Біологічна роль неорганічних речовин. Мінеральні речовини клітини та їх значення

Біологія [ Повний довідникдля підготовки до ЄДІ] Лернер Георгій Ісаакович

2.3.1. Не органічні речовиниклітини

До складу клітини входить близько 70 елементів періодичної системиелементів Менделєєва, а 24 їх присутні у всіх типах клітин. Всі присутні в клітині елементи поділяються, залежно від їхнього вмісту в клітині, на групи:

макроелементи- H, O, N, C,. Mg, Na, Ca, Fe, K, P, Cl, S;

мікроелементи- В, Ni, Cu, Co, Zn, Mb та ін;

ультрамікроелементи- U, Ra, Au, Pb, Hg, Se та ін.

До складу клітини входять молекули неорганічних і органічних з'єднань.

Неорганічні сполуки клітини водаі неорганічнііони.

Вода – найважливіша неорганічна речовина клітини. Усе біохімічні реакціївідбуваються у водних розчинах. Молекула води має нелінійну просторову структуру і має полярність. між окремими молекуламиводи утворюються водневі зв'язки, що визначають фізичні та Хімічні властивостіводи.

Фізичні властивості води: так як молекули водиполярні, то вода має властивість розчиняти полярні молекули інших речовин. Речовини, розчинні у воді, називаються гідрофільними. Речовини, нерозчинні у воді називаються гідрофобними.

Вода має високу питомою теплоємністю. Щоб розірвати численні водневі зв'язки між молекулами води, потрібно поглинути велика кількістьенергії. Згадайте, як довго нагрівається до кипіння чайник. Ця властивість води забезпечує підтримку теплового балансув організмі.

Для випаровування води потрібна досить велика енергія. Температура кипіння води вища, ніж у багатьох інших речовин. Ця властивість води захищає організм від перегріву.

Вода може бути в трьох агрегатних станах– рідкому, твердому та газоподібному.

Водневі зв'язки зумовлюють в'язкість води та зчеплення її молекул із молекулами інших речовин. Завдяки силам зчеплення молекул на поверхні води створюється плівка, що має таку характеристику, як поверхневий натяг.

При охолодженні рух молекул води сповільнюється. Кількість водневих зв'язків між молекулами стає максимальною. Найбільшої густинивода досягає при 4 С?. При замерзанні вода розширюється (необхідне місце для утворення водневих зв'язків) та її щільність зменшується. Тож лід плаває.

Біологічні функціїводи. Вода забезпечує пересування речовин у клітині та організмі, поглинання речовин та виведення продуктів метаболізму. У природі вода переносить продукти життєдіяльності у ґрунти та до водойм.

Вода – активний учасникреакцій обміну речовин.

Вода бере участь в утворенні змащувальних рідин та слизів, секретів та соків в організмі. Ці рідини знаходяться в суглобах хребетних тварин, в плевральній порожнині, в серцевій сумці.

Вода входить до складу слизів, які полегшують пересування речовин кишечником, створюють вологе середовище на слизових оболонках. дихальних шляхів. Водну основу мають і секрети, що виділяються деякими залозами та органами: слина, сльози, жовч, сперма тощо.

Неорганічні іони. До неорганічних іонів клітини відносяться: катіони K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , NH 3 + і аніони Cl - , NO 3 - , Н 2 PO 4 - , NCO 3 - , НPO 4 2- .

Різниця між кількістю катіонів та аніонів (Nа + , Ка + , Сl -) на поверхні та всередині клітини забезпечує виникнення потенціалу діїщо лежить в основі нервового та м'язового збудження.

Аніони фосфорноїкислоти створюють фосфатну буферну систему, що підтримує рН внутрішньоклітинного середовища організму на рівні 6-9

Вугільна кислота та її аніони створюють бікарбонатну буферну систему та підтримують рН позаклітинного середовища (плазми крові) на рівні 7-4.

З'єднання азоту є джерелом мінерального харчування, синтезу білків, нуклеїнових кислот. Атоми фосфору входять до складу нуклеїнових кислот, фосфоліпідів, а також кісток хребетних, хітинового покриву членистоногих. Іони кальцію входять до складу речовини кісток; вони також необхідні здійснення м'язового скорочення, згортання крові.

ПРИКЛАДИ ЗАВДАНЬ

А1. Полярністю води обумовлена ​​її здатність

1) проводити тепло; 3) розчиняти хлорид натрію.

2) поглинати тепло 4) розчиняти гліцерин

А2. Хворим на рахіт дітям необхідно давати препарати, що містять

1) залізо 2) калій 3) кальцій 4) цинк

А3. Проведення нервового імпульсу забезпечується іонами:

1) калію та натрію 3) заліза та міді

2) фосфору та азоту 4) кисню та хлору

А4. Слабкі зв'язки між молекулами води в її рідкій фазіназиваються:

1) ковалентними 3) водневими

2) гідрофобними 4) гідрофільними

А5. До складу гемоглобіну входить

1) фосфор 2) залізо 3) сірка 4) магній

А6. Виберіть групу хімічних елементів, яка обов'язково входить до складу білків

А7. Пацієнтам із гіпофункцією щитовидної залози дають препарати, що містять

Частина В

В 1. Виберіть функції води у клітці

1) енергетична 4) будівельна

2) ферментативна 5) змащувальна

3) транспортна 6) терморегуляційна

В 2. Виберіть лише фізичні властивості води

1) здатність до дисоціації

2) гідроліз солей

3) щільність

4) теплопровідність

5) електропровідність

6) донорство електронів

ЧастинаЗ

З 1. Які фізичні властивості води визначають її біологічне значення?

З книги Велика Радянська Енциклопедія(ВК) автора Вікіпедія

З книги Велика Радянська Енциклопедія (ІН) автора Вікіпедія

З книги Велика Радянська Енциклопедія (КА) автора Вікіпедія

З книги Велика Радянська Енциклопедія (НЕ) автора Вікіпедія

З книги Велика Радянська Енциклопедія (ПЛ) автора Вікіпедія

З книги Велика Радянська Енциклопедія (ПЗ) автора Вікіпедія

З книги Велика Радянська Енциклопедія (СТ) автора Вікіпедія

Із книги коротка історіямайже всього на світі автора Брайсон Білл

З книги Біологія [Повний довідник для підготовки до ЄДІ] автора Лернер Георгій Ісаакович

Із книги Кишеньковий довідник медичних аналізів автора Рудницький Леонід Віталійович

24 КЛІТИНИ Це починається з однієї клітини. Перша клітина ділиться, щоб стати двома, а дві стають чотирма і таке інше. Після всього 47 подвій у вас буде близько 10 тисяч трильйонів (10 000 000 000 000 000) клітин, готових ожити у вигляді людини*.322 І кожна з цих клітин точно знає, що

З книги Повний довідник аналізів та досліджень у медицині автора Інгерлейб Михайло Борисович

2.3. Хімічна організаціяклітини. Взаємозв'язок будови та функцій неорганічних та органічних речовин (білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів, ліпідів, АТФ), що входять до складу клітини. Обґрунтування спорідненості організмів на основі аналізу хімічного складу їх

Як дбати про себе, якщо тобі за 40. Здоров'я, краса, стрункість, енергійність автора Карпухіна Вікторія Володимирівна

2.3.2. Органічні речовини клітини. Вуглеводи, ліпіди Вуглеводи. Загальна формулаСn(H2O)n. Отже, вуглеводи містять у своєму складі тільки три хімічні елементи. Розчинні у воді вуглеводи.

З книги Енциклопедія доктора М'ясникова про найголовніше автора М'ясников Олександр Леонідович

4.6. Неорганічні речовини Неорганічні речовини в плазмі та сироватці крові (калій, натрій, кальцій, фосфор, магній, залізо, хлор та ін.) визначають фізикохімічні властивості крові. неорганічних речовину плазмі – близько 1%. У тканинах організму вони знаходяться в

З книги автора

З книги автора

З книги автора

6.9. Зараз модно розмірковувати на тему стовбурових клітин. Коли мене запитують, що я про це думаю, то відповідаю питанням на запитання: «Де? У Росії чи світі?». У Росії у світі ситуації у цій галузі зовсім різні. У світі йдуть інтенсивні дослідження та

Сьогодні виявлено та виділено у чистому виглядібагато хімічних елементів таблиці Менделєєва, а п'ята частина зустрічається у кожному живому організмі. Вони, подібно до цеглинок, є головними складовими органічних і неорганічних речовин.

Які хімічні елементи входять до складу клітини, з біології яких речовин можна будувати висновки про їх наявності у організмі - це ми розглянемо далі у статті.

Що таке сталість хімічного складу

Для дотримання стабільності в організмі кожна клітина повинна підтримувати концентрацію кожної своєї складової постійному рівні. Цей рівень визначається видовою приналежністю, довкіллям, екологічними факторами.

Щоб відповісти на запитання, які хімічні елементи входять до складу клітини, необхідно чітко розуміти, що у складі будь-якої речовини є якісь із складових таблиці Менделєєва.

Часом йде мовапро соті та тисячні частини відсотка змісту певного елементау клітці, але при цьому зміна названого числа хоча б на тисячну частину вже може мати серйозні наслідки для організму.

Зі 118 хімічних елементів у клітині людини має бути як мінімум 24. Немає таких складових, які зустрічалися б у живому організмі, але не входили до складу неживих об'єктів природи. Цей факт підтверджує тісний зв'язокміж живим та неживим в екосистемі.

Роль різних елементів, що входять до складу клітини

Тож які хімічні елементи входять до складу клітини? Їх роль у життєдіяльності організму, слід зазначити, безпосередньо залежить від частоти народження та концентрації їх у цитоплазмі. Однак, незважаючи на різний змістелементів у клітині, значимість кожного з них рівного ступенявисока. Дефіцит будь-якого з них може призвести до шкідливого впливу на організм, відключивши з метаболізму найважливіші біохімічні реакції.

Перераховуючи, які хімічні елементи входять до складу клітини людини, слід згадати три основні види, які ми розглянемо далі:

Основні біогенні елементи клітини

Не дивно, що елементи О, С, Н, N відносяться до біогенних, адже саме вони утворюють усі органічні та багато неорганічних речовин. Неможливо уявити білки, жири, вуглеводи чи нукленові кислоти без цих найважливіших для організму складових.

Функція цих елементів визначила їх високий вміст організмі. На частку в сукупності припадає 98% від усієї сухої маси тіла. У чому може проявлятися активність цих ферментів?

  1. Кисень. Його вміст у клітині близько 62% загальної сухої маси. Функції: побудова органічних та неорганічних речовин, участь у ланцюгу дихання;
  2. Вуглець. Його зміст сягає 20%. Основна функція: входить до складу всіх;
  3. Водень. Його концентрація набуває значення 10%. Крім того, що цей елемент є складовою органічних речовин та води, він також бере участь у перетвореннях енергії;
  4. Азот. Кількість вбирається у 3-5%. Його основна роль – це утворення амінокислот, нуклеїнових кислот, АТФ, багатьох вітамінів, гемоглобіну, гемоціаніну, хлорофілу.

Ось які хімічні елементи входять до складу клітини та утворюють більшість необхідних для нормальної життєдіяльності речовин.

Значення макроелементів

Макроелементи допоможуть підказати, які хімічні елементи входять до складу клітини. З курсу біології стає зрозуміло, що крім основних, 2% сухої маси становлять інші складові періодичної таблиці. І до макроелементів належать ті з них, вміст яких не нижчий за 0,01%. Їхні основні функції представлені у вигляді таблиці.

Кальцій (Са)

Відповідає за скорочення м'язових волокон, входить до складу пектину, кісток та зубів. Підсилює згортання крові.

Фосфор (Р)

Входить до складу найважливішого джерелаенергії – АТФ.

Бере участь у освіті дисульфідних містків при згортанні білка в третинну структуру. Входить до складу цистеїну та метіоніну, деяких вітамінів.

Іони калію беруть участь у клітини, і навіть впливають потенціал мембрани.

Головний аніон організму

Натрій (Na)

Аналог калію, що у тих самих процесах.

Магній (Mg)

Іони магнію - це регулятори процесу У центрі молекули хлорофілу також міститься атом магнію.

Бере участь у транспорті електронів по ЕТЦ дихання та фотосинтезу, є структурною ланкою міоглобіну, гемоглобіну та багатьох ферментів.

Сподіваємося, з перерахованого нескладно визначити, які хімічні елементи входять до складу клітини та належать до макроелементів.

Мікроелементи

Є й такі складові клітини, без яких організм не може нормально функціонувати, проте їх вміст завжди менший за 0,01%. Давайте визначимо, які хімічні елементи входять до складу клітини та відносяться до групи мікроелементів.

Входить до складу ферментів ДНК-і РНК-полімераз, а також багатьох гормонів (наприклад, інсулін).

Бере участь у процесах фотосинтезу, синтезу гемоціаніну та деяких ферментів.

Є структурною складовою гормонів Т3 та Т4 щитовидної залози.

Марганець (Mn)

менше 0,001

Входить до складу ферментів, кісток. Бере участь у азотфіксації у бактерій

менше 0,001

Впливає процес зростання рослин.

Входить до складу кісток та емалі зубів.

Органічні та неорганічні речовини

Крім перелічених, ще якісь хімічні елементи входять до складу клітини? Відповіді можна знайти, просто вивчивши будову більшості речовин організму. Серед них виділяють молекули органічного та неорганічного походження, і кожна з цих груп має у складі фіксований набір елементів.

Основні класи органічних речовин - це білки, нуклеїнові кислоти, жири та вуглеводи. Вони побудовані повністю з основних біогенних елементів: скелет молекули завжди утворений вуглецем, а водень, кисень та азот входять до складу радикалів. У тварин домінуючим класом є білки, а рослин - полісахариди.

Неорганічні речовини – це все мінеральні соліі, звичайно, вода. Серед усієї неорганіки у клітині найбільше Н 2 Про, у якій розчинені інші речовини.

Все сказане вище допоможе вам визначити, які хімічні елементи входять до складу клітини, та їх функції в організмі більше не будуть для вас загадкою.

Клітина: хімічний склад, будова, функції органоїдів.

Хімічний склад клітини. Макро- та мікроелементи. Взаємозв'язок будови та функцій неорганічних та органічних речовин (білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів, ліпідів, АТФ), що входять до складу клітини. Роль хімічних речовину клітині та організмі людини.

Організми складаються із клітин. Клітини різних організмів мають подібні хімічним складом. У таблиці 1 подано основні хімічні елементи, виявлені у клітинах живих організмів.

Таблиця 1. Зміст хімічних елементів у клітині

Елемент Кількість, % Елемент Кількість, %
Кисень 65-75 Кальцій 0,04-2,00
Вуглець 15-18 Магній 0,02-0,03
Водень 8-10 Натрій 0,02-0,03
Азот 1,5-3,0 Залізо 0,01-0,015
Фосфор 0,2-1,0 Цинк 0,0003
Калій 0,15-0,4 Мідь 0,0002
Сірка 0,15-0,2 Йод 0,0001
Хлор 0,05-0,10 Фтор 0,0001

У першу групу входять кисень, вуглець, водень та азот. На частку припадає майже 98% всього складу клітини.

До другої групи входять калій, натрій, кальцій, сірка, фосфор, магній, залізо, хлор. Їх вміст у клітині становить десяті та соті частки відсотка. Елементи цих двох груп відносять до макроелементів(Від грец. макрос- Великий).

Інші елементи, представлені в клітині сотими і тисячними частками відсотка, входять до третьої групи. Це мікроелементи(Від грец. мікро- Мінімальний).

Будь-яких елементів, властивих тільки живої природи, у клітині не виявлено. Усі перелічені хімічні елементи входять до складу неживої природи. Це вказує на єдність живої та неживої природи.

Нестача будь-якого елемента може призвести до захворювання, і навіть загибелі організму, оскільки кожен елемент відіграє певну роль. Макроелементи першої групи складають основу біополімерів – білків, вуглеводів, нуклеїнових кислот, а також ліпідів, без яких життя неможливе. Сірка входить до складу деяких білків, фосфор – до складу нуклеїнових кислот, залізо – до складу гемоглобіну, а магній – до складу хлорофілу. Кальцій грає важливу рольв обміні речовин.

Частина хімічних елементів, що містяться в клітині, входить до складу неорганічних речовин – мінеральних солей та води.

Мінеральні солізнаходяться в клітині, як правило, у вигляді катіонів (К + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+) і аніонів (HPO 2-/4 , H 2 PO -/4 , СI - , НСО 3), співвідношення яких визначає важливу для життєдіяльності клітин кислотність середовища.

(У багатьох клітин середовище слаболужна та її рН майже не змінюється, тому що в ній постійно підтримується певне співвідношення катіонів та аніонів.)

З неорганічних речовин у живій природі величезну роль відіграє вода.

Без води життя неможливе. Вона становить значну масу більшості клітин. Багато води міститься у клітинах мозку та ембріонів людини: води понад 80%; в клітинах жирової тканини - всього 40.% До старості вміст води в клітинах знижується. Людина, яка втратила 20% води, гине.

Унікальні властивості води визначають її роль організмі. Вона бере участь у теплорегуляції, яка зумовлена ​​високою теплоємністю води – споживанням великої кількості енергії при нагріванні. Чим визначається висока теплоємність води?

У молекулі води атом кисню ковалентно пов'язані з двома атомами водню. Молекула води полярна, тому що атом кисню має частково. негативний заряд, а кожен із двох атомів водню має

Частково позитивний заряд. Між атомом кисню однієї молекули води та атомом водню іншої молекули утворюється водневий зв'язок. Водневі зв'язки забезпечують з'єднання великої кількостімолекул води. При нагріванні води значна частинаенергії витрачається на розрив водневих зв'язків, що визначає її високу теплоємність.

Вода - хороший розчинник. Завдяки полярності її молекули взаємодіють з позитивно та негативно зарядженими іонами, сприяючи тим самим розчиненню речовини. По відношенню до води всі речовини клітини поділяються на гідрофільні та гідрофобні.

Гідрофільні(Від грец. гідро- вода та філео- люблю) називають речовини, що розчиняються у воді. До них відносять іонні сполуки (наприклад, солі) та деякі неіонні сполуки (наприклад, цукру).

Гідрофобними(Від грец. гідро- вода та фобос- страх) називають речовини, нерозчинні у воді. До них відносять, наприклад, ліпіди.

Вода грає велику рольв хімічних реакціях, що протікають у клітині у водних розчинах. Вона розчиняє непотрібні організму продукти обміну речовин і цим сприяє виведенню їх із організму. Великий змістводи у клітці надає їй пружність. Вода сприяє переміщенню різних речовинвсередині клітини або з клітини до клітини.

Тіла живої та неживої природи складаються з однакових хімічних елементів. До складу живих організмів входять неорганічні речовини - вода та мінеральні солі. Життєво важливі численні функції води у клітині зумовлені особливостями її молекул: їхньою полярністю, здатністю утворювати водневі зв'язки.

НЕОРГАНІЧНІ КОМПОНЕНТИ КЛІТИНИ

Інший тип класифікації елементів у клітині:

До макроелементів належать кисень, вуглець, водень, фосфор, калій, сірка, хлор, кальцій, магній, натрій, залізо.
До мікроелеметів належать марганець, мідь, цинк, йод, фтор.
До ультрамікроелементів відносяться срібло, золото, бром, селен.

ЕЛЕМЕНТИ ЗМІСТ В ОРГАНІЗМІ (%) БІОЛОГІЧНЕ ЗНАЧЕННЯ
Макроелементи:
O.C.H.N O – 62%, C – 20%,
H – 10%, N – 3%
Входять до складу всіх органічних речовин клітини, води
Фосфор Р 1,0 Входять до складу нуклеїнових кислот, АТФ (утворює макроергічні зв'язки), ферментів, кісткової тканинита емалі зубів
Кальцій Са +2 2,5 У рослин входить до складу оболонки клітини, у тварин – до складу кісток та зубів, активізує згортання крові
Мікроелементи: 1-0,01
Сірка S 0,25 Входить до складу білків, вітамінів та ферментів
Калій К+ 0,25 Зумовлює проведення нервових імпульсів; активатор ферментів білкового синтезу, процесів фотосинтезу, росту рослин
Хлор CI - 0,2 Є компонентом шлункового соку як соляної кислотиактивізує ферменти
Натрій Na + 0,1 Забезпечує проведення нервових імпульсів, підтримує осмотичний тиск у клітині, стимулює синтез гормонів.
Магній Мg +2 0,07 Входить до складу молекули хлорофілу, міститься в кістках та зубах, активізує синтез ДНК, енергетичний обмін
Йод I - 0,1 Входить до складу гормону щитовидної залози – тироксину, впливає на обмін речовин
Залізо Fе+3 0,01 Входить до складу гемоглобіну, міоглобіну, кришталика та рогівки ока, активатор ферментів, бере участь у синтезі хлорофілу. Забезпечує транспорт кисню до тканин та органів
Ультрамікроелементи: менше 0,01, слідові кількості
Мідь Сі +2 Бере участь у процесах кровотворення, фотосинтезу, каталізує внутрішньоклітинні окислювальні процеси.
Марганець Мn Підвищує врожайність рослин, активізує процес фотосинтезу, впливає на процеси кровотворення
Бір В Впливає на ростові процеси рослин
Фтор F Входить до складу емалі зубів, при нестачі розвивається карієс, при надлишку – флюороз
Речовини:
Н 2 0 60-98 Складає внутрішнє середовищеорганізму, що бере участь у процесах гідролізу, структурує клітину. Універсальний розчинник, каталізатор, учасник хімічних реакцій

ОРГАНІЧНІ КОМПОНЕНТИ КЛІТИНИ

РЕЧОВИНИ БУДОВА ТА ВЛАСТИВОСТІ ФУНКЦІЇ
Ліпіди
Складні ефіри вищих жирних кислотта гліцерину. До складу фосфоліпідів входить додатково залишок Н 3 РО4. Мають гідрофобні або гідрофільно-гідрофобні властивості, високою енергоємністю

Будівельна- Утворює біліпідний шар всіх мембранних.

Енергетична.

Терморегуляторна.

Захисна.

Гормональна(Кортикостероїди, статеві гормони).

Компоненти вітамінів D,E. Джерело води в організмі. Запасна поживна речовина

Вуглеводи

Моносахариди:

глюкоза,

фруктоза,

рибоза,

дезоксирибоза

Добре розчинні у воді Енергетична

Дисахариди:

цукроза,

мальтоза (солодовий цукор)

Розчинні у воді Компоненти ДНК, РНК, АТФ

Полісахариди:

крохмаль,

глікоген,

целюлоза

Погано розчинні або нерозчинні у воді Запасна поживна речовина. Будівельна - оболонка рослинної клітини
Білки Полімери. Мономери – 20 амінокислот. Ферменти – біокаталізатори.
I структура - послідовність амінокислот у поліпептидному ланцюзі. Зв'язок - пептидна - СО-NH- Будівельна – входять до складу мембранних структур, рибосом.
ІІ структура - a-спіраль, зв'язок - водневий Двигуна (скоротливі білки м'язів).
III структура – ​​просторова конфігурація a-Спіралі (глобула). Зв'язки - іонні, ковалентні, гідрофобні, водневі Транспортна (гемоглобін). Захисна (антитіла). Регуляторна (гормони, інсулін)
IV структура характерна задля всіх білків. З'єднання декількох поліпептидних ланцюгів в єдину суперструктуру У воді погано розчиняються. Дія високих температур, концентрованих кислоті лугів, солей важких металіввикликає денатурацію
Нуклеїнові кислоти: Біополімери. Складаються з нуклеотидів
ДНК - дезокси-рибонуклеїнова кислота. Склад нуклеотиду: дезоксирибозу, азотисті основи - аденін, гуанін, цитозин, тимін, залишок фосфорної кислоти- Н 3 РВ 4 .
Комплементарність азотистих основ А = Т, Г = Ц. Подвійна спіраль. Здатна до самоподвоєння
Утворюють хромосоми. Зберігання та передача спадкової інформації, генетичного коду. Біосинтез РНК, білків. Кодує первинну структуру білка. Міститься в ядрі, мітохондріях, пластидах
РНК – рибонуклеїнова кислота. Склад нуклеотиду: рибоза, азотисті основи - аденін, гуанін, цитозин, урацил, залишок Н 3 РО 4. Комплементарність азотистих основ А = У, Г = Ц. Один ланцюг
Інформаційна РНК Передача інформації про первинної структурибілка, бере участь у біосинтезі білка
Рибосомальна РНК Будує тіло рибосоми
Транспортна РНК Кодує та переносить амінокислоти до місця синтезу білка - рибосом
Вірусна РНК та ДНК Генетичний апарат вірусів

Структура білків


Ферменти.

Найважливіша функція білків – каталітична. Білкові молекули, що збільшують на кілька порядків швидкість хімічних реакцій у клітині, називають ферментами. Жоден біохімічний процесв організмі немає без участі ферментів.

Нині виявлено понад 2000 ферментів. Їхня ефективність у багато разів вища, ніж ефективність неорганічних каталізаторів, що використовуються у виробництві. Так, 1 мг заліза у складі ферменту каталази замінює 10 т неорганічного заліза. Каталаза збільшує швидкість розкладання пероксиду водню (Н 2 Про 2) у 10 11 разів. Фермент, який каталізує реакцію освіти вугільної кислоти(З 2 +Н 2 О = Н 2 СО 3), прискорює реакцію в 107 разів.

Важливою властивістю ферментів є специфічність їх дії, кожен фермент каталізує лише одну або невелику групуподібних реакцій.

Речовина, на яку впливає фермент, називають субстратом. Структури молекули ферменту та субстрату повинні точно відповідати один одному. Цим пояснюється специфічність впливу ферментів. При поєднанні субстрату з ферментом просторова структураферменту змінюється.

Послідовність взаємодії ферменту та субстрату можна зобразити схематично:

Субстрат+Фермент – Фермент-субстратний комплекс – Фермент+Продукт.

Зі схеми видно, що субстрат з'єднується з ферментом з утворенням фермент-субстратного комплексу. При цьому субстрат перетворюється на нову речовину – продукт. На кінцевому етапі фермент звільняється від продукту і знову вступає у взаємодію з черговою молекулою субстрату.

Ферменти функціонують лише за певної температури, концентрації речовин, кислотності середовища. Зміна умов призводить до зміни третинної та четвертинної структурибілкової молекули, а, отже, і придушення активності ферменту. Як це відбувається? Каталітична активність має лише певну ділянкумолекули ферменту активним центром. Активний центр містить від 3 до 12 амінокислотних залишків і формується внаслідок вигину поліпептидного ланцюга.

Під впливом різних факторівзмінюється структура молекули ферменту. У цьому порушується просторова конфігурація активного центруі фермент втрачає свою активність.

Ферменти – це білки, які відіграють роль біологічних каталізаторів. Завдяки ферментам на кілька порядків зростає швидкість хімічних реакцій у клітинах. Важлива властивістьферментів – специфічність дії у певних умовах.

Нуклеїнові кислоти.

Нуклеїнові кислоти були відкриті у другій половині ХІХ ст. швейцарським біохіміком Ф. Мішером, який виділив із ядер клітин речовину з високим вмістом азоту та фосфору та назвав його "нуклеїном" (від лат. нуклеус- Ядро).

У нуклеїнових кислотах зберігається спадкова інформаціяпро будову та функціонування кожної клітини та всіх живих істот на Землі. Існує два типи нуклеїнових кислот – ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) та РНК (рибонуклеїнова кислота). Нуклеїнові кислоти, як і білки, мають видову специфічність, тобто організмам кожного виду властивий свій тип ДНК. Щоб з'ясувати причини видової специфічності, розглянемо будову нуклеїнових кислот.

Молекули нуклеїнових кислот є дуже довгими ланцюгами, що складаються з багатьох сотень і навіть мільйонів нуклеотидів. Будь-яка нуклеїнова кислота містить лише чотири типи нуклеотидів. Функції молекул нуклеїнових кислот залежать від їх будови, що входять до їх складу нуклеотидів, їх числа в ланцюзі та послідовності сполуки в молекулі.

Кожен нуклеотид складається з трьох компонентів: азотистої основи, вуглеводу та фосфорної кислоти. До складу кожного нуклеотиду ДНК входить один з чотирьох типів азотистих основ (аденін – А, тимін – Т, гуанін – Г або цитозин – Ц), а також вуглевод дезоксирибозу та залишок фосфорної кислоти.

Таким чином, нуклеотиди ДНК розрізняються лише типом азотистої основи.

Молекула ДНК складається з величезної кількості нуклеотидів, з'єднаних у ланцюжок певної послідовності. Кожен вид молекули ДНК має властиве їй число та послідовність нуклеотидів.

Молекули ДНК дуже довгі. Наприклад, для буквеного запису послідовності нуклеотидів у молекулах ДНК з однієї клітини людини (46 хромосом) знадобилася б книга обсягом близько 820 000 сторінок. Чергування чотирьох типів нуклеотидів може утворити нескінченна безлічваріантів молекул ДНК. Зазначені особливості будови молекул ДНК дозволяють їм зберігати величезний обсяг інформації про всі ознаки організмів.

У 1953 р. американським біологом Дж. Вотсоном та англійським фізиком Ф. Криком було створено модель будови молекули ДНК. Вчені встановили, що кожна молекула ДНК складається з двох ланцюгів, пов'язаних між собою та спірально закручених. Вона має вигляд подвійної спіралі. У кожному ланцюгу чотири типи нуклеотидів чергуються у певній послідовності.

Нуклеотидний склад ДНК відрізняється у різних видівбактерій, грибів, рослин, тварин. Але він не змінюється із віком, мало залежить від змін навколишнього середовища. Нуклеотиди парні, тобто число аденінових нуклеотидів у будь-якій молекулі ДНК дорівнює числу тимідинових нуклеотидів (А-Т), а число цитозинових нуклеотидів дорівнює числу гуанінових нуклеотидів (Ц-Г). Це з тим, що з'єднання двох ланцюгів між собою у молекулі ДНК підпорядковується певному правилуА саме: аденін одного ланцюга завжди пов'язаний двома водневими зв'язками тільки з Тіміном іншого ланцюга, а гуанін - трьома водневими зв'язками з цитозином, тобто нуклеотидні ланцюги однієї молекули ДНК комплементарні, доповнюють один одного.

Молекули нуклеїнових кислот – ДНК та РНК складаються з нуклеотидів. До складу нуклеотидів ДНК входить азотна основа (А, Т, Г, Ц), вуглевод дезоксирибозу та залишок молекули фосфорної кислоти. Молекула ДНК є подвійну спіральщо складається з двох ланцюгів, з'єднаних водневими зв'язками за принципом комплементарності. Функція ДНК – зберігання спадкової інформації.

У клітинах всіх організмів є молекули АТФ – аденозинтрифосфорної кислоти. АТФ - універсальна речовина клітини, молекула якої має багаті на енергію зв'язку. Молекула АТФ – це один своєрідний нуклеотид, який, як і інші нуклеотиди, складається з трьох компонентів: азотистої основи – аденіну, вуглеводу – рибози, але замість одного містить три залишки молекул фосфорної кислоти (рис. 12). Зв'язки, позначені на малюнку значком, - багаті на енергію і називаються макроергічні. Кожна молекула АТФ містить два макроергічні зв'язки.

При розриві макроергічного зв'язку та відщепленні за допомогою ферментів однієї молекули фосфорної кислоти звільняється 40 кДж/моль енергії, а АТФ при цьому перетворюється на АДФ - аденозиндифосфорну кислоту. При відщепленні ще однієї молекули фосфорної кислоти звільняється ще 40 кДж/моль; утворюється АМФ – аденозинмонофосфорна кислота. Ці реакції оборотні, тобто АМФ може перетворюватися на АДФ, АДФ - на АТФ.

Молекули АТФ як розщеплюються, а й синтезуються, тому їх вміст у клітині щодо постійно. Значення АТФу житті клітини величезно. Ці молекули відіграють провідну роль у енергетичному обміні, необхідному для забезпечення життєдіяльності клітини та організму в цілому.

Мал. Схема будови АТФ.
аденін -

Молекула РНК, як правило, одиночний ланцюг, що складається з чотирьох типів нуклеотидів - А, У, Г, Ц. Відомі три основні види РНК: іРНК, рРНК, тРНК. Зміст молекул РНК у клітині непостійно, вони беруть участь у біосинтезі білка. АТФ - універсальна енергетична речовина клітини, в якій є багаті на енергію зв'язку. АТФ грає центральну роль обміні енергії у клітині. РНК та АТФ містяться як у ядрі, так і в цитоплазмі клітини.

Хімічний склад клітин рослин та тварин дуже подібний, що говорить про єдність їхнього походження. У клітинах виявлено понад 80 хімічних елементів.

Хімічні елементи, наявні у клітині, ділять на 3 великі групи : макроелементи, мезоелементи, мікроелементи.

До макроелементів відносяться вуглець, кисень, водень та азот. Мезоелементи– це сірка, фосфор, калій, кальцій, залізо. Мікроелементи – цинк, йод, мідь, марганець та інші.

Біологічно важливі хімічні елементи клітини:

Азот -структурний компонентбілків та ПК.

Водень- входить до складу води та всіх біологічних сполук.

Магній- активує роботу багатьох ферментів; структурний компонент хлорофілу

Кальцій- основний компонент кісток та зубів.

Залізо- Входить у гемоглобін.

Йод- Входить до складу гормону щитовидної залози.

Речовини клітини поділяють на органічні(білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди, вуглеводи, АТФ) та неорганічні(вода та мінеральні солі).

Водастановить до 80% маси клітини, грає важливу роль:

· Вода в клітині є розчинником

· Переносить поживні речовини;

· З водою відбувається видалення з організму шкідливих речовин;

· велика теплоємністьводи;

· Випаровування води сприяє охолодженню тварин і рослин.

· Надає клітині пружність.

Мінеральні речовини:

· Беруть участь у підтримці гомеостазу, регулюючи надходження води в клітину;

· калій та натрій забезпечують перенесення речовин через мембрану та беруть участь у виникненні та проведенні нервового імпульсу.

· мінеральні солі, в першу чергу, фосфати та карбонати кальцію, надають твердості кісткової тканини.

Розв'язати задачу на генетику крові людини

Білки, їх роль організмі

Білок- Органічні речовини, що зустрічають у всіх клітинах, які складаються з мономерів.

Білок- Високомолекулярний неперіодичний полімер.

Мономеромє амінокислота (20).

Амінокислоти містять аміногрупу, карбоксильну групута радикал. Поєднуються амінокислоти між собою з утворенням пептидного зв'язку. Білки надзвичайно різноманітні, наприклад, в організмі людини їх понад 10 млн.

Різноманітність білків залежить від:

1. різної послідовності АК

2. від розміру

3. від складу

Структури білка

Первинна структура білка -послідовність амінокислот, з'єднаних пептидним зв'язком(лінійна структура).

Вторинна структура білка -спіралеподібна структура.

Третинна структура білка- глобула (клубочкоподібна структура).

Четвертична структура білка- складається з кількох глобул. Характерна для гемоглобіну та хлорофілу.

Властивості білків

1. Комплементарність: здатність білка формою підходити до якогось іншого речовини як ключ до замку.

2. Денатурація: порушення природної структури білка (температура, кислотність, солоність, приєднання інших речовин тощо). Приклади денатурації: зміна властивостей білка при варінні яєць, перехід білка з рідкого стануу тверде.

3. Ренатурація - відновлення структури білка, якщо не було порушено первинну структуру.

Функції білка

1. Будівельна: освіта всіх клітинних мембран

2. Каталітична: білки – каталізатори; прискорюють хімічні реакції

3. Двигуна: актин та міозин входять до складу м'язових волокон.

4. Транспортна: перенесення речовин до різним тканинамта органам тіла (гемоглобін – білок, входить до складу еритроцитів)

5. Захисна: антитіла, фібриноген, тромбін - білки, що беруть участь у виробленні імунітету та зсіданні крові;

6. Енергетична: беруть участь у реакціях пластичного обміну для побудови нових білків.

7. Регуляторна: роль гормону інсуліну у регуляції вмісту цукру в крові.

8. Запасна: накопичення білків в організмі як запасні поживних речовин, наприклад, у яйці, молоці, насінні рослин.

Вода.З неорганічних речовин, що входять до складу клітини, найважливішим є вода. Кількість її становить від 60 до 95% загальної масиклітини. Вода грає найважливішу роль життя клітин і живих організмів загалом . Крім того що вона входить до їх складу, для багатьох організмів це ще й місце існування.

Роль води в клітині визначається її унікальними хімічними та фізичними властивостями, пов'язаними головним чином з малими розмірами молекул, з полярністю її молекул і їх здатністю утворювати один з одним водневі зв'язки.

Вода як компонент біологічних систем виконує такі найважливіші функції:

  1. Вода- універсальний розчинникдля полярних речовин, наприклад солей, Сахарів, спиртів, кислот та ін. Речовини, добре розчинні у воді, називаються гідрофільними.Коли речовина перетворюється на розчин, її молекули чи іони отримують можливість рухатися вільніше; відповідно зростає реакційна здатність речовини. Саме з цієї причини більша частинахімічних реакцій у клітині протікає у водних розчинах. Її молекули беруть участь у багатьох хімічних реакціях, наприклад, при утворенні або гідролізі полімерів. У процесі фотосинтезу вода є донором електронів, джерелом іонів водню та вільного кисню.
  2. Неполярні речовини вода не розчиняє і не поєднується з ними, оскільки не може утворювати з ними водневі зв'язки. Нерозчинні у воді речовини називаються гідрофобними.Гідрофобні молекули або їх частини відштовхуються водою, а в її присутності притягуються одна до одної. Такі взаємодії відіграють важливу роль у забезпеченні стабільності мембран, а також багатьох білкових молекул, нуклеїнових кислот та ряду субклітинних структур.
  3. Вода має високу питому теплоємністю.Для розриву водневих зв'язків, які утримують молекули води, потрібно поглинути велику кількість енергії. Ця властивість забезпечує підтримку теплового балансу організму при значних перепадах температури в навколишньому середовищі. Крім того, вода відрізняється високою теплопровідністю,що дозволяє організму підтримувати однакову температуру у всьому його обсязі.
  4. Вода характеризується високою теплотою пароутворення, Т.е. здатністю молекул нести з собою значну кількість тепла при одночасному охолодженні організму. Завдяки цій властивості води, що виявляється при потовиділенні у ссавців, тепловій задишці у крокодилів та інших тварин, транспірації у рослин, запобігає їх перегріву.
  5. Для води характерно виключно високий поверхневий натяг.Ця властивість має дуже важливе значеннядля адсорбційних процесів, для пересування розчинів по тканинах (кровообіг, висхідний та низхідний струми в рослинах). Багатьом дрібним організмам поверхневе натяг дозволяє утримуватися на воді або ковзати її поверхнею.
  6. Вода забезпечує пересування речовину клітині та організмі, поглинання речовин та виведення продуктів метаболізму.
  7. У рослин вода визначає тургорклітин, а в деяких тварин виконує опорні функції,будучи гідростатичним скелетом (круглі та кільчасті черв'яки, голкошкірі).
  8. Вода - складова частина змащувальних рідин(синовіальної – у суглобах хребетних, плевральної – у плевральній порожнині, перикардіальній – у навколосерцевій сумці) та слизів(Полегшують пересування речовин по кишечнику, створюють вологе середовище на слизових оболонках дихальних шляхів). Вона входить до складу слини, жовчі, сліз, сперми та ін.

Мінеральні солі.Неорганічні речовини в клітині, крім води, прецспавльові мінеральними солями.Молекули солей в водному розчинірозпадаються на катіони та аніони. Найбільше значеннямають катіони (К + , Na + , Са 2+ , Mg:+ , NH 4 +) та аніони (С1 , Н 2 Р0 4 -, НР0 4 2- , НС0 3 -, NO3 2-- , SO 4 2- ) Істотним є як зміст, а й співвідношення іонів у клітині.

Різниця між кількістю катіонів та аніонів на поверхні та всередині клітини забезпечує виникнення потенціалу дії,що лежить в основі виникнення нервового та м'язового збудження. Різницею концентрації іонів з різних боків мембрани обумовлений активний перенесення речовин через мембрану, і навіть перетворення енергії.



Останні матеріали розділу:

Пабло Ескобар - найвідоміший наркобарон в історії
Пабло Ескобар - найвідоміший наркобарон в історії

Пабло Еміліо Ескобар Гавіріа – найвідоміший наркобарон та терорист із Колумбії. Увійшов до підручників світової історії як найжорстокіший злочинець.

Михайло Олексійович Сафін.  Сафін Марат.  Спортивна біографія.  Професійний старт тенісиста
Михайло Олексійович Сафін. Сафін Марат. Спортивна біографія. Професійний старт тенісиста

Володар одразу двох кубків Великого Шолома в одиночній грі, двічі переможець змагань на Кубок Девіса у складі збірної Росії, переможець...

Чи потрібна вища освіта?
Чи потрібна вища освіта?

Ну, на мене питання про освіту (саме вищу) це завжди палиця з двома кінцями. Хоч я сам і вчуся, але в моїй ДУЖЕ великій сім'ї багато прикладів...