ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ СОСТАВ КЛЕТКИ.
В клетках обнаружено около 80 химических элементов из 110 известных, составляющих периодическую систему Д.И.Менделеева.
Приблизительно 40 элементов принимают участие в процессах обмена веществ и обладают выраженной биологической активностью. Эти элементы называют биогенными.
Все биогенные элементы условно можно разделить на:
| Макроэлементы | Микроэлементы | Ультрамикроэлементы |
| 0,1….0,01% | 0,001…0,00001% | 0,000001% и менее |
| Кислород – 65%, углерод – 18%, водород – 10%, азот – 3%, кальций, калий, крем-ний, фосфор, магний, сера, хлор, натрий, алюминий, железо. | Цинк, кобальт, йод, медь, фтор, бор, никель, серебро, литий, хром и некоторые другие. | Золото, ртуть, радий и др. |
Следует помнить, что важность того или иного элемента для нормальной жизнедеятельности клетки определяется не только его количественным содержанием. Многие микро- и ультрамикроэлементы являются жизненно необходимыми. Они входят в состав различных ферментов, гормонов, витаминов и других веществ.
Элементарный состав разных клеток многоклеточного организма может несколько отличаться. Это связано с различным характером обмена веществ в разных клетках. Кроме того, некоторые организмы способны накапливать определенные химические элементы. Например, некоторые морские водоросли накапливают йод, моллюски и ракообразные накапливают медь, ряска – радий, диатомовые водоросли и злаки – кремний и т.д. Это свидетельствует об избирательной способности организмов извлекать определенные химические элементы, необходимые для жизнедеятельности из окружающей среды.
Биологическая роль некоторых химических элементов
| Элементы | Биологическая роль |
| Na, Cl | Обеспечивают проницаемость клеточной мембраны |
| К | Обеспечивает проницаемость клеточной мембраны, снижает частоту сердечных сокращений. |
| Ca, P | Входят в состав костной ткани |
| Fe | Входит в состав гемоглобина |
| Co | Входит в состав витамина В12 |
| I | Входит в состав тироксина – гормона щитовидной железы |
| Zn | Входит в состав многих гормонов, например инсулина – гормона поджелудочной железы |
| Mg | Входит в состав хлорофилла – пигмента, участвующего в фотосинтезе. |
Роль не всех элементов достаточно известна, хотя недостаток или отсутствие некоторых из них может привести к возникновению различных заболеваний.
|
|
Химические элементы в клетках образуют два типа химических соединений - органические и неорганические. Среди неорганических соединений наибольшее значение имеет вода, а также некоторые неорганические кислоты, например, фосфорная и минеральные соли. Органические соединения в клетке – это белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, АТФ, витамины, гормоны.
ВОДА
Вода – самое простое химическое соединение, входящее в состав живых организмов. Занимает первое место по количественному содержанию в клетке (75 – 80%). В разных клетках содержание воды может сильно варьировать.
Вода находится в клетках в двух состояниях – связанном и свободном.
4-5% связанная вода, а 95% - свободная вода.
Свойства воды необычны и связаны с малыми размерами молекул воды, с полярностью ее молекул и с их способностью соединяться друг с другом водородными связями.
Ковалентная связь 
| 
| Водородная связь (слабая) |
| Очень маленький положительный заряд. | ||
| Очень маленький отрицательный заряд |
|
|
| Свойства воды | Биологическое значение, обусловленное этим свойством |
| Полярность | Вода – является превосходным растворителем полярных соединений, например солей, аминокислот, сахаров, простых спиртов и т.д. |
| Большая теплоемкость | Большая теплоемкость сводит к минимуму происходящие в ней температурные изменения. Благодаря этому биохимические процессы протекают в меньшем интервале температур, с более постоянной скоростью и опасность нарушения этих процессов грозит им не столь сильно. Вода служит средой обитания для многих организмов. |
| Большая теплота испарения. | Энергия, необходимая молекулам воды для испарения, черпается из их окружения. Т.о. испарение сопровождается охлаждением. |
| Большая теплота плавления. | При замерзании вода должна отдать большое количество тепловой энергии. Это уменьшает вероятность замерзания содержимого клеток и окружающей их жидкости. |
| Плотность(максимальная при +4о) и поведение воды вблизи точки замерзания. | Лед легче воды, т.к. при замерзании воды расстояние между молекулами увеличивается, и лед имеет меньшую плотность, чем вода; он плавает на ее поверхности, следовательно, это делает возможным существование жизни в воде. |
| Большое поверхностное натяжение и когезия. | На поверхности воды существует поверхностное натяжение (результат когезии). Благодаря ему возможно движение водя по сосудам, движение некоторых животных по поверхности воды.. |
| Вода как реагент. | Вода – один из необходимых метаболитов. Она участвует в реакциях фотосинтеза (как источник водорода), гидролиза и т. д. |
Минеральные соли.
|
|
Большая часть неорганических веществ находятся в клетке в виде солей – серной, соляной, фосфорной и др. кислот. Минеральные соли играют очень 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:
1. определяют кислотно-щелочное состояние цитоплазмы и плазмы крови;
2. возбудимость нервной и мышечной тканей;
3. активность ферментов и др.
В клетке в норме поддерживается строго определенный качественный и количественный состав солей.
Например, ионов калия (К+) в клетке почти в 30 раз больше, чем в окружающей среде, а ионов натрия в 10 раз меньше. Повышение содержания калия оказывает токсическое действие на сердечную мышцу. Отложение кальция в костях возможно только в присутствии фосфора, когда соотношение кальция и фосфора составляет 2:1. Отложение фосфора возможно только в присутствии витамина D.
Таким образом, в клетке, так же как и в организме в целом, наблюдается четкая взаимосвязь между различными неорганическими соединениями.