Химические элементы клетки.
- Макроэлементы: Азот, водород, углерод, кислород. Фосфор - в составе АТФ, нуклеиновых кислот и костях. Сера-входит в состав белков. Железо- у животных - необходим для гемоглобина, у растений- для синтеза хлорофилла. Калий- необходим для формирования нервного импульса. Натрий - формирование нервного импульса и поддержание солёности. Хлор- необходим для поддержания солёности в желудке (вместе с натрием). Магний-у растений в составе хлорофилла, у животных нужен для синтеза ДНК, костей и ТД. Кальций- входит в состав костей, проведение нервного импульса.
- Микроэлементы: Алюминий, марганец,кремний,фтор,бор, цинк (в составе гормона инсулина ), кобальта (для витамина В12), йод (для тироксина- гормон щитовидки)
Вода. Функции и особенности.
Особенности:
- Полярность молекулы
- Может образовывать водородные связи
- Высокое поверхностное натяжение
- Высокая теплопроводимость,теплоемкость
- Высокая плотность при температуре 4°С. Функции:
- Вода-универальный растворитель
- Транспортная (в ней переносятся растворенные вещества)
- Терморегуляционная
- Поддержание тургора
- Вода - активный участник химических реакций.
Органические вещества клетки
Белки
Белки-это биополимеры, состоящие из мономеров (аминокислот). Структура белка:
- Первичная структура (Полипептидная цепь из аминокислот, образованная пептидной связью).
- Вторичная структура (Преобразует форму aльфа-спирали, либо бета-спирали. Преобладает водородная связь).
- Третичная структура (Закручивается в трехкамерную структуру-глобулу (клубок) или в плотные нити – фибриллы. Участвует несколько связей: гидрофобные, ионные, сульфидные).
- Четвертичная структура (Структура из нескольких глобул. Удерживаются меду собой сложными межмолекулярными взаимодействиями. Могут включать ионы металлов). Примерами четвертичной структуры являются белки гемоглобин (в крови) и миоглобин (в мышцах), состоящие из 4 глобул и ионов металлов.
Функции белков:
- Структурная. Входят в состав клеточных мембран и других органоидов.
- Транспортная. Активный транспорт через каналы мембраны и гемоглобин.
- Ферментативная (каталитическая). Ферменты – биологические катализаторы. Вещества ускоряющие химические реакции в клетке.
- Регуляторная. Многие гормоны имеют белковую природу.
- Защитная. Белки – антитела (иммуноглобулины)
- Сократительная (двигательная). Актин и миозин в мышцах осуществляют сокращения.
- Рецепторная. Белки – рецепторы в мембранах преобразуют раздражение в нервный импульс.
- Запасная и энергетическая. Некоторые белки – Альбумин, Глиадин, Казеин являются запасом энергии. При окислении 1г белка образуется около 17 кДж энергии.
- Буферная. Эта функция заключается в том, что белки могут поддерживать кислотность среды (рН), принимая или отдавая в нее протоны (H+).
Углеводы
Вещества, состоящие из трех элементов – Углерода (С), Водорода (Н) и Кислорода (О). По химической природе – содержат карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. Простые-моносахариды: Гексозы (6С): Глюкоза, галактоза, манноза, фруктоза.
Пентозы (5С): Рибоза, Дезоксирибоза.
Сложные: Дисахариды (олигосахариды)
• Сахароза – Глюкоза + фруктоза • Лактоза – Глюкоза + галактоза • Мальтоза – глюкоза + глюкоза
Полисахариды Состоят из многих моносахаридов.
-
Структурные. Состоят из β глюкозы. Входят в состав клеточных стенок.
-
Запасные. Состоят из α глюкозы. Являются запасом энергии в клетках.
Функции углеводов:
- Структурная. Хитин и целлюлоза в клеточных стенках.
- Запасная и энергетическая. Крахмал и гликоген – запасные углеводы. 1г углеводов дает 17кДж.
- Защитная. Кислые гетерополисахариды – смазочные вещества в организме животных (к примеру суставная жидкость).
- Рецепторная. Гликокаликс на животных клетках – рецепторная система.
Липиды
Липиды – неполимерные соединения, состоящие из молекулы глицерина и остатков жирных кислот.
Жирные кислоты в зависимости от наличия двойных связей в молекулу делятся на:
- Насыщенные имеют более высокую температуру плавления
- Ненасыщенные имеют более низкую температуру плавления
Простые липиды (глицерин + ж.к.) • Нейтральные жиры (триглицериды) • Воска (у растений)
Сложные липиды (глицерин + ж.к. + доп. Компонент) • Гликолипиды (липид + углевод) • Протеолипиды (липид + белок) • Фосфолипиды (липид + фосфорная кислота). Находятся в мембранах, имеют гидрофильную головку и гидрофобные хвосты.
Производные липидов • Холестерин (поддерживает структуру мембран) • Жирорастворимые витамины • Кетоновые тела • Сфинголипиды (участвуют в межклеточных контактах)
Жиры у животных клетке:
- Запасные. Являются запасом энергии – расходуются в первую очередь при недостатке питания. (находятся в подкожной жировой клетчатке и сальниках).
- Протоплазматические. Жиры, активно включенные в процессы метаболизма, как правило в соединении с другими веществами. Расходуются только при крайнем истощении.
Функции липидов:
- Запасная и энергетическая. 1 г жиров даёт 38,9 кДж.
- Структурная. Фосфолипиды и холестерин входят в состав клетки.
- Регуляторная. Стероидные гормоны-гормоны на основе липидов (например, тестостерон, эстрадиол)
- Растворение жирорастворимых витаминов.
- Механическая защита. Подкожная жировая клетчатка.
- Теплоизоляционная. Так как жиры имеют низкую теплопроводность, их отложения помогают согреваться.
- Обеспечивают плавучесть.
- Являются источником эндогенной воды. 1г жира даёт 1 мл. воды.
Нуклеиновые кислоты
Это полимерные вещества, состоящие из мономеров - нуклеотидов.
Строение нуклеотида
Нуклеиновые кислоты - моно/динуклеотиды.
-
АТФ (аденозинтрифосфат). Имеет две макроэргических связи, в результате их разрыва выделяется энергия, которая нужна для поддержания процессов в клетке.
-
НАД (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) и НАДФ.
Полинуклеотиды (ДНК и РНК)
- ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)
Состоит из азотистого основания, дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты.
ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. Нуклеотиды связаны между собой ковалентной связью. Две цепочки связаны водородной связью. ДНК способна к репликации - удвоению.
Правило Чаргаффа А=Т Ц=Г В ДВУХ ЦЕПЯХ - 100%
Функции ДНК:
- Хранение и передача наследственной информации.
- Хранение генетической информации.
Хроматин- раскрученная ДНК. Она делится на Эухроматин (идёт транскрипция ) и гетерохроматин (не идёт транскрипция).
- РНК (рибонуклеиновая кислота). Строение: одноцепочная молекула, все типы РНК синтезируются на матричной ДНК.
Типы РНК и их функции:
- иРНК (информационная )- несёт в себе информацию о первичной структуре белка. Содержит КОДОНЫ.
- тРНК (транспортная )-переносит на АНТИКОДОНАХ аминокислоту к месту синтеза белка.
- рРНК (рибосомная)- поддерживает структуру рибосом, участвует в формировании пептидной связи между аминокислотами.