Тема: «Химический состав клетки». План:

1. Неорганические вещества клетки.

2. Органические вещества клетки.

В состав клетки входит около 70 химический элементов периодической системы Менделеева встречающихся и в неживой природе. Это свидетельствует о единстве органического и неорганического мира. Однако соотношение химических элементов в живой и неживой материи различно.

В зависимости от содержания в живом организме, химические элементы подразделяются на несколько групп:

1 группа - макроэлементы (составляют 98% массы клетки): водород, кислород, углерод и азот. Они входят в состав углеводов, жиров и белков.

2 группа - макроэлементы (составляют примерно 1,9 % всего состава клетки): сера, фосфор, хлор, калий, натрий, магний, кальций, железо. Они так же выполняют важную функцию в клетке. Например, натрий, калий и кальций обеспечивают проницаемость клеточных мембран для различных веществ и проведение импульса по нервному волокну. Са – один из факторов, от которых зависит нормальная свертываемость крови. Fe входит в состав гемоглобина – белка эритроцитов, участвующего в переносе кислорода от легких к тканям.

3 группа - микроэлементы (0,1 %): цинк, медь, йод, фтор, кобальт, марганец, бор и др. Они также выполняют важную функцию. Микроэлементы входят в состав ферментов, витаминов, гормонов – веществ, обладающих большой биологической активностью. Недостаток или отсутствие в организме каких-либо микроэлементов может вызвать заболевание. Например, недостаток йода, входящего в состав гормона щитовидной железы – тироксина, приводит к уменьшению его образования, гипофункции органа и развитию заболевания. Цинк входит в состав ряда ферментов гормона поджелудочной железы – инсулина; он усиливает активность половых гормонов. Кобальт – необходимый компонент витамина В_12, участвующего в процессе синтеза НК, в белковом обмене, очень важен для кроветворения.

4 группа - ультрамикроэлементы (менее 0,00001%): золото, серебро, ртуть, уран, бериллий, радий и др.. Их роль до конца не изучена.

По химическому составу входящие в клетку вещества делятся на неорганические (встречаются и в неживой природе) и органические, характерные для живых организмов.

1. Неорганические вещества клетки.

Вода - самое распространенное неорганическое соединение. В среднем в многоклеточном организме составляет 80% массы тела. Функция воды во многом определяется её химическими и физическими свойствами. Эти свойства связаны с малыми размерами молекул воды, с их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями.

Функция воды:

1. Вода – основной растворитель для полярных веществ (соли, сахар, кислоты, спирты и др.). По отношению к воде все вещества разделяют на 2 группы: вещества хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными. Неполярные вещества (жиры, масла) вода не растворяет и не смешивается с ними, поскольку она не может образовать с ними водородные связи. Нерастворимые в воде вещества называются гидрофобными.

2. Вода обладает хорошей теплопроводностью и большой теплоемкостью, поэтому температура внутри клетки остается неизменной или её колебания оказываются значительно меньше, чем в окружающей клетку среде.

3. Вода обладает высокой теплотой парообразования, т.е. способностью молекул уносить с собой значительное количество тепла, охлаждая организм (это свойство воды используется при потоотделении у млекопитающих).

4. Вода обеспечивает как приток веществ в клетку так и удаление из неё.

5. Вода - источник О₂ и Н₂ при фотосинтезе.

6. Вода - стабилизатор структуры клетки, благодаря полярности молекул

7. Вода – осморегулятор: обеспечивает упругость и объем клетки.

8. Вода - участник гидролиза и окисления высокомолекулярных веществ.

Минеральные соли. Большая часть неорганических веществ в клетке находится в виде солей. Молекулы солей в водном растворе диссоциируют на катионы и анионы (NaCl = Na⁺ + Cl^-; NaSO₄ = Na⁺ + SO₄^2-)

Наибольшее значение имеют катионы: К⁺ , Na⁺, Ca²⁺, NH₄⁺ и анионы: Cl^-, Н₂РО₄^-, HCO₃^-, NO₃^-, SO₄^2-.

Разность между количеством катионов и анионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе нервного и мышечного возбуждения.

Содержание различных солей в клетке поддерживается на определенном уровне. Значительное изменение их концентрации может вызвать серьезные нарушения в клетке. Например снижение концентрации Са²⁺ в крови млекопитающих вызывает судороги и смерть.

Функции:

1. Поддержка постоянства внутренней среды организма: анионы фосфорной кислоты (Н₂РО₄ и НРО₄^2-) создают буферную систему, поддерживающую рН внутри клетки на уровне 6,9. Во внеклеточной жидкости и в крови роль буфера играет угольная кислота и её анионы (Н₂СО₃ и НСО₃^-) поддерживают рН= 7,4.

2. Обеспечение постоянства осмотического давления: внутри клетки концентрация солей выше – это обеспечивает поступление воды в клетку и создается тургорное давление.

3. Активация ферментов.

4. Образуют соединения с органическими веществами (Нb, хлорофил, тироксин, витамин В₁₂, окислительные ферменты).