 |  |  | |||||
 |
Вода Анионы Моносахариды Полисахариды
 |  | | |
Соли, Катионы Аминокислоты Белки
кислоты
Нуклеотиды Нуклеиновые
кислоты
Липиды
Все клетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов сходны по химическому составу. В клетке содержится несколько тысяч веществ, которые участвуют в разнообразных химических реакциях. Сходство в строении и химическом составе разных клеток свидетельствует о единстве их происхождения.
Одни элементы содержатся в клетках в относительно большом количестве, другие - в малом. Особенно велико содержание в клетке четырех элементов - кислорода, углерода, азота и водорода (до 98%). Сера, фосфор, хлор, калий, магний, натрий, кальций, железо составляют вместе 1,9%. Все остальные элементы содержатся в клетке в исключительно малых количествах (меньше 0,01%). В живых телах наряду с веществами, распространенными в неживой природе, содержится много веществ, характерных только для живых организмов.
Вода составляет почти 80% массы клетки. Ей принадлежит существенная многообразная роль в жизни клетки. Она определяет физические свойства клетки - ее объем, форму, упругость. Вода участвует в образовании структурных молекул органических веществ, в частности структуры белков. Большинство реакций, протекающих в клетке, могут идти только в водном растворе; многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе и в водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки. Вода является непосредственным участником многих химических реакций (расщепление белков, углеводов, жиров и др.).
Биологическая роль воды определяется особенностью ее молекулярной структуры, полярностью молекул воды. Частица воды - диполь: в области атомов водорода (протона) преобладает положительный заряд, а в области атомов кислорода - отрицательный. Этим объясняется способность воды к ориентированию в электрическом поле и присоединению к различным молекулам и участкам молекул, несущим заряд, с образованием гидратов. Много веществ способно растворяться в воде: соли, кислоты, щелочи, а из органических веществ - многие спирты, амины, углеводы, белки и др. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными веществами (греч. “гидрос” - вода, “филео” - люблю). Жиры, клетчатка и другие вещества плохо или вовсе не растворяются в воде, их называют гидрофобными (греч. “гидрос” - вода, “фобос” - страх, ненависть). Гидрофильность объясняется наличием групп атомов, способных вступать с молекулами воды в электростатическое взаимодействие или образованием с ними водородных связей. Гидрофильные вещества - это соли, углеводы, белки, низкомолекулярные органические соединения. Многие жиры - гидрофобны. Гидрофобные вещества входят в состав клеточных мембран, обусловливая их полупроницаемость.
Минеральные соли: в клетке диссоциируют на катионы и анионы.
| Функции | Значение |
| Сохранение кислотно-щелочного равновесия | За счёт буферных систем происходит регуляция рН среды. Фосфатная буферная система поддерживает рН внутриклеточной среды в пределах 6,9 – 7,4. Бикарбонатная – на уровне 7,4. |
| Активация ферментов | Некоторые катионы являются активаторами и компонентами различных ферментов, витаминов и гормонов. |
| Структурная | Служат источником для синтеза органических веществ, участвуют в образовании внутреннего и наружного скелетов |
| Создание мембранного потенциала | Внутри клетки преобладают ионы калия, а снаружи – натрия и хлора. В результате образуется разность потенциалов |
| Создание осмотического давления | Внутри клетки концентрация ионов солей выше, что обеспечивает поступление в клетку воды, создаёт тургорное давление |
УГЛЕВОДЫ:
| Моносахариды | Олигосахариды | Полисахариды | |
| Особенности строения и свойства | бесцветные, твёрдые кристаллические вещества, хорошо растворяются в воде, имеют сладкий вкус | в большей степени представлены дисахаридами, растворимы в воде, обладают сладким вкусом | полимеры, состоящие из моносахаридов, линейные или разветвлённые, нерастворимы в воде, не имеют сладкого вкуса; могут образовывать соединения с липидами (гликолипиды) и белками (гликопротеины) |
| Примеры | пентозы (рибоза, дезоксирибоза); гексозы (глюкоза, фруктоза, галактоза) | мальтоза (состоит из 2-х молекул глюкозы), лактоза (галактоза+глюкоза), сахароза (глюкоза + фруктоза) | целлюлоза, крахмал, гликоген, хитин |
| функции | 1.Энергетическая – основной источник энергии, при полном окислении 1 г глюкозы освобождается 17,6 кДж энергии. 2.Запасающая – крахмал (у растений) и гликоген (у животных и грибов) 3.Строительная – входят в состав нуклеиновых кислот, клеточных мембран, клеточных стенок. 4.Рецепторная – гликопротеины, которые входят в состав клеточных мембран, обеспечивают узнавание клетками друг друга. 5.Защитная – растворы углеводов защищают от механических повреждений ткани и органы |
ЛИПИДЫ:
| Простые липиды | Сложные липиды | Липоиды | |
| Особенности | Сложные эфиры спиртов с жирными кислотами, гидрофобные, легче воды, способны подвергаться гидролизу(омылению), в воде нерастворимы; пластичные вещества, обладают водоотталкивающими свойствами | Сложные эфиры спиртов с жирными кислотами и другими группами | Жироподобные вещества, предшественники или производные липидов |
| Примеры | 1.Нейтральные жиры – сложные эфиры трёхатомного спирта глицерина и жирных кислот 2.Воски – сложные эфиры одноатомных спиртов и жирных кислот | 1.Фосфолипиды – сложные эфиры трёхатомного спирта глицерина, жирных кислот и фосфорной кислоты. 2.Гликолипиды – соединения, построенные из липидного и углеводного компонентов. 3.Липопротеиды – комплексы липидов и белков | Жирные кислоты, глицерин, холестерин, жёлчные кислоты, жирорастворимые витамины (А, D? E? K), стероидные гормоны |
| Функции | 1. Энергетическая – при полном расщеплении 1 г жира освобождается 38,9 кДж энергии. 2.Запасающая – откладываются в клетках жировой ткани, источник энергии во время спячки, миграции, голода. 3.Источник метаболической воды. 4.Защитная – амортизация органов, теплоизоляция, предохраняют от смачивания | 1.Структурная – принимают участие в образовании мембран | 1.Регуляторная – гормоны регулируют рост, дифференцировку, размножение, адаптации, обмен веществ. 2.Каталитическая – витамины являются кофакторами ферментов |
БЕЛКИ – биологические гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В образовании природных белков участвует 20 аминокислот, из них для человека 8 являются незаменимыми, так как не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей – это лизин, валин, лейцин, изолейцин, треонин, фенилаланин, триптофан и метионин. Аминокислоты имеют общий план строения и между собой различаются только радикалами.