1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Вміст хімічних елементів у клітці

Вміст хімічних елементів у клітці

Вміст хімічних елементів у клітці. Вода та інші неорганічні речовини, їх роль у життєдіяльності клітини. Органічні речовини, їх роль у клітині. самоудвоение ДНК

До неорганічних сполук клітини відносяться вода і різні солі.

В середньому в клітині міститься близько 80% води: в клітинах ембріона води до 95%, в клітинах старих організмів – 60%, тобто кількість води залежить від інтенсивності обміну речовин. Кількість води залежить також від виду тканини: в нейронах її 85%, в кістках – не більше 20%. При втраті організмом 20% води настає смерть. Вода визначає тургор (пружність) тканин, створює середовище для хімічних реакцій, бере участь в реакціях гідролізу, в світловий фазі фотосинтезу, в терморегуляції, є гарним розчинником. По відношенню до води розрізняють речовини гідрофільні (полярні речовини) – добре розчинні у воді і гідрофобні (неполярні речовини) – погано розчинні у воді.

Роль солей в організмі полягає в забезпеченні трансмембранної різниці потенціалів (внаслідок різниці у внутрішньо-і позаклітинної концентрації іонів калію і натрію), створенні буферних властивостей (за рахунок наявності в цитоплазмі аніонів фосфорної та вугільної кислоти), у створенні осмотичного тиску клітини і т.д . До складу неорганічних речовин клітини входять мікроелементи (їх частка становить менше 0,1%). До них відносяться цинк, марганець і кобальт, які входять до складу активних центрів ферментів; залізо у складі гемоглобіну; магній у складі хлорофілу; йод у складі гормонів щитовидної залози та ін.

До органічних речовин клітини відносяться білки, вуглеводи, жири, нуклеїнові кислоти.

Білки – це гетерополімери, що складаються з 20 різних мономерів – природних альфа-амінокислот. Білки – нерегулярні полімери.

Загальна будова амінокислоти може бути представлено наступним чином: R-C (NH2) -СООН. Амінокислоти у білку пов’язані пептидного зв’язком -N (H) -С (= О). Амінокислоти поділяють на замінні, синтезуються в самому організмі, і незамінні, які тваринний організм отримує з їжею. Серед білків розрізняють протеїни – складаються тільки з амінокислот і протеїди – містять небілкову частина (наприклад, гемоглобін, який складається з білка глобіну і порфірину – гема).

У будові молекули білка розрізняють первинну структуру – послідовність амінокислотних залишків; вторинну – як правило, це спіральна структура (альфа-спіраль), яка утримується безліччю водневих зв’язків, що виникають між які перебувають близько один від одного С = О і NH-групами. Інший тип вторинної структури – бета-шар, або складчастий шар, – це дві паралельні поліпептидні ланцюги, пов’язані водневими зв’язками, перпендикулярними ланцюгах. Третинна структура білкової молекули – це просторова конфігурація, що нагадує компактну глобулу. Вона підтримується іонними, водневими і дисульфідними (S = S) зв’язками, а також гідрофобними взаємодіями. Четвертичная структура утворюється при взаємодії декількох глобул (наприклад, молекула гемоглобіну складається з чотирьох таких субодиниць). Втрата білковою молекулою своєї структури називається денатурацією; вона може бути викликана температурою, зневодненням, опроміненням і т. д. Якщо при денатурації первинна структура не порушується, то при відновленні нормальних умов повністю відтворюється структура білка.

Функції білків в клітині дуже різноманітні. Вони грають роль каталізаторів, тобто прискорюють хімічні реакції в організмі (ферменти прискорюють реакції в десятки і сотні тисяч разів). Білки виконують також будівельну функцію (входять до складу мембран і органоїдів клітини, а також до складу позаклітинних структур, наприклад, волокна колагену в сполучній тканині). Рух організмів забезпечується спеціальними білками (актином і міозином). Білки виконують також транспортну функцію (наприклад, гемоглобін транспортує О2). Білки входять до складу імунної системи організму (антитіла і антигени), забезпечують згортання крові (наприклад, білок фібриноген плазми крові), тобто виконують захисну функцію. Вони служать одним із джерел енергії (при розпаді 1 г білка виділяється 17,6 кДж енергії). Розрізняють також регуляторну функцію білків, так як багато гормонів є білками (наприклад, гормони гіпофіза, підшлункової залози і т. Д.). Крім того, в організмі є ще й резервні білки, які є джерелом живлення для розвитку плода.

Вуглеводи – це органічні сполуки, до складу яких входять водень, вуглець і кисень. Утворюються з води і вуглекислого газу в процесі фотосинтезу в хлоропластах зелених рослин (у бактерій в процесі бактеріального фотосинтезу або хемосинтезу).

Розрізняють моносахариди (глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза), дисахариди (сахароза, мальтоза), полісахариди (крохмаль, клітковина, глікоген, хітин).

Вуглеводи виконують такі функції: є джерелом енергії (при розпаді 1 г глюкози звільняється 17,6 кДж енергії), виконують будівельну функцію (целюлозна оболонка в рослинних клітинах, хітин в скелеті комах і в клітинній стінці грибів), входять до складу ДНК, РНК і АТФ у вигляді дезоксирибози і рибози. Зазвичай в клітці тваринних організмів міститься близько 1% вуглеводів (в клітинах печінки до 5%), а в рослинних клітинах до 90%.

Жири та ліпіди відносяться до групи неполярних органічних сполук, тобто є гідрофобними речовинами. Жири – це тригліцериди вищих жирних кислот, ліпіди – великий клас органічних речовин з гідрофобними властивостями (наприклад, холестерин). До ліпідів відносять фосфоліпіди (в їх молекулі один або два залишку жирних кислот заміщені групами, що містять фосфор, а іноді також азот) і стероїди (в основі їх структури лежать 4 вуглецевих кільця).

Ці сполуки виконують енергетичну функцію (при розпаді 1 г жиру виділяється 38,9 кДж), структурну (є основою біологічних мембран), захисну (захист від ударів, терморегуляція, гідроізоляція).

АТФ – це аденозинтрифосфат, нуклеотид, що відноситься до групи нуклеїнових кислот. Концентрація АТФ у клітині мала (в середньому 0,04%; в скелетних м’язах 0,5%). Молекула АТФ складається з аденіну, рибози і трьох залишків фосфорної кислоти. При гідролізі залишку фосфорної кислоти виділяється енергія:

Зв’язок між залишками фосфорної кислоти є макроергічним, при її розщепленні виділяється приблизно в 4 рази більше енергії, ніж при розщепленні інших зв’язків. Енергію АТФ клітина використовує в процесах біосинтезу, при русі, при виробництві тепла, при проведенні нервових імпульсів, в процесі фотосинтезу і т. Д. АТФ є універсальним акумулятором енергії в живих організмах.

ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) – це молекула, що складається з двох спірально закручених полінуклеотидних ланцюгів. ДНК утворює праву спіраль шириною приблизно 20 ангстрем, довжиною кілька сотень мікрон і молекулярною масою 10 дальтон. Структура ДНК була розшифрована Д. Уотсоном і Ф. Криком в 1953 р Мономером ДНК є дезоксірібонуклеотідов, що складається з азотистої основи (аденіну (А), цитозину (Ц), тиміну (Т) або гуаніну (Г)), пентози (дезоксирибози) і фосфату. Нуклеотиди з’єднуються в ланцюг за рахунок залишків фосфорної кислоти, розташованих між пентозу; в полинуклеотиде може бути до 30 тис. нуклеотидів. Послідовність нуклеотидів одного ланцюга комплементарна, тобто відповідає послідовності в інший ланцюга. Ланцюги утримуються за рахунок водневих зв’язків між комплементарними азотистими підставами: по дві водневі зв’язки між А і Т і по три між Г і Ц. В інтерфазі перед поділом клітини відбувається реплікація (редуплікація) ДНК: ДНК розкручується з одного кінця, і на кожному ланцюзі синтезується нова комплементарна ланцюг; це ферментативний процес, що йде з використанням енергії АТФ. ДНК міститься в основному в ядрі; до внеядерную формам ДНК відносяться мітохондріальна і пластидних.

РНК (рибонуклеїнова кислота) – це молекула, що складається з одного ланцюга нуклеотидів. Рибонуклеотид складається з одного з чотирьох азотистих основ, але замість тиміну (Т) в РНК урацил (У), а замість дезоксирибози – рибоза. У клітці є різні види РНК: тРНК (транспортна – транспортує амінокислоти до рибосом), іРНК (інформаційна – переносить інформацію про послідовності амінокислот з ДНК на білок), рРНК (рибосомальная – входить до складу рибосом), мітохондріальна РНК та ін.

Перед поділом клітини відбувається подвоєння ДНК для того, щоб забезпечити нормальний набір генів в обох утворюються клітинах.

Подвоєння ДНК отримало назву редуплікації. При редуплікації водневі зв’язки між комплементарними азотистими підставами аденіном-тиміном і гуаніном-цитозином розриваються спеціальним ферментом. Нитки, що становлять подвійну спіраль ДНК, розходяться, і до кожного нуклеотиду обох ниток послідовно підлаштовуються комплементарні нуклеотиди. Подстраивающиеся нуклеотиди з’єднуються в дві нитки ДНК, кожна з яких представляє копію разошедшихся ниток ДНК. Таким чином, в результаті редуплікаціі виникають дві однакові подвійні спіралі ДНК, що складаються з нитки «материнської» молекули і знову синтезованої нитки. У процесі подвоєння ДНК бере участь багато ферментів. Як на будь синтез в клітці, на редуплікацію витрачається енергія АТФ.

ПОДІЛИТИСЯ: