Клетки живых организмов отличаются друг от друга не только по
строению и выполняемым функциям, но и по химическому составу. В состав разных
клеток входят практически одни и те же химические элементы.
В клетке встречается около 80 химических
элементов Периодической
системы Дмитрия Ивановича Менделеева. Это практически все элементы, которые
присутствуют на нашей планете и известны на сегодняшний день. Выполняемая
функция данных элементов мало изучена, так как из 80 элементов только у 24
определена функция, которую они выполняют в клетке.
Химические элементы, которые встречаются в клетке, делят на три
большие группы: макроэлементы, микроэлементы
и ультрамикроэлементы.
Распределение химических элементов в клетке неравномерно.
Большую часть, примерно 98% от массы любой клетки, составляют макроэлементы.
В первую очередь, это кислород (75%), углерод (15%), водород (8%), азот (3%).
Из этих элементов состоят молекулы органических веществ, а кислород и водород
входят в состав воды, которая является основным неорганическим веществом
клетки. Так же к макроэлементам относят фосфор, калий, серу, железо, магний,
натрий и кальций. Массовая доля любого макроэлемента в клетке составляет не
менее 0,001%.
Химические элементы, на долю которых в клетке приходится от 0,001% до
0,000001% (читать: от 1 тысячной до 1 миллионной процента) называются микроэлементами. Это цинк, йод, медь, марганец,
фтор, кобальт, бром и другие.
Процентное
содержание в организме того или иного элемента никоим образом не
характеризует степень его важности и необходимости в организме.
Например,
кобальт входит в состав витамина В12, йод — в состав
гормонов тироксина и тиронИна, а медь — в состав ферментов, катализирующих
окислительно-восстановительные процессы. Кроме того, медь участвует в
переносе кислорода в тканях моллюсков. Значительное число ферментов с
разнообразным механизмом действия содержат ионы цинка, марганца, кобальта и
молибдена.
Кремний встречается у диатомовых водорослей, хвощей, губок и
моллюсков. В хрящах и связках позвоночных животных его содержание
может достигать нескольких сотых долей процента.
Бор влияет на рост растений, фтор входит в состав эмали зубов и костей.
На долю ультрамикроэлементов приходится менее 0,000001%
от массы клетки. К этой группе относятся радий, цезий, ртуть, уран, золото и
другие.
Все вещества клетки делят на две группы: неорганические и органические.
Основным неорганическим веществом клетки является вода.
Благодаря своим физико-химическим свойствам вода – это хороший растворитель,
следовательно, является средой для протекания химических реакций в клетке.
Благодаря полярности молекул вода легко растворяет ионные соединения (соли,
кислоты, основания). Вещества, хорошо растворимые в воде, называют гидрофильными.
Жиры, нуклеиновые кислоты и некоторые белки плохо растворяются в воде или не
растворяются вообще. Такие вещества называют гидрофобными.
Вода играет важную роль в жизнедеятельности организмов благодаря
своим свойствам:
·
Благодаря высокой теплоёмкости, вода способна поглощать
тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры. Выделение
воды (транспирация у растений, потоотделение у животных) предохраняет
организм от перегревания.
·
Обладая высокой теплопроводностью, вода способствует
равномерному распределению тепла по организму.
·
Практически не сжимаясь, вода создаёт тУргорное давление,
определяющее объём и упругость клеток.
·
Благодаря образованию водородных связей между молекулами воды и
молекулами других веществ, вода обладает оптимальным для биологических систем
значением силы поверхностного натяжения, благодаря которой осуществляется
капиллярный кровоток и движение растворов в растениях.
Минеральные
соли в клетке могут находиться в растворённом или не растворённом
состояниях. Растворимые соли диссоциируют на ионы. Наиболее важными катионами
являются:
калий и натрий,
которые отвечают за перенос веществ через клеточную мембрану и участвуют в
возникновении и проведении нервного импульса;
кальций принимает
участие в процессах сокращения мышечных волокон и свертывании крови.
Нерастворимые соли кальция участвуют в формировании костей и зубов, карбонат
кальция — в образовании раковин моллюсков, укреплении оболочек клеток
некоторых видов растений;
магний входит в
состав хлорофилла;
железо входит в
состав ряда белков, в том числе гемоглобина.
Цинк входит в
состав молекулы гормона поджелудочной железы — инсулина, медь
участвует в процессах фотосинтеза и дыхания.
Важнейшими
анионами являются фосфат-анион, входящий в состав АТФ и нуклеиновых
кислот, и остаток угольной кислоты, регулирующий колебания рН среды.
Органические
вещества клетки
представлены углеводами, липидами, белками, нуклеиновыми кислотами, АТФ,
витаминами и гормонами.
|
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.