Молекулярный состав клеток

Химические элементы входят в состав клеток в виде ионов или компонентов молекул неорганических и органических веществ.

Неорганические вещества – относительно простые вещества, в состав которых необязательно вхо­дит углерод.

Такие вещества встречаются как в живой, так и в неживой природе.

Неорганическими веществами в клетке являются:

А) Вода(70 - 80%)

Б) Минеральные вещества (1 - 2%)

Органические вещества – сложные химические высокомолекулярные соединения углерода, синте­зирующиеся живыми организмами.

К органическим веществам относят:

А) Белки(10 – 20%)

Б) Жиры и липиды (1 – 5%)

В) Углеводы (1 – 2%)

Г) Нуклеиновые кислоты (1 – 2%)

Вода как часть живой клетки.

Вода – одно из самых распространенных веществ и преобладающий компонент в клетке.

Основной частью клетки является вода(70 – 80%).

В человеческом теле содержание воды в разных клетках неодинаково и зависит от уровня обмена ве­ществ.

Вода в клетках находится в 3 формах:

• Свободная (95% от всей воды организма)

• Связанная (4 – 5%)

• Обменная (ее количество зависти от состояния клетки).

Физические свойства воды

Уникальные физико-химические свойства воды определяются:

1. Малыми размерами молекул воды.

2. Полярностью каждой молекулы воды.

3. Способностью молекул соединяться друг с другом посредством водородных связей.

Образование водородных связей

В молекуле воды кислород связан с двумя атомами водорода. Кислород, как более сильный элемент, притягивает электронное облако атома водорода, и молекула становится диполем, т.е. молекулой, один конец которой имеет частично положительный заряд, а другой конец - частично отрицательный. По законам физики, разноименные заряды притягиваются, поэтому молекулы как бы «склеиваются». Возникают водородные связи.

Но молекула способна образовывать 4 связи, и эта возможность влияет на физико-химические свой­ства воды: большая теплоемкость, парообразование (объясняется тем, что большая часть тепла ухо­дит на разрыв водородных связей).

Биологическая роль воды

1. Универсальный растворитель (в клетке множество реакций могут происходить только в вод­ной среде). По отношению к воде вещества делятся на гидрофильные (хорошо растворимые - соли, кислоты, простые сахара, спирты, щелочи) и гидрофобные (плохорастворимые или нерастворимые – жиры, нуклеиновые кислоты, белки).

2. Вода – среда для многих физиологических и биохимических процессов, все реакции гидро­лиза (расщепления) происходят с участием ферментов в водной среде.

3. Вода определяет физические свойства клеток (упругость, пластичность) благодаря тургор­ному давлению.

4. Вода – терморегулятор, благодаря большой теплоемкости и большой теплоте испарения.

5. Адгезия – процесс сцепления молекул различных тел друг с другом под действием сил притяже­ния.

Когезия – процесс сцепления молекул одного вещества между собой под действием сил притяжения.

6. Вода является источником кислорода в процессе фотосинтеза.

Неорганические ионы, их роль.

Минеральные вещества в клетке представлены солями, которые диссоциируют на ионы. Для процес­сов жизнедеятельности наиболее важны:

Катионы Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺; анионы Сl^-, HCO₃^-, HPO₄^2-,H₂PO₄^-.

Концентрация катионов и анионов в клетке и окружающей среде различно и поддерживается на по­стоянном уровне (внутри клетки преобладают катионы K⁺, а вне клетки Na⁺ и Сl^-).

Благодаря разной концентрации ионов, образуются разные потенциалы на наружной и внутренней мембране клетки, обеспечивая возбуждение по нервному и мышечному волокну.

Биологическое значение:

1. Na⁺, K⁺, и Cl^- участвуют в проведении импульсов и обеспечении раздражимости.

2. Ca²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺ необходимы для функционирования многих ферментов и витаминов.

3. Mg²⁺ входит в состав хлорофилла и необходим для синтеза углеводов.

4. Являются компонентами буферных систем – систем, регулирующих слабо-щелочную реак­цию содержания клетки на постоянном уровне.