4. Химический состав клетки? Не органические и органические вещества в клетке? Углеводы, липиды: строение и функции?

В каждой клетке различают две основные части - цитоплазму и ядро, в цитоплазме, в свою очередь, содержатся органоиды - мельчайшие структуры клетки, обеспечивающие ее жизнедеятельность. В ядре перед делением клетки образуются особые нитевидные тельца - хромосомы. Снаружи клетка покрыта мембраной, отделяющей одну клетку от другой. Пространство между клетками заполнено жидким межклеточным веществом. Главная функция мембраны состоит в том, что она обеспечивает избирательное поступление различных веществ в клетку и выведение из нее продуктов обмена.

Клетки организма человека состоят из разнообразных неорганических и органических веществ. Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода; многие из них хорошо растворимы в воде и являются основными источниками энергии для осуществления жизненно важных процессов.

Жиры образованы теми же химическими элементами, что и углеводы; они нерастворимы в воде. Жиры входят в состав клеточных мембран и также служат важнейшим источником энергии в организме.

Белки - главный строительный материал клеток. Строение белков сложное: молекула белка имеет большие размеры и представляет собой цепь, состоящую из десятков и сотен более простых соединений - аминокислот. Многие белки служат ферментами, которые ускоряют течение биохимических процессов в клетке.

Нуклеиновые кислоты, образующиеся в клеточном ядре, состоят из углерода, кислорода, водорода и фосфора. Различают два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновые (ДНК) находятся в хромосомах и определяют состав белков клетки и передачу наследственных признаков и свойств от родителей к потомству и рибонуклеиновые (РНК) - связаны с образованием характерных для этой клетки белков.

Неорганических веществ намного больше, ведь неорганические вещества - это и вода, и минеральные вещества. Разумеется, наибольшая часть отдела под названием "неорганические вещества клетки" отводится воде - она составляет 40-98% от всего объема клетки.Вода в клетке выполняет множество важнейших функций: она обеспечивает упругость клетки, быстроту проходящих в ней химических реакций, перемещение поступивших веществ по клетке и их вывод. Кроме того, в воде растворяются многие вещества, она

может участвовать в химических реакциях и именно на воде лежит ответственность за терморегуляцию всего организма, так как вода обладает неплохой теплопроводностью. Помимо воды, в неорганические вещества клетки входят и многие минеральные вещества, делящиеся на макроэлементы и микроэлементы.К макроэлементам относятся такие вещества, как железо, азот, калий, магний, натрий, сера, углерод, фосфор, кальций и многие другие.Микроэлементы - это, в большинстве своем, тяжелые металлы, такие, как бор, марганец, бром, медь, молибден, йод цинк.Также в организме есть и ультрамикроэлементы, среди которых золото, уран, ртуть, радий, селен и другие.Все неорганические вещества клетки играют собственную, важную роль. Так, азот участвует в великом множестве соединений - как белковых, так и небелковых, способствует образованию витаминов, аминокислот, пигментов.

Кальций представляет собой антагонист калия, служит клеем для растительных клеток.Молибден улучшает устойчивость растений против грибков-паразитов, способствует ускорению синтеза белка.Железо участвует в процессе дыхания, входит в состав молекул гемоглобина.Медь отвечает за образование клеток крови, здоровье сердца и хороший аппетит.Бор отвечает за процесс роста, в особенности у растений.Калий обеспечивает коллоидные свойства цитоплазмы, образование белков и нормальную работу сердца.Натрий также обеспечивает правильный ритм сердечной деятельности.Сера участвует в образовании некоторых аминокислот.Фосфор участвует в образовании огромного количества незаменимых соединений, таких, как нуклеотиды, некоторые ферменты, АМФ, АТФ, АДФ.И только роль ультрамикроэлементов пока абсолютно неизвестна.Но одни только неорганические вещества клетки не смогли бы сделать ее полноценной и живой. Органические вещества важны не менее, чем они.К органическим веществам относятся углеводы, липиды, ферменты, пигменты, витамины и гормоны.Углеводы делятся на моносахариды, дисахариды, полисахариды и олигосахариды. Моно- ди- и полисахариды являются основным источником энергии для клетки и организма, а вот нерастворяющиеся в воде олигосахариды склеивают соединительную ткань и защищают клетки от неблагоприятного внешнего воздействия.Липиды делятся на собственно жиры и липоиды - жироподобные вещества, образующие ориентированные молекулярные слои.Ферменты являются катализаторами, ускоряющими биохимические процессы в организме. Кроме того, ферменты уменьшают количество потребляемой на придание реакционной способности молекуле энергии.Витамины необходимы для регуляции окисляемости аминокислот и углеводов, а также для полноценного роста и развития.Гормоны необходимы для регулирования жизнедеятельности организма.

Углеводы общая формула С_n (Н₂О)_m

Это моно и полимеры, в состав которых входит углерод, водород и кислород в соотношении 1:2:1. Все углеводы делят на две группы: простые и сложные. Простыми углеводами (моносахариды, монозы) называют углеводы, которые не способны гидролизоваться с образованием более простых соединений.

Сложные углеводы (полисахариды, полиозы) - углеводы, способные гидролизоваться на более простые. У них число атомов углерода не равно числу атомов кислорода. Сложные углеводы очень разнообразны по составу, молекулярной массе, а следовательно, и по свойствам. Их делят на две группы: низкомолекулярные (сахароподобные или олигосахариды) от греч. oligos - малый, немногочисленный и высокомолекулярные (несахароподобные полисахариды). Последние - соединения с большой молекулярной массой, в состав которых могут входить остатки сотен тысяч простых углеводов.Молекулы простых углеводов - моноз - построены из неразветвленных углеродных цепей, содержащих различное число атомов углерода. В состав растений и животных входят главным образом монозы с 5 и 6 углеродными атомами - пентозы и гексозы. У атомов углерода расположены гидроксильные группы, а один из них окислен до альдегидной (альдозы) или кетонной (кетозы) группы.В водных растворах, в том числе в клетке, монозы из ациклческих (альдегидо-кетоно) форм переходят в циклические (фуранозные, пиранозные) и обратно. Этот процесс получил, название динамической изомерии - таутомерии.

Функции углеводов:

1) энергетическая (при распаде 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии);

2) структурная (целлюлоза, входящая в состав клеточной стенки у растений);

3) запасающая (запас питательных веществ в виде крахмала у растений и гликогена у животных).

Липидами называют сложную смесь органических соединений с близкими физико-химическими свойствами, которые содержатся в растениях, животных и микроорганизмах. Их общими признаками являются: нерастворимость в воде (гидрофобность) и хорошая растворимость в органических растворителях (бензине, диэтиловом эфире, хлороформе и др.).

Липиды широко распространены в природе. Вместе с белками и углеводами они составляют основную массу органических веществ всех живых организмов, являясь обязательным компонентом каждой клетки.

Липиды - важнейший компонент пищи, во многом определяет ее пищевую ценность и вкусовое достоинство.

В растениях они накапливаются главным образом в семенах и плодах. Содержание в них липидов зависит не только от индивидуальных особенностей растений, но и от сорта, места и условий произрастания. У животных и рыб липиды концентрируются в подкожных жировых тканях, в брюшной полости и тканях, окружающих многие важные органы (сердце, почки), а также в мозговой и нервной тканях. Особенно много липидов в подкожной жировой ткани китов (25-30 % от их массы), тюлений и других морских животных.

наземных животных содержание липидов сильно колеблется от 33,3% (мясная свинина), 16,0% (говядина) до 3,0% (поросята) и 2,0 % (телятина); в тушке рыб (угорь) может достигать 30 %, сельди - 7,0-19,5, у трески - 0,6 %; в молоке животных: оленя - 17-18 %, козы - 5,0, коровы - 3,5-4,0 %.По химическому строению липиды отличаются большим разнообразием. Молекулы их построены из различных структурных компонентов, в состав которых входят спирты и высокомолекулярные кислоты, а в состав отдельных групп липидов могут также входить остатки фосфорной кислоты, углеводов, азотистых оснований и другие компоненты, связанные между собой различными связями.

Липиды часто делят на две группы: простые и сложные.

Простые липиды. Молекула простых липидов не содержит атомов азота, фосфора, серы. К ним относят производные одноатомных (высших с 14-22 атомами углерода) карбоновых кислот и одно- и многоатомных спиртов (в первую очередь трехатомного спирта - глицерина). Наиболее важными и pacпpoстраненными представителями простых липидов являются ацилглицерины. Широко распространены воски.

Ацилглицерины (глицериды) - сложные эфиры глицерина высокомолекулярных карбоновых кислот. Они составляют ocновную массу липидов (иногда до 95-96 %) и именно их называют маслами и жирами.

Функции липидов:

1) энергетическая (при распаде 1 г липидов образуется 38,9 кДж энергии);

2) структурная (фосфолипиды клеточных мембран, образующие липидный бислой);

3) запасающая (запас питательных веществ в подкожной клетчатке и других органах);

4) защитная (подкожная клетчатка и слой жира вокруг внутренних органов предохраняют их от механических повреждений);

5) регуляторная (гормоны и витамины, содержащие липиды, регулируют обмен веществ);

6) теплоизолирующая (подкожная клетчатка сохраняет тепло).