Химический состав клетки.
Биогены – химические элементы, входящие в структуру клетки.
 |  | ||||
 | |||||
Макроэлементы (1-98%) Микроэлементы(0,01-1%) ультрамикроэлементы(< 0,01%)
(O, C, H, N, P,Ca) (S, K, Na, Cl, Mg, Fe) (Mn, I, Br, F, Zn, Cu, Au)
| Неорганические вещества клетки. |
| Самое распространенное неорганическое соединение в живых организмах - вода. |
Содержание от 60 до 98%, в зависимости от активности клетки, ее возраста.
Основные функции воды:
1. Универсальный растворитель.
2. Среда, в которой протекают биохимические реакции.
3. Определяет физиологические свойства клетки (ее упругость, объем).
4. Участвует в химических реакциях.
5. Поддерживает тепловое равновесие клетки и организма в целом благодаря высокой теплоемкости и теплопроводности.
6. Основное средство для транспорта веществ.
Минеральный в-ва в клетках присутствуют в виде ионов. Они создают кислую или щелочную среды(ионы H, HPO4, Cl); активизируют ферменты (ионы Mn, Zn, Cu); участвуют в свертывании крови (ионы Ca) и тд.
Органические соединения составляют в среднем 20-30% массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры — белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, а также жиры и ряд небольших молекул - гормонов, пигментов, АТФ и многие другие.
Органические вещества клетки.
Белки.
Среди органических веществ клетки белки занимают первое место как по количеству, так и по значениию. У животных на них приходится около 50 % сухой массы клетки. Несмотря на такое разнообразие и сложность строения, они построены всего из 20 различных аминокислот. Из них 12 незаменимые, 8 заменимые.
Белки – полимеры с большой молярной массой, мономерами которых являются аминокислоты.
Белки обладают рядом свойств. Денатурация – способность к разрушению структуры и потере свойств. Обратимая и необратимая. При необратимой происходит разрушение первичной структуры белка, При температуре свыше 40-50 градусов (варения яйца куриного). Ренатурация - полное или частичное восстановление денатурированными биополимерами (нуклеиновыми кислотами, белками) своих естественных свойств.
Функции белков:
1. Ферментативная. белки- это биокатализаторы, которые ускоряют все химические реакции, протекающие в организме.
2. Строительная. Белки являются основной структурой мембраны клетки.
3. Энергетическая. Энергетическая ценность белков = 17,6 кДж.
4. Двигательная – сократительные белки входят в состав мышц, ресничек и жгутиков и тд.
5. Транспортная – белки связывают и переносят вещества (гемоглобин).
6. Защитная – белки образуют антитела и антигены.
7. Регуляторная – белки-гормоны регулируют обмен веществ клетки или организма. (например инсулин поджелудочной железы).
Уровни организации белков.
| Первичная структура | Последовательность аминокислот в полипептидной цепи. (Пептидные связи) Сочетания аминокислот, играющих ключевую роль в функциях белка. | 
|
| Вторичная структура | Упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными связями Спираль или складки | 
|
| Третичная структура | Пространственное строение полипептидной цепи в глобулу.(Домен белка) Ионные, ковалентные гидрофобные связи. | 
|
| Четвертичная структура | Образуется единый белковый комплекс. | 
|
Углеводы.
Углеводы, или сахариды,— органические вещества с общей формулой Cn(H2o)m. У большинства углеводов число атомов водорода вдвое превышает количество атомов кислорода. Поэтому эти вещества и были названы углеводами.
В животной клетке углеводы находятся в количествах, не превышающих 1—2, иногда 5 %. Наиболее богаты углеводами растительные клетки, где их содержание в некоторых случаях достигает 90 % сухой массы (клубни картофеля, семена и т. д.).
Углеводы бывают простые(моносахариды и дисахариды) и сложные(полисахариды). Простые углеводы называются моносахаридами. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахариды называю триозами — 3 атома, тетрозами — 4, пентозами — 5 и гексозами — 6 атомов углерода. Из шестиуглеродных моносахаридов — гексоз наиболее важны глюкоза, фруктоза и галактоза. Глюкоза содержится в крови (0,1—0,12 %). Пентозы — рибоза и дезоксирибоза — входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ. Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, такое соединение на-зываь дисахаридом. Пищевой сахар, получаемый из тростника или сахарной свеклы, состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы, молочный сахар — из глюкозы и галактозы.
Сложные углеводы, образованные многими моносахаридами, называются полисахаридами. Мономером таких полисаха-ридов, как крахмал, гликоген, целлюлоза, является глюкоза.
Углеводы выполняют две основные функции: строительную и энергетическую. Например, целлюлоза образует стенки растительных клеток; сложный полисахарид хитин — главный структурный компонент наружного скелета членистоногих. Строительную функцию хитин выполня и у грибов. Углеводы играют роль основного источника энергии в клетке. В процессе окисления 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж. Крахмал у растений и гликоген у животных, откладываясь в клетках, служат энергетическим резервом.
Липиды.
- сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот.(воски, холестерин, жиры, масла и др).ьэто гидрофобные вещества с высокой энергоемкостью.
Функции:
1. Энергетическая – 1 г жира дает 38,9 кДж
2. Строительная – би липидный слой входит в состав мембраны клетки
3. Защитная
4. Терморегуляторная
5. Гормональная
Нуклеиновые кислоты.
- высокомолекулярные вещества (биополимеры), мономерами которых являются нуклеотиды.
Два типа кислот:
1. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)
2. РНК (рибонуклеиновая кислота)
Масса ДНК во много раз превышает массу РНК.
Нуклеотид состоит из остатка Фосфорной кислоты, углевода рибозы или дезоксирибозы и 4 азотистых оснований: Аденин(А), Тимин(Т) в ДНК или Урацил(У) в РНК, Гуанин(Г), Цитозин(Ц).
Азотистые основания комплементарны друг другу.
А= Т(У); Г=Ц
ДНК.
Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, соединенных друг с другом водородными связями. Последовательность нуклеотидов одной цепи комплементарна другой цепи. ДНК имеет вид двойной спирали (за исключением у бактерий и цианобактерий).
Днк в клетке находится в ядре, соединяясь с белками образуют хромосомы. Также ДНК содержится в митохондрих и хлоропластах.
Молекула ДНК способна к самоудвоению – репликации.(в период интерфазы деления)
Молекула (материнская) ДНК под действием ферментов начинает раскручиваться с одного конца и на каждой образовавшейся нити по принципу комплементарности образуются новые дочерние нити.
Функции ДНК: хранение и передача наследственной информации. Количество ДНК и их виды строго видовой признак. В молекулах ДНК закодирована первичная структура белка. И на ДНК синтезируется РНК(именно иРНК).
РНК.
Молекула РНК состоит из одной полинуклеотидной цепи, которая может приобретать различную конфигурацию.
В клетке РНК содержится в цитоплазме, ядре, хлоропластах, митохондриях, рибосомах.
Виды РНК:
иРНК – переносит информацию о структуре белка на рибосомы.
тРНК – переносит аминокислоты на рибосомы, к месту синтеза белка.
рРНК(м РНК)- строит тело рибосомы.
Вирусные РНК – несут генетическую информацию вирусов.
Все виды РНК синтезируются на ДНК.
АТФ.
- адезинотрифосфат – нуклеотид, состоящий из рибозы, аденина и трех остатков фосфорной кислоты, между которыми макроэргические связи.
Энергия простой связи = 13,8 кДж, макроэргической = 30,6 кДж.
Энергия запасается в АТФ в результате окисления органических веществ (энергетический обмен). АТФ является источником всех процессов клетки.