Атомний і молекулярний склад клітки. У мікроскопічної клітині міститься кілька тисяч речовин, які беруть участь у різноманітних хімічних реакціях. Хімічні процеси, що протікають в клітині, - одна з основних умов її життя, розвитку, функціонування.
Всі клітини тварин і рослинних організмів, а також мікроорганізмів подібні за хімічним складом, що свідчить про єдність органічного світу.
Таким чином, в клітці немає яких-небудь особливих елементів, характерних тільки для живої природи. Це вказує на зв'язок і єдність живої і неживої природи. На атомному рівні розходжень між хімічним складом органічного і неорганічного світу немає. Відмінності виявляються на більш високому рівні організації - молекулярному. Як видно з таблиці, в живих тілах поряд з речовинами, поширеними в неживій природі, міститься безліч речовин, характерних тільки для живих організмів.
Вода. На першому місці серед речовин клітини стоїть вода. Вона становить майже 80% маси клітини. Вода - найважливіший компонент клітини не тільки за кількістю. Їй належить істотна і різноманітна роль в житті клітини.
Вода визначає, фізичні властивості клітини - її обсяг, пружність. Великим значення води в утворенні структури молекул органічних речовин, зокрема структури білків, яка необхідна для виконання їх функцій. Велике значення води як розчинника: багато речовини надходять в клітину із зовнішнього середовища у водному розчині і в водному ж розчині відпрацьовані продукти виводяться з клітки. Нарешті, вода є безпосереднім учасником багатьох хімічних реакцій (розщеплення білків, вуглеводів, жирів і ін.).
Пристосованість клітини до функціонування в водному середовищі служить доказом на користь того, що життя на Землі зародилося у воді.
Біологічна роль води визначається особливістю її молекулярної структури: полярністю її молекул.
Вуглеводи. Вуглеводи містяться в тваринних клітинах в невеликій кількості (близько 1% від маси сyxoгo речовини); в клітинах печінки і м'язів їх більше (до 5%). Рослинні ж клітини дуже багаті вуглеводами: в висушених листі, насінні, плодах, бульбах картоплі їх майже 70%.
Вуглеводи являють собою складні органічні сполуки, в їх склад входять атоми вуглецю, кисню і водню.
Розрізняють прості і складні вуглеводи. Прості вуглеводи називають моносахаридами. Складні вуглеводи є полімери, в яких моносахариди грають роль мономерів. З двох моносахаридів утворюється дисахарид, з трьох - трисахарид, з багатьох - полісахарид.
Всі моносахариди - безбарвні речовини, добре розчинні у воді. Майже всі вони мають приємний солодкий смак. Найпоширеніші моносахариди - глюкоза, фруктоза, рибоза і дезоксирибоза. Солодкий смак фруктів і ягід, а також меду залежить від змісту в них глюкози і фруктози. Рибоза і дезоксирибоза входять до складу нуклеїнових кислот (с. 158) і АТФ (с. 163).
Ді-і трісахаріди, подібно моносахаридам, добре розчиняються у воді, мають солодкий смак. Зі збільшенням числа мономерних ланок розчинність полісахаридів зменшується, солодкий смак зникає.
З дисахаридів важливі буряковий (або тростинний) і молочний цукор, з полісахаридів широко поширені крохмаль (у рослин), глікоген (у тварин), клітковина (целюлоза). Деревина - майже чиста целюлоза. Мономерами цих полісахаридів є глюкоза.
Біологічна роль вуглеводів. Вуглеводи відіграють роль джерела енергії, необхідної для здійснення клітиною різних форм активності. Для діяльності клітини - руху, секреції, біосинтезу, світіння і т. Д.- необхідна енергія. Складні за структурою, багаті енергією, вуглеводи піддаються в клітці глибокому розщепленню і в результаті перетворюються в прості, бідні енергією з'єднання - оксид вуглецю (IV) і воду (СО2 І Н20). В ході цього процесу звільняється енергія. При розщепленні 1 г вуглеводу звільняється 17,6 кДж.
Крім енергетичної, вуглеводи виконують і будівельну функцію. Наприклад, з целюлози складаються стінки рослинних клітин.
Ліпіди. Ліпіди містяться у всіх клітинах тварин і рослин. Вони входять до складу багатьох клітинних структур.
Ліпіди є органічні речовини, нерозчинні у воді, але розчинні в бензині, ефірі, ацетоні.
З ліпідів найпоширеніші і відомі - жири.
Вміст жиру в клітинах зазвичай невелика: 5-10% (від сухої речовини). Існують, однак, клітини, в яких близько 90% жиру. У тварин такі клітини перебувають під шкірою, в грудних залозах, сальнику. Жир міститься в молоці всіх ссавців. У деяких рослин велика кількість жиру зосереджено в насінні і плодах, наприклад у соняшнику, конопель, волоського горіха.
Крім жирів в клітинах присутні і інші ліпідів, на приклад лецитин, холестерин. До ліпідів відносяться деякі вітаміни (А, О) і гормони (наприклад, статеві).
Біологічне значення ліпідів велике і різноманітне. Відзначимо, перш за все, їх будівельну функцію. Ліпіди гідрофобні. Найтонший шар цих речовин входить до складу клітинних мембран. Велике значення найпоширенішого з ліпідів - жиру - як джерела енергії. Жири здатні окислюватися в клітці до оксиду вуглецю (IV) і води. В ході розщеплення жиру звільняється в два рази більше енергії, ніж при розщепленні вуглеводів. Тварини і рослини відкладають жир в запас і витрачають його в процесі життєдіяльності. Високий вміст жиру в насінні необхідно для забезпечення енергією проростка, поки він не перейде до самостійного харчування.
Необхідно відзначити далі значення. жиру як джерела води. З 1 кг жиру при його окисленні утворюється майже 1,1 кг води. Це пояснює, яким чином деякі тварини 'здатні обходитися досить значний час без води. Верблюди, наприклад, що здійснюють перехід через безводну пустелю, можуть не пити протягом 10-12 днів. Ведмеді, бабаки та інші тварини в сплячці не п'ють більше двох місяців. Необхідну для життєдіяльності воду ці тварини отримують в результаті окислення жиру. Крім структурної та енергетичної функцій, ліпіди виконують захисні функції :, жир має низьку теплопровідність. Він відкладається під шкірою, утворюючи у деяких тварин значні скупчення. Так, у кита товщина підшкірного шару жиру досягає 1м, що дозволяє цій тварині жити в холодній воді полярних морів.
3. Біополімери: білки, нуклеїнові кислоти.
З усіх органічних речовин основну масу в клітці (50-70%) складають білки. Оболонка клітини і все її внутрішні структури побудовані-за участю молекул білків. Молекули білків дуже великі, оскільки складаються з багатьох сотень різних мономерів, які утворюють всілякі комбінації. Тому різноманіття видів білків і їх властивостей воістину нескінченно. Білки входять до складу волосся, пір'я, рогів, м'язових волокон, живильник
них речовин яєць і насіння і багатьох інших частин організму.
Молекула білка - полімер. Мономерами молекул білка є амінокислоти.
У природі відомо більше 150 різних амінокислот, але в побудові білків живих організмів зазвичай беруть участь тільки 20. Довга нитка послідовно приєднаних один до одного амінокислот представляє первинну структуру молекули білка (вона відображає його хімічну формулу). Зазвичай ця довга нитка туго скручується в спіраль, витки якої міцно з'єднані між собою водневими зв'язками. Спірально скручена нитка молекули - це вторинна структура, молекули білка. Такий білок ужет рудно розтягнути. Згорнута в спіраль молекула білка потім скручується віщо більш щільну конфігурацію - третинну структуру. У деяких білків зустрічається ще більш складна форма - четвертинна структура, наприклад у гемоглобіну. В результаті такого багаторазового скручування довга і тонка нитка молекули білка стає коротшим, товщі і збирається в компактний клубок - глобулу Тільки глобулярний білок виконує в клітині свої біологічні функції.
Якщо порушити структуру білка, наприклад, нагріванням або хімічним впливом, то він втрачає свої якості і розкручується. Цей процес називається денатурацією. Якщо денатурація торкнулася тільки третинну або вторинну структуру, то вона оборотна: може знову закрутитися в спіраль і вкластися в третинну структуру (явище денатурації). При цьому відновлюються функції даного білка. Це найважливіша властивість білків лежить в основі подразливості живих систем, Тобто здатності живих клітин реагувати на зовнішні або внутрішні подразники.
Багато білки виконують роль каталізаторів в хімічних реакціях,
проходять в клітці. Їх називають ферментами. Ферменти беруть участь в перенесенні атомів і молекул, в розщепленні і побудові білків, жирів, вуглеводів і всіх інших з'єднань (тобто в клітинному обміні речовин). Жодна хімічна реакція в живих клітинах і тканинах не обходиться без участі ферментів. Всі ферменти мають специфічністю дії - впорядковують протікання процесів або прискорюють реакції в клітці.
Білки в клітці виконують безліч функцій: беруть участь в її будові, зростанні і у всіх процесах життєдіяльності. Без білків життя клітини неможлива.
Нуклеїнові кислоти вперше були виявлені в ядрах клітин, в зв'язку, з чим і отримали свою назву (лат. Пuсlеus - ядро). Є два види нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнова кислота (скорочено ДІК) і рибонуклеїнова кислота (РВК). Молекули нуклеїнових кислот перед
являють собою дуже довгі полімерні ланцюжки (тяжі), мономерами
яких є нуклеотиди. Кожен нуклеотид містить в собі по одній молекулі фосфорної кислоти і цукру (дезоксирибози або рибозу), а також одне з чотирьох азотистих основ. Азотистими підставами у ДНК є аденін гуанін і цumозuн, і mі.мін ,.
Дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) - найважливіша речовина в живій клітині. Молекула ДНК є носієм спадкової інформації клітини і організму в цілому. З молекули ДНК утворюється хромосома. У організмів кожного біологічного виду певну кількість молекул ДНК на клітину. Послідовність нуклеотидів в молекулі ДНК також завжди строго індивідуальна і. неповторна не тільки для кожного біологічного виду, але і для окремих особин. Така специфічність молекул ДНК служить основою для встановлення родинної близькості організмів.
Молекули ДНК у всіх еукаріот знаходяться в ядрі клітини. У прокаріотів немає ядра, тому їх ДНК розташовується в цитоплазмі.
у всіх живих істот макромолекули ДНК побудовані за одним і тим же типом. Вони складаються з двох полінуклеотидних ланцюжків (тяжів), скріплених між собою водневими зв'язками азотистих основ нуклеотидів (на зразок застібки «блискавка»). У вигляді подвійної (парної) спіралі молекула ДНК скручується в напрямку зліва направо.
Послідовність в розташуванні нуклеотидів в молекулі дик визначає спадкову інформацію клітини.
Структуру молекули ДНК розкрили в 1953 р американський біохімік
Джеймс Уотсон і англійський фізик Френсіс Крік. За це відкриття вчені були удостоєні в 1962 р Нобелівської премії. Вони довели, що молекула
ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів. При цьому нуклеотиди (мономери) з'єднуються один з одним не випадково, а вибірково і парами за допомогою азотистих сполук. Аден ін (А) завжди стикується з тиміном (Т), а гуанін (г) - з цитозином (Ц). Ця подвійна ланцюг туго закручена в спіраль. Здатність нуклеотидів до виборчого з'єднанню в пари називається комплементарностью (лат. Complementus - доповнення).
Реплікація відбувається наступним чином. За участю спеціальних клітинних механізмів (ферментів) подвійна спіраль ДНК розкручується, нитки розходяться (на зразок того, як розстібається «блискавка»), і поступово до кожної з двох ланцюжків добудовується комплементарна їй половина з відповідних нуклеотидів. 8 результаті замість однієї молекули ДНК утворюються дві нові однакові молекули. При тому кожна новостворена двухцепочная молекула ДНК складається з однієї «старої» ланцюжка нуклеотидів і однієї «нової». Оскільки ДНК є основним носієм інформації, то її здатність до подвоєння дозволяє при діленні клітини передавати ту спадкову інформацію у знову утворюються дочірні клітини.
Дата додавання: 2015-02-10; переглядів: 51; Порушення авторських прав
