозы или в процессе расщепления полисахарида крахмала при участии фермента амилазы. 2. Сахароза — состоит из глюкозы и фруктозы, в большом количестве содержится в сахарной свекле, сахарном тростнике и многих других растениях.
Полисахариды — это полимеры моносахаридов, главным образом гексоз. амилоза Крахмал. Это основная форма полисахарида, с помощью которого растения запасают углеводы для последующего использования в обмене веществ. Его мономером является α-глюкоза. Существует два вида крахмала: 1) амилоза — это крахмал, молекулы которого имеют линейную структуру и способны спирально скручиваться; 2) амилопектин — это крахмал, молекулы которого представлены разветвленными цепочками мономеров за счет образования дополнительных ковалентных связей между атомом углерода С(1) мономера одной цепочки и атомом С(6) мономера другой (параллельной) цепочки.
Гликоген. Это полисахарид животных, по структуре и функции напоминающий амилопектин растений. При этом степень разветвления цепочек мономеров гликогена (α-глюкоза) еще выше, чем у амилопектина, благодаря чему достигается очень высокая плотность «упаковки» глюкозы в клетках, что важно при их небольших размерах. гликоген
Целлюлоза. Этот природный полимер по своей массе занимает первое место среди всех остальных органических веществ, имеющихся в биосфере Земли. У растений 50 % углерода заключено в целлюлозе, которая является структурной основой клеточных стенок. целлюлоза Молекулы целлюлозы представляют собой длинные цепочки, состоящие из β-глюкозы. Между соседними параллельными цепочками образуются многочисленные водородные связи и несколько параллельных цепочек целлюлозы объединяются в пучки.
Хитин. Этот полисахарид можно назвать «целлюлозой» животных и грибов, потому что по строению и функции хитин очень похож на целлюлозу. Мономером хитина является глюкозамин; в его состав входит аминогруппа, которая присоединяется ко второму атому углерода вместо гидроксильной группы. Хитин входит в состав наружного скелета членистоногих животных и клеточных стенок грибов. хитин
ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ 1. Энергетическая 2. Строительная 2 1
Липиды — состоящие из трехуглеродного спирта глицерина (глицерола) и жирных кислот, занимают по количеству одно из первых мест среди прочих липидов живых организмов. В зависимости от количества молекул жирных кислот, присоединенных к глицерину (от одной до трех), эти липиды получают свое название моно-, ди- и триглицериды.
Жирные кислоты, второй компонент глицеридов, представляют собой насыщенные или ненасыщенные карбоновые кислоты с общей формулой СООН—(СН 2)n— СН 3. Соотношение насыщенных и ненасыщенных глицеридов в тканях животных и растений различно. У животных чаще преобладают глицериды, в молекулах которых находятся насыщенные жирные кислоты (жиры), а у растений преобладают глицериды, содержащие ненасыщенные жирные кислоты (масла). Жирные кислоты СООН – (СН 2)n – СН 3 Насыщеные: a, b) - стеариновая, Ненасыщеные: c) - олеиновая;
Молекулы всех видов глицеридов хотя бы частично «полярны» по отношению к воде. Гидрофильность глицерина в молекуле глицерида значительно возрастет, если к одной из трех его гидроксильных групп вместо молекулы жирной кислоты присоединится остаток фосфорной кислоты. Такие глицериды называются фосфолипидами (точнее, фосфодиглицеридами). Эти молекулы ведут себя в водной среде очень своеобразно. Фосфолипиды и глицериды способны образовывать на поверхности воды мономолекулярный слой, в котором все молекулы имеют одинаковую ориентацию — гидрофильная «головка» молекулы погружена в воду, а гидрофобные «хвосты» , т. е. жирные кислоты, обращены в другую сторону.
Не все липиды имеют в своем составе жирные кислоты. Примером такой группы липидов являются стероиды. Примером стероидов может служить холестерин (холестерол). Как структурный элемент холестерин входит в состав глицеридов, присоединяясь к глицерину вместо одной из жирных кислот, и тем самым участвует в образовании билипидного слоя мембран клеток. b- стероидное «ядро» , c - холестерин
С другой стороны, холестерин является исходным материалом для образования: 1) гормонов надпочечников (кортикостерон, кортизол, альдостерон); 2) гормонов половых желез (прогестерон, тестостерон, эстрадиол); 3) желчных кислот (ускоряют расщепление липидов в пищеварительной системе и обеспечивают их всасывание в кровь).
Функции липидов (жиров): 1) энергетическая 2) теплоизолирующая 3) строительная (биомембраны)
Цис- и транс- изомеры жирных кислот
Формирование биомембран А. f/m
Диффузия (О 2, СО 2) Пассивный транспорт (Na, Ca) без затрат энергии Активный транспорт (аминокислоты) с затратой энергии
Пассивная диффузия – по градиенту концентрации. Облегченная диффузия – концентрация в клетке меньше, чем в окружающей среде. Осуществляется субстрат-специфичными пермеазами без затрат энергии. Активный транспорт – требует затрат энергии и вещество может накапливаться в клетке против градиента концентрации. Транслокация группы – переносимая молекула в процессе транспорта видоизменяется, например, фосфорилируется.
Анимация: Белки на мембранах, рецепторы, транспорт вещества Найти анимацию по структуре белка!