МОДУЛЬ 2
2.Клетка как биологическая система
2.3.Многообразие клеток. Прокариоты и эукариоты. Сравнительная характеристика клеток растений, животных, бактерий, грибов
2.4.Химический состав клетки. Макро- и микроэлементы. Взаимосвязь строения и функций неорганических и органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, АТФ), входящих в состав клетки. Роль химических веществ в клетке и организме человека.
Клетка – элементарная единица живого, обладающая всеми признаками организма: она способна размножаться, расти, обмениваться веществом и энергией с окружающей средой, реагировать на изменения, происходящие в этой среде. Одни организмы состоят из одной клетки (простейшие, некоторые водоросли), другие являются многоклеточными. Изучением строения клетки и принципов ее жизнедеятельности занимается наука цитология.
Химические вещества клетки
Неорганические Органические
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вода (40-95%) |
|
|
|
Углеводы |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
(0,2-2%) |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Регулярный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
полимер |
|
|
|
|
|
Минеральные |
|
|
|
Липиды |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
вещества, соли, |
|
|
|
(1-5%) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
кислоты и др. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
(1-1,5%) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нуклеиновые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Минеральные |
|
|
|
|
|
|||||||
|
кислоты |
|
Нуклеиновые |
|
|
||||||||
|
|
соли |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Углеводы |
|
|
АТФ и др. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
кислоты (1-2%) |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Липиды |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нерегулярный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
полимер |
|
Белки |
|
|
|
|
|
|
|
|
Белки |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(10-20%) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вода |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
АТФ и другие |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
низкомолекулярные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
органические |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кислоты (0,1-0,5%) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Органические вещества клетки представлены молекулами разной степени сложности. Сложная молекула (макромолекула), образованная значительным числом повторяющихся простых единиц, называется полимером, а ее структурные единицы — мономерами. В зависимости от того, повторяются или нет звенья полимеров, их относят к регулярным или нерегулярным. Полимеры составляют до 90 % массы сухого вещества клетки. Они относятся к трем основным классам органических соединений — углеводам (полисахариды), белкам и нуклеиновым кислотам.
Регулярными полимерами являются полисахариды, а белки и нуклеиновые кислоты —
нерегулярными.
1
LOMONOSOV SCHOOL
ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ КЛЕТКИ
По химическому составу клетки разных организмов и даже клетки, выполняющие различные функции в одном многоклеточном организме, могут существенно отличаться друг от друга. В то же время разные клетки включают в себя практически одни и те же химические элементы. Сходство элементарного химического состава клеток разных организмов доказывает единство живой природы. Вместе с тем нет ни одного химического элемента, содержащегося в живых организмах, который не был бы найден в телах неживой природы. Это указывает на общность живой и неживой природы.
Примерно 98% от массы любой клетки приходится на четыре элемента: кислород
(75%), углерод (15%), водород (8%) и азот (3%).
Эти элементы составляют основу органических соединений, а кислород и водород, кроме того, входят в состав воды.
Около 2% от массы клетки приходится на следующие восемь элементов: калий, натрий,
кальций, хлор, магний, железо, фосфор и сера.
Остальные химические элементы содержатся в клетке в крайне малом количестве. Некоторые живые организмы способны накапливать определенные химические элементы. Например, некоторые водоросли накапливают иод, лютики – литий, ряска – радий.
В зависимости от значимости и содержания химических элементов в клетке их подразделяют на 4 группы:
1.Органогенные (образуют органические вещества) - С, Н, О, N – 98%.
2.Макроэлементы - К, Са, Na, Mg, P, S, Fe, Cl – 1,9%.
•K, Na, Cl – участвуют в проведении нервных импульсов и обеспечивают проницаемость мембраны.
•Са, Р – входят в состав межклеточного вещества костной ткани.
•Fe – входит в состав белка крови гемоглобина.
•Mg – в состав молекулы хлорофилла.
3.Микроэлементы – Cu, Zn, B, Br, I, Co (витамин В12) – 0,01%.
•Zn – входит в состав гормона поджелудочной железы – инсулина.
•I – в состав гормона щитовидной железы – тироксина.
4.Ультрамикроэлементы – Ag, Au, Hg – 0,000001% (1 млн. доля).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подробнее в таб. 2.2 |
||
Таб.2.1 |
Элементный состав |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Группа элементов |
|
|
Элементы |
|
|
Суммарное содержание в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
клетке, % |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Органогены |
|
O, C, H, N |
98-99 |
|
|
||||
|
|
Макроэлементы |
|
Ca, K, Si, Mg, P, S, Na, Cl, Fe |
1-2 |
|
|
||||
|
|
Микроэлементы |
|
Mn, Co, Zn, Cu, B, I, F, Mo и др. |
0,1 |
|
|
||||
|
|
Ультрамикроэлементы |
|
Se, U, Hg, Ra, Au, Ag, и др. |
|
Менее 0,01 |
|||||
2
LOMONOSOV SCHOOL
Таб.2.2 Биологическое значение химических элементов
|
Элемент |
|
|
Нахождение |
|
|
Избыток |
|
|
Недостаток |
|
||
|
|
|
Биологическая роль |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Макроэлементы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Кислород |
|
Вода, органические вещества |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(65-75%) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Углерод (15- |
|
Органические вещества. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
18%) |
|
|
В форме карбонатов: раковины моллюсков, кораловых полипов, покров |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
тела простейших, бикарбонатная буферная система (HCO3-, H2CO3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Водород |
|
Вода, органические вещества |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(8-10%) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Азот |
|
Аминокислоты, нуклеиновые кислоты, АТФ, НАД, НАДФ, ФАД |
|
Повышение |
нагрузки на |
|
Организму в элементарной |
|||||
(1,5-3%) |
|
|
Биологическая роль азота обусловлена его соединениями |
|
почки и печень; |
|
форме он не нужен, |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Отвращение |
к белковой |
|
дефицита |
никогда не |
||
|
|
|
|
|
|
|
пище; |
|
|
|
возникает. |
Дефицит |
|
|
|
|
|
|
|
|
Клинические |
признаки |
|
веществ его |
содержащих: |
||
|
|
|
|
|
|
|
отравления |
токсичными |
|
нарушения обмена белков, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
азотсодержащими |
|
аминокислот, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
веществами. |
|
|
|
азотсодержащих |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
соединений и связанных с |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
азотом |
биоэлементов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(дистрофия, |
отеки, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
различные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
иммунодефициты, апатия, |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гиподинамия, задержка |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
умственного и физического |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
развития и пр.). |
||
|
Фосфор |
|
Нуклеиновые кислоты, АТФ, НАД, НАДФ, ФАД, фосфолипиды, костная |
|
|
|
|
|
Кариес |
|
|
||
(0,20-1%) |
|
|
ткань, эмаль зубов, фосфатная буферная система (HPO4-, H2PO4-), |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
фитин - основная запасная форма фосфора в растении |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сера |
|
Цистин (C6H12N2O4S2), цистеин, метионин, инсулин, витамин В1, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
кофермент А, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• Формирование третичной структуры белка (дисульфидные связи); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• Бактериальный фотосинтез (Н2S является источником водорода); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•Источник энергии в хемосинтезе (окисление соединений серы). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хлор |
|
Преобладающий отрицательный ион в организме, соляная кислота |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
желудочного сока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
LOMONOSOV SCHOOL |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• Мембранный потенциал клетки; |
|
|
|
• Осматическое давление (для поглощения растениями воды из почвы); |
|
|
|
• Тургорное давление (для поддержания формы клетки); |
|
|
|
• Возбуждение и торможение в нервных клетках. |
|
|
Кальций |
Кости, зубы, раковины. |
|
Рахит |
|
•Мембранный потенциал клетки (натрий-каливый насос); |
|
|
|
•Поддержание сердечного ритма (вместе с Na+ и К+); |
|
|
|
•Образование желчи |
|
|
|
•Повышает рефлекторную возбудимость спинного мозга и центра |
|
|
|
слюноотделения |
|
|
|
•Симпатическая передача нервного импульса |
|
|
|
•Участвует в процессах свёртывания крови |
|
|
|
•Активация ферментов при сокращении поперечно-полосатых |
|
|
|
мышечных волокон |
|
|
|
•Участвует в формировании срединной пластинки между клетками |
|
|
|
(растения) |
|
|
Магний |
Хлорофилл, различные ферменты (киназ — ферменты, связанные с |
Острая, так и хроническая |
Мышечное подергивание, |
|
превращениями фосфатов), бактериохлорофилл |
интоксикации; поражает |
остановка роста |
|
•Деятельность нервно-мышечного аппарата; |
центральную нервную |
конечностей |
|
•Кофактор или активатор многих ферментов, которые называются |
систему, легкие, сердечно- |
|
|
киназами и выполняют функцию переноса фосфатной группы от |
сосудистую систему |
|
|
молекулы АТФ на различные субстраты. |
|
|
|
•Возбудимость мышц |
|
|
|
•Выведение холестерина из организма. |
|
|
Калий |
Преобладающий положительный ион внутри клетки |
|
|
|
•Мембранный потенциал клетки (натрий-каливый насос); |
|
|
|
•Поддержание сердечного ритма (вместе с Na+ и Са+); |
|
|
|
•Активация ферментов, участвующих в синтезе белка |
|
|
|
•В составе ферментов, участвующих в гликолизе |
|
|
|
•Участвует в проведении нервного импульса |
|
|
|
•В составе ферментов, участвующих в фотосинтезе |
|
|
Натрий |
Главный внеклеточный положительный ион |
|
|
|
•Мембранный потенциал клетки (натрий-каливый насос); |
|
|
|
•Осматическое давление; |
|
|
|
•Тургорное давление; |
|
|
|
•Поддержание сердечного ритма (вместе с К+ и Са+) |
|
|
Железо |
•Гемоглобин, миоглобин (создаёт кислородный резерв в мышцах), |
|
Анемия |
|
некоторые ферменты; |
|
|
|
|
|
4 |
|
LOMONOSOV SCHOOL |
|
|
•Фотосинтез (переносчик электронов), дыхание (в составе ферментов);
•Участвует в биосинтезе хлорофилла.
|
|
|
|
|
|
Микроэлементы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цинк |
Инсулин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кобальт |
Витамин В12 |
|
|
|
|
|
|
|
Бальтдефицитная анемия |
|
|
|
|
|
|
||||
Медь |
•Участвует в синтезе фермента |
Процесс транспорта электронов |
|
|
|
||||
|
цитохрома |
|
– |
переносчик |
(основные регуляторы |
|
|
|
|
|
электронов; |
|
|
|
|
окислительно- |
|
|
|
|
•В составе ферментов, участвующих |
восстановительных процессов в |
|
|
|
||||
|
в темновых реакциях фотосинтеза; |
клетке), фотосинтез, дыхание |
|
|
|
||||
|
•Синтез |
гемоглобина |
(у |
|
|
|
|
||
|
беспозвоночных в составе белков |
|
|
|
|
||||
|
гемоцианинов |
– |
переносчиков |
|
|
|
|
||
|
кислорода); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•В составе фермента, участвующего |
|
|
|
|
||||
|
в синтезе меланина |
|
|
|
|
|
|
||
Молибден |
В составе ферментов, участвующих в |
|
|
|
|
||||
|
фиксации азота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(у азотофиксирующих бактерий) |
|
|
|
|
|
|||
Йод |
Тироксин (синтез гормона) |
|
|
Нарушение обмена веществ |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
Фтор |
Эмаль зубов, кости (формирование) |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||
Бром |
Витамин В1 (составная часть фермента, участвующего в расщеплении |
|
|
|
|||||
|
пировиноградной кислоты у животных, растений и микроорганизмов) |
|
|
|
|||||
Бор |
Рост растений |
|
|
|
|
|
Отмирание |
верхушечных |
|
|
|
|
|
|
|
|
почек, цветков, завязей, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
проводящих тканей |
|
|
Марганец |
Реакция переноса химических групп (остатки фосфорной кислоты), в |
|
|
|
|||||
|
составе фосфатазы – фермент, необходимый для роста костей; |
|
|
|
|||||
|
В составе ферментов, участвующих в дыхании, окислении жирных |
|
|
|
|||||
|
кислот, повышает активность фермента карбоксилазы (присоединение |
|
|
|
|||||
|
или отщепление карбоксильной группы от органических соединений) |
|
|
|
|||||
5
LOMONOSOV SCHOOL
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ. ВОДА
Клетка состоит из неорганических и органических веществ. Среди неорганических преобладает вода, ее относительное количество составляет от 70 до 80%. Вода – универсальный растворитель, в ней происходят все биохимические реакции в клетке, при участии воды осуществляется ее теплорегуляция.
Свойства воды:
Гидрофильные вещества растворяются в воде (соли, основания, кислоты, белки, углеводы, спирты и др.). Гидрофобные вещества (жиры и жироподобные) не растворяются в воде. Есть органические вещества с вытянутыми молекулами, у которых один конец гидрофилен, а другой гидрофобен; их называют амфипатическими. Пример: фосфолипиды, участвующие в образовании биологических мембран.
Неорганические вещества (соли, кислоты, основания, положительные и отрицательные ионы) составляют от 1,0 до 1,5% массы клетки.
Среди органических веществ преобладают белки (10 – 20%), жиры, или липиды (1 – 5%), углеводы (0,2 – 2,0%), нуклеиновые кислоты (1 – 2%).
Содержание низкомолекулярных веществ в клетке не превышает 0,5%.
Среднее содержание воды в клетках организма неодинаково в клетках разного вида и может изменяться с возрастом. Так, у
полуторамесячного эмбриона человека содержание воды в клетках достигает 97,5 %, у восьмимесячного — 83 %, у новорожденного снижается до 74 %, а у взрослого человека составляет в среднем 66 %. В костях содержится около 20 % воды, в печени
— 70 %, а в мозге — 86 %.
Важно заметить, что концентрация воды в клетках прямо пропорциональна интенсивности обмена веществ.
Функции воды в организме:
Является универсальным растворителем (за счет того, что молекула воды представляет собой диполь).
•К гидрофильным веществам относятся вещества с ионной связью (соли) или с ковалентной полярной связью (сахара и спирты). Функция воды как растворителя зависит также от наличия
межмолекулярных водородных связей.
•Если Е между молекулой воды и веществом больше Е водородных связей, то такие соединения
будут гидрофильны. Если наоборот, то эти соединения гидрофобны.
Вода – активный участник реакций гидролиза, в результате которого выделяется необходимая клетке Е.
Является регулятором теплового режима (за счет Е водородных связей).
•При повышении t0 водородные связи разрываются, и происходит испарение воды.
•При понижении t0 вновь образуются водородные связи, содержащие Е, сохраняется тепло. Обладает теплоемкостью – способностью поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры – и теплопроводностью – поддерживает тепловое равновесие клетки и организма в целом.
Вода – среда, в которой идет большинство химических реакций в клетке, так как в воде молекулы становятся более подвижными (реакционноспособными). Обеспечивает транспорт веществ в клетке и в организме (у растений – ксилема – сосуды проводящей ткани; у животных и человека - кровеносная и лимфатическая системы). Наиболее важные из них катионы - это K+ , Na+, Ca2+, Mg2+, анионы - это Сl–, НСО3–, Н2РО4–.
Вода поддерживает тургор клетки – постоянный объем и форма.
6
LOMONOSOV SCHOOL
Таб.2.3 Функции воды
|
ФУНКЦИЯ |
|
ХАРАКТЕРИСТИКА |
|
|
|
ПРИМЕР |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В воде растворяется большинство |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
веществ. |
Многие |
химические |
|
|
Животные: кровь, лимфа, |
|||||
|
|
|
реакции |
в |
клетке |
являются |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
тканевая |
жидкость, |
|||||||
|
|
|
ионными, |
поэтому |
протекают |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
желудочный сок, слюна. |
|
|||||||
|
|
|
только в водной среде. |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Молекулы |
воды |
|
полярны, |
|
|
Растения: |
клеточный |
сок |
||
|
|
|
растворяют такие |
же |
полярные |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
(водный |
раствор белков, |
|||||||
|
Растворитель |
|
молекулы. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
сахаридов, |
органических |
||||
|
|
|
Гидрофильные |
вещества хорошо |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
кислот, пигментов) |
|
|||||||
|
|
|
растворяются в воде (спирты, |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
сахара, |
|
|
|
альдегиды, |
|
|
Организмы, живущие в водной |
|||
|
|
|
аминокислоты). |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
среде, использующие кислород, |
|||||
|
|
|
Гидрофобные |
вещества |
не |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
растворённый в воде. |
|
|||||||
|
|
|
растворяются в воде (жирные |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
кислоты, целлюлоза). |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Большое |
количество |
воды |
в |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
клетках |
придаёт |
|
организму |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
термостабильность |
и |
высокую |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
теплоту испарения (за счёт |
|
|
|
|
|
|||||
|
Терморегулятор и |
|
наличия водородных связей между |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
молекулами), |
|
т.е. |
вода |
|
|
Транспирация (растения) |
|
||||
|
термостабилизатор |
|
используется |
для |
охлаждения |
|
|
Потоотделение (животные) |
|
||||
|
|
|
организма. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Высокая теплопроводность (из-за |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
небольших размеров молекул) – |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
поддержание |
|
одинаковой |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
температуры во всём его объёме. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Структурная |
|
Поддержание формы организмов |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
(цитоплазма клеток содержит от |
|
|
Тургорное давление |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
60 до 95% воды). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Подвижность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поступление воды из почв |
|
||
|
молекул |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Возможность осмоса |
|
|
|
|
Плазмолиз |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Передвижение по организму вместе с водой растворённых в ней |
||||||||||
|
Транспортная |
|
веществ к различным его частям и выведение ненужных продуктов |
||||||||||
|
|
|
из организма |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гидролиз |
биополимеров |
до |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мономеров: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Белки + вода = аминокислоты |
||
|
|
|
Участие в реакциях гидролиза |
|
|
Крахмал + вода = глюкоза |
|||||||
|
|
|
|
|
Гидролиз жиров: |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Метаболическая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Жир + вода = глицерин + |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жирные кислоты |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и др. |
|
|
|
|
|
Донор |
электронов, |
источник |
|
|
Фотосинтез (фотолиз воды и др.) |
|||||
|
|
|
|
|
синтез АТФ (митохондрии |
||||||||
|
|
|
протонов и атомарного водорода |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
хлоропласты) |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Осмос (от греч.— толчок, давление) — процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону большей концентрации растворенного вещества из объема с меньшей концентрацией растворенного вещества
7
LOMONOSOV SCHOOL
МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ
1. Легкорастворимые – диссоциируют на катионы и анионы. Катионы:
Са2+ - участвуют в свертывании крови. К+ - находятся на внутренней.
Na+ - на внешней стороне мембраны.
Сu+, Cu2+ и Fe2+, Fe3+ - катионы с переменной валентностью, участвуют в переносе электронов, например, фотосинтезе.
Анионы:
Главную роль в клетке играют анионы слабых кислот:
НСО3-, Н2РО4-, НРО42-. Они обеспечивают буферность – постоянство рН внутренней среды клетки (рН=7,2). Это слабощелочная, близкая к нейтральной, среда.
НРО42- + Н2О ↔ Н+ + ОН-
Анионы связывают протоны водорода в молекуле воды, обеспечивая щелочную среду.
2. Нерастворимые соли
СаСО3 – карбонат кальция входят в состав костей, зубов.
Са3(РО4)2 – входит в состав раковин моллюсков и межклеточного вещества костной ткани, обеспечивая их прочность.
Буферность – способность раствора сохранять определенную концентрацию водородных ионов (рН). Кислотность раствора определяется концентрацией в нем ионов Н+.
Нейтральный раствор – рН = 7. Кислый раствор – рН < 7. Основной раствор – рН > 7.
Фосфатная буферная система поддерживает рН внутриклеточной жидкости в пределах 6,9 – 7,4. Состоит из ионов НРО42- и Н2РО4- .
Бикарбонатная буферная система поддерживает рН внеклеточной среды (плазма крови) на уровне 7,2. Состоит из ионов НСО3- и Н2CO3 .
Функции минеральных солей:
1.Поддержание кислотно-щелочного равновесия (буферные системы)
2.Участие в создании мембранных потенциалов клеток
Например, натрий-калиевый насос – отправляет ионы калия внутрь клетки, а из неё ионы калия. На каждые два поглощённых иона калия выделяются три иона натрия, за счёт чего образуется разность потенциалов (зарядов) внешней и внутренней поверхности мембраны клетки: внутренняя сторона заряжена отрицательно, наружная – положительно. Это обеспечивает передачу возбуждения по нерву или мышце.
3. Строительная / структурная
Источники строительного материала для синтеза органических молекул, опорных структур клетки и организма
4. Создание осмотического давления клетки
Более высокая концентрация ионов солей внутри клетки обеспечивает поступление в неё воды и создание тургорного давления.
5. Активация ферментов, витаминов, гормонов.
8
LOMONOSOV SCHOOL
ВАЖНЕЙШИЕ КАТИОНЫ И АНИОНЫ
|
K+, Na+ |
|
|
Ca2+ |
|
|
Облегчают |
перенос веществ |
|
|
|||
|
|
|
||||
через мембрану и участвуют |
Участвует |
в |
процессах |
|||
в |
восзникновении |
и |
сокращения |
мышечных |
||
проведении |
нервного |
волокон и свёртывания крови |
||||
импулься |
|
|
|
|
|
|
Fe2+, Fe3+ |
|
Катионы |
|
Mg2+ |
в составе ряда белков |
|
|
в составе хлорофилла |
|
|
|
|
||
(гемоглобин) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ионы
Анионы
Фосфат-анион |
Карбонат- и |
|
гидрокарбонат- |
||
Входит в состав АТФ и |
анион |
|
Смягчает колебания рН |
||
нуклеиновых кислот |
||
|
среды |
9
LOMONOSOV SCHOOL
УГЛЕВОДЫ
МОНОСАХАРИДЫ ОЛИГОСАХАРИДЫ ПОЛИСАХАРИДЫ
(ДИСАХАРИДЫ)
Состоят из одной молекулы |
|
Имеют 2 - 10 звеньев |
|
Имеюют |
10 |
звеньев |
|
|
моносахаридов |
|
|||
Кристаллические вещества |
|
моносахаридов |
|
|
||
|
|
Несладкие |
|
|
||
Сладкие на вкус |
|
Менее сладкие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Нерастворимы |
(или |
|||
Хорошо растворимы в воде |
|
Хорошо растворимы в воде |
|
|||
|
|
плохорастворимы) в воде |
||||
|
|
|
|
|||
Общая формула: Сn(H2O)m, Н и О в отношении 2 : 1, как в молекуле воды. Есть соединения, не соответствующие этой формуле: УВ дезоксирибоза – С5Н10О4.
В клетке содержится от 1 до 5% УВ, но в некоторых клетках может содержаться большее количество (до 98% в клетках зерновок риса, 75% в клетках зерновок пшеницы, 24% в клетках картофеля).
Таб. 2.4 Сравнение классов углеводов
|
ПРИЗНАК |
|
МОНОСАХАРИДЫ |
|
ОЛИГОСАХАРИДЫ |
|
ПОЛИСАХАРИДЫ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
От 2 до 10 соединенных |
|
Неопределенно |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
большое |
соединенных |
||||
|
|
|
Одна |
молекула, |
в |
|
остатков |
|
молекул |
|
|||
|
|
|
|
|
|
остатков |
молекул |
||||||
|
Состав |
|
состав которой входят |
|
моносахаридов |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
моносахаридов, |
|
|||||||
|
|
|
С, Н и О |
|
|
|
(гликозидными |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
(гликозидными |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ковалентными связи) |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ковалентными связи) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
В ходе |
фотосинтеза |
в |
|
В |
результате |
|
|
|
|
|
|
|
|
результате фиксации |
из |
|
ферментативной |
|
В |
результате |
||||
|
|
|
воздуха углекислого газа |
|
|
||||||||
|
|
|
|
полимеризации |
|
|
|||||||
|
Пути образования в |
|
или |
метаболизма |
|
|
|
ферментативной |
|
||||
|
|
|
моносахаридов |
или |
|
|
|||||||
|
организмах |
|
различных веществ, в т. ч. |
|
|
полимеризации |
моно- |
||||||
|
|
|
ферментативного |
|
|||||||||
|
|
|
и других моносахаридов |
|
|
и олигосахаридов |
|||||||
|
|
|
|
гидролиза |
|
|
|
||||||
|
|
|
В результате гидролиза |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
полисахаридов |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
олиго- и полисахаридов |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Моносахариды |
или |
|
|
Продукт гидролиза |
|
Не гидролизуются |
|
|
Моносахариды |
|
|
промежуточные |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
олигосахариды) |
|
|
|
Растворимость в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нерастворимы |
или |
|
|
|
В основном растворимы |
|
|
|
|
|
образуют |
коллоидные |
||||
|
воде |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
растворы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вкус |
|
Многие имеют сладкий вкус |
|
|
|
Не имеют сладкого |
||||||
|
|
|
|
|
вкуса |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10
LOMONOSOV SCHOOL