Химический состав клеточных мембран (на примере плазматической мембраны животных)

1. Липиды (около 45%): фосфолипиды, гликолипиды, холестерин

2. Белки (около 50%): липопротеины, гликопротеины

3. Углеводы (около 5%): связаны с белками и липидами

Согласно общепринятой в настоящее время жидкостно-мозаичной модели мембраны, липиды образуют двойной слой и обеспечивают разделение водных фаз внутренней среды клетки и ее окружения. Часть белков расположена на поверхности мембраны – это периферические, или поверхностные, белки. Другие белки частично или полностью погружены в мембрану – это интегральные белки.

Над поверхностью мембраны выступают цепочки углеводов, которые связаны с белками (гликопротеины). Гликопротеины мембран высокоспецифичны, по ним происходит взаимное узнавание клеток, в том числе сперматозоида и яйцеклетки.

На поверхности животных клеток находится тонкий поверхностный слой, образованный сплетением углеводных молекул – гликокаликс. Он обеспечивает непосредственную связь клетки с внешней средой, в нем происходит внеклеточное пищеварение и размещены рецепторы.

Функции мембран

1. Ограничивающая

2. Транспортная

3. Каталитическая

4. Образование межклеточных контактов

5. Барьерная

6. Рецепторная

7. Энергоформирующая

8. Компартментация (разделение на отсеки)

Мембранный транспорт.

Транспорт молекул и ионов.

1. Активный – протекает с затратой энергии, от меньшей концентрации к большей (диффузия – транспорт веществ)

2. Пассивный – протекает без затрат энергии, от большей концентрации к меньшей (осмос – транспорт воды)

Транспорт крупных частиц:

1. Эндоцитоз – активный процесс поглощения веществ клеткой (фагоцитоз – твердые частицы)

2. Экзоцитоз – процесс выведения остатков пищи и веществ из клетки (пиноцитоз – растворенные вещества)

Цитоплазма – это внутреннее содержимое клетки. В нее погружены все органоиды клетки, ядро и разнообразные продукты жизнедеятельности. Цитоплазма связывает все части клетки между собой, в ней протекают многочисленные реакции обмена веществ.

Митохондрии (крупинка, зернышко) – двумембранные органоиды округлой или овальной формы. Пространство внутри митохондрий заполнено матриксом, в который погружены кольцевая молекула ДНК и рибосомы. Наружная мембрана митохондрий гладкая, она проницаема для многих веществ. Внутренняя имеет выросты – кристы, увеличивающие площадь для протекания химических реакций. На ней расположены многочисленные белковые комплексы (дыхательная цепь), а также грибовидные ферменты АТФ – синтазы.

Пластиды – крупные двумембранные органоиды, характерные только для растительных клеток. Внутреннее пространство заполнено стромой, в которой находятся система мембранных пузырьков – тилакоидов, собственная кольцевая молекула ДНК и рибосомы.

1. Хлоропласты – зеленые пластиды разной формы (овальная, эллипсоидная, лопастная, спиралевидная); содержат в основном хлорофилл. Осуществляют фотосинтез

2. Хромопласты – желтые. Оранжевые и красные пластиды трубчатой, сферической, кристаллической формы; содержат в основном каротиноиды. Привлекают опылителей и распространителей семян и плодов.

3. Лейкопласты – белые или бесцветные пластиды в основном круглой или овальной формы; содержат в основном крахмал. Выполняют запасающую функцию.

Лекция 5.

Химический состав клетки.

Содержание некоторых химических элементов в неживой природе и живых организмах в %

Химический элемент	Земная кора	Морская вода	Живые организмы
кислород	49,2	85,8	65-75
углерод	0,4	0,0035	15-18
водород	1	10,67	8-10
азот	0,04	0,37	1,5-3
фосфор	0,1	0,003	0,2-1
сера	0,15	0,09	0,15-0,2
калий	2,35	0,04	0,15-0,4
кальций	3,25	0,05	0,04-2
хлор	0,2	0,06	0,05-0,1
магний	2,35	0,14	0,02-0,03
натрий	2,4	1,14	0,02-0,03
железо	4.2	0,00015	0.01-0.015
цинк	0.01	0,00015	0,0003
медь	0,01	0,00001	0,0002
Йод	0,01	0,000015	0,0001
фтор	0,1	2,07	0,0001

Химический состав клетки

Неорганические вещества:

- вода

- газы

-минеральные соли

Органические вещества:

- белки

- липиды

- углеводы

- витамины

- нуклеиновые кислоты

- АТФ

Химические элементы

Макроэлементы – концентрация в организме более 0,01%, суммарное содержание более 99%. Элементы: кислород, углерод, водород, азот, фосфор, сера, калий, кальций, натрий, хлор, магний, железо

Микроэлементы – концентрация в организме менее 0,01 %, суммарное содержание менее 0,1%. Элементы: цинк, медь, марганец, кобальт, йод, фтор

Органогенные элементы: входят в состав основных органических соединений: кислород, углерод, водород, азот.

Значение микро- и макроэлементов в организме человека.

Фосфор	Входит в состав белков и нуклеиновых кислот, участвует в формировании костей и зубов.
Сера	Входит в состав белков и нуклеиновых кислот
Натрий, хлор	Участвует в процессах возбуждения клеток
Калий	Участвует в процессах возбуждения клеток, работе ферментов, удержанию воды в клетке
Кальций	Входит в состав клеточных стенок растений, костей, зубов, раковин моллюсков; необходим для сокращения мышц, внутриклеточного движения.
Магний	Компонент хлорофилла; участвует в биосинтезе белка
Железо	Компонент гемоглобина; участвует в процессах дыхания и фотосинтеза
Цинк	Компонент гормона поджелудочной железы – инсулина
Медь	Участвует в процессах фотосинтеза и дыхания
Кобальт	Компонент витамина В 12
Йод	Необходим для синтеза гормонов щитовидной железы
Фтор	Участвует в формировании эмали зубов

Физико-химические свойства воды.

1. Не имеет вкуса, цвета, запаха

2. Обладает плотностью и вязкостью

3. Может находиться в 3 агрегатных состояниях

4. Температура плавления 0, температура кипения – 100

5. Обладает дипольным свойством

6. Обладает поверхностным натяжением

7. Обладает капиллярностью

8. Универсальный растворитель

Биологическая роль воды.

1. Придает клетке объем и упругость

2. Осуществляет осмотические явления

3. Является дисперсной средой в коллоидной системе цитоплазмы

4. Способствует теплорегуляции клеток

5. Является средой химических реакций

6. Является источником кислорода при фотосинтезе

7. Осуществляет перемещение веществ

Вещества:

- гидрофильные (растворимые в воде)

- гидрофобные (нерастворимые в воде)

Содержание воды в различных органах человеческого организма

Орган	Содержание воды в %
Мозг	86
Печень	70
Кости	20

Функции минеральных солей.

1. Определяет буферные свойства – способность поддерживать рН среды

2. Обеспечивают осмотическое давление

3. Входят в состав кофакторов ферментов

4. Минеральные соли могут находиться в растворенном и нерастворенном состояниях. Растворимые соли диссоциируют на ионы.

5. Нерастворимые соли входят в состав костей, зубов, раковин и панцирей одноклеточных и многоклеточных животных

Ионы

Катионы:

- Калий, натрий – облегчают перенос веществ через мембрану и участвуют в возникновении и проведении нервного импульса

- Магний – входит в состав хлорофилла

- кальций – принимает участие в процессах сокращения мышечных волокон и свертывания крови.

- Железо – входит в состав ряда белков, в том числе гемоглобина

Анионы:

-фосфат –анион – входит в состав АТФ и нуклеиновых кислот

- карбонат и гидрокарбонат-анион – смягчает колебания рН среды

Органические вещества клетки могут быть представлены как относительно простыми молекулами, так и сложными. В тех случаях, когда сложная молекула (макромолекула) образована значительным числом повторяющихся более простых молекул, ее называют полимером, а ее структурные единицы – мономерами.