3. Химический состав клеток

Одним из свойств живого является сходство всех живых организмов по химическому составу. Из 109 элементов периодической системы Менделеева в клетках обнаружено значительное их большинство. Особенно велико содержание в клетке четырех элементов - кислорода, углерода, азота и водорода. В сумме они составляют почти 98% всего содержимого клетки. Следующую группу составляют восемь элементов, содержание которых в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Это сера, фосфор, хлор, калий, магний, натрий, кальций, железо. В сумме они составляют 1.9%. Все остальные элементы содержатся в клетке в исключительно малых количествах (меньше 0,01%). Химические элементы входят в состав органических и минеральных веществ. Минеральные вещества находятся в клетке, как правило, в виде катионов (K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺), анионов (HPO₄^2-, H₂PO₄^-, Сl^-, HCO₃) и воды. Соотношение которых определяет важную для жизнедеятельности клеток кислотность среды. (У многих клеток среда слабощелочная и ее pH почти не изменяется, так как в ней постоянно поддерживается определенное соотношение катионов и анионов.). Из неорганических веществ наиболее распространенной в клетке является вода. Много воды содержится в клетках мозга и эмбрионов человека (более 80%); в клетках жировой ткани - всего 40%. Клетки прокариот содержат от 70 до 90% воды.К старости содержание воды в клетках снижается. Вода является хорошим растворителем и играет большую роль в химических реакциях, протекающих в клетке в водных растворах. Вода способствует перемещению различных веществ внутри клетки или из клетки в клетку. Большое содержание воды в клетке придает ей упругость.

Из органических веществ в состав клетки входят углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты, АТФ.

Липиды. Липиды — большая группа веществ биологического происхождения, хорошо растворимых в органических растворителях, таких, как метанол, ацетон, хлороформ и бензол. В то же время эти вещества нерастворимы или мало растворимы в воде.

Функции липидов:

Структурная. Ряд липидов принимает участие в образовании клеточных мембран. Типичными мембранными липидами являются фосфолипиды, гликолипиды и холестерин.

Энергетическая. В количественном отношении липиды — основной энергетический резерв организма. В основном жир содержится в клетках в виде жировых капель, которые служат метаболическим «топливом». Липиды окисляются в митохондриях до воды и диоксида углерода с одновременным образованием большого количества АТФ (ATP).

Теплорегулирующая. Жировые отложения в подкожной ткани и вокруг различных органов обладают высокими теплоизолирующими свойствами. Так, китов, моржей, тюленей, пингвинов защищают от переохлаждения мощные жировые отложения. У кита, например, слой подкожного жира достигает 1 м.

Запасающая.

Углеводы. Углеводы (сахара) — группа природных полигидроксиальдегидов и полигидроксикетонов с общей формулой (CH₂O)_n. Группа включает простые сахара (моносахариды), олигосахариды и полисахариды.

Функции углеводов:

Структурная. Так, в клеточных стенках бактерий в качестве стабилизирующего структурного компонента присутствует муреин. В растениях эту функцию выполняют целлюлоза и другие полисахариды. Так, из целлюлозы строятся клеточные стенки растений. В древесине содержится от 40 до 60% целлюлозы. Углеводы часто встречаются в связанном виде с липидами (гликолипиды) или белками (гликопротеины), входящими в состав клеточных мембран.

Запасающая. Резервные полисахариды служат энергетическим ресурсом, из которого по мере необходимости в организм поступают моносахариды, являющиеся клеточным "топливом". Благодаря полимерной природе резервные полисахариды осмотически неактивны и поэтому могут накапливаться в клетках в больших количествах.

Энергетическая.