Химия клетки

1. Вода и минеральные компоненты

Вода

1) Свойства:

а) электрическая полярность молекулы

б) молекулы воды способны к образованию сильных и слабых

(водородных) межмолекулярных связей

в) несжимаемость

г) имеет максимальную плотность при т-ре 4 С^о (следст-

вие - лед плавает, водоемы не промерзают до дна, что

важно для сохранения водных организмов)

2) Агрегатные состояния:

а) свободная

б) связанная (в составе различных биоструктур; около 4-5%)

3) Функции:

а) растворитель для веществ, состоящих из полярных и ней-

тральных молекул

б) участие в биохимических реакциях (гидролиз и др.) и

физико-химических процессах (осмос и др.)

в) структурная роль (образует гидратные оболочки макромо-

лекул, коллоиды, входит в состав мембран)

г) служит источником кислорода (при фотолизе воды в про-

цессе фотосинтеза)

д) играет важную роль в теплообмене (благодаря высо-

кой удельной теплоемкости и теплопроводности, большой

теплоте парообразования)

е) входит в состав смазочных жидкостей для трущихся поверхнос-

тей (в суставах и др.)

ж) создает тургорное давление (необходимо для поддержа-

ния формы клетки и обеспечения ее упругих свойств)

. Минеральные компоненты

1) Классификация

а) Макроэлементы: I группа (около 98%; С, H, O, N)

II группа (Na, K, Mg, Ca, P, Fe, S, Cl; содержание более 0,01%).

Обе группы элементов составляют около 99% массы клетки.

б) Микроэлементы (биологическая активность установлена для

27 элементов: Cu, Zn, Co, Mo, Mn Se и др.;

содержание - менее 0,01 %)

в) Ультрамикроэлементы (Au, U, Cs и др.; содержание - менее

0,000001%); функции неизвестны.

2) Химические формы (биологически значимые)

а) Ионы (Na⁺, K⁺, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺ и др.)

б) Нерастворимые соли (фосфорнокислый кальций в костях

в) Комплексные соединения (Fe в гемоглобине и др.)

г) Элементоорганические соединения (S в серосодержа-

щих аминокислотах, Со в витамине В₁₂)

3) Функции

а) структурная (входят в состав белков, нуклеиновых кислот,

многих биоструктур - мембран и др.- P, Ca, Mg, Fe )

б) участие в каталитических процессах (входят в состав фер-

ментов или активируют их - Ca, Mg, Zn)

в) участие в биоэлектрических явлениях (генерация нервных

импульсов и др. - Na, K)

г) участие в сократительных процессах (Са)

д) регуляторная функция – являются внутриклеточными регуляторами

или выступают в качестве посредника при действии гормонов на клетку (Са, NO)

е) обеспечивают некоторые физико-химические явления (осмос, диффузия, поверхностное натяжение), входят в состав буферных систем (Na, K, Ca)

ж) некоторые специальные функции: перенос О₂ (Fe в гемоглобине), являются структурным компонентом гормонов и витаминов (J в гормонах щитовидной железы, Со в витамине В₁₂), придают большую прочность эмали зубов (F), обеспечивают высокую кислотность желудочного сока (HCl), являются резервной формой энергии и фосфора (неорганические полифосфаты у бактерий)