Раздел 3. Учение о клетке

Тема: «Химическая организация клетки».

Неорганические вещества.

Химические процессы, протекающие в клетке – одно из основных условий её жизни, развития, функционирования. Все клетки растений, животных, микроорганизмов сходны по химическому составу, что свидетельствует о единстве органического мира.

Химические элементы в клетке:

- кислород, углерод, водород (98% всего содержимого в клетке. Они называются макроэлементы – представлены в больших количествах), азот, сера, железо, фосфор, кальций и др.

- Мп, Сu, Со, У, Ni – в незначительных количествах – называются микроэлементы.

В клетках содержится более 70 химических элементов. Живая клетка сохраняет постоянство химического состава. Эта способность сохранять стабильность состава (и свойств) называется гомеостазом (от греч. – одинаковое состояние).

Неорганические вещества клетки – вода, соли, углекислый газ, кислоты, основания. Н2О – 70-80% массы клетки. Придаёт упругость, объём, обеспечивает гомеостаз, увеличивает теплоёмкость, растворитель, участних хим. Реакций, теплорегуляция.

Минеральные соли – 1-1,5 % массы клетки. Это среда для хим. процессов. Внутри клетки высокая концентрация ионов К и малая ионов Nа. Наиболее важны катионы К+, Nа+, Са2+, Мд2+. Реакция клетки слабощелочная (почти нейтральная), неорганические вещества в клетке не только в растворе, но и в твёрдом состоянии. Кальций придаёт костной ткани твёрдость, прочность. Железо в эритроцитах – гемоглобин.

Органические вещества: белки.

Химический состав: в состав белков входят: атомы Н, О, N, (S, Fe, Zn, Cu).

Особенности:

1. Громадная молекулярная масса (гемоглобин 152000), поэтому молекулы белков называют макромолекулами («Макрос» греч. – большой). Строение: Молекула белка – полимер, Мономерами молекул белка являются аминокислоты. В природе более 150 аминокислот. В белках живых организмов 20 участвуют.. Они получили название «волшебных» (аланин, глицин, Валин, изолейцин). Соединение аминокислот осуществляется через общую для всех аминокислот группировку. Между аминокислотами возникает прочная ковалентная связь NH – CO называется пептидной. Соединение аминокислот называется – пептидом. Все белки полипептиды (много амикислотных звеньев).

Свойства белков

Существуют белки:

- растворимые и нерастворимые в воде;

- устойчивые и неустойчивые к действию агентов среды (свет, температура);

- в виде нитей – мышцы, шариков – транспорт веществ;

- высокоактивные (катализаторы).

Структура белков:

- первичная – цепь А-А-А-А;

- вторичная – спираль;

- третичная – клубок;

- четвертичная – соединены несколько полипептидных цепей.

Нарушение природной структуры белка называется денатурацией(белок сваренного яйца). Вторичная и третичная (но не первичная) структуры белка (слабые связи) рвутся и молекула развёртывается. Процесс денатурации обратим, т. е. развёрнутая цепь –спираль-клубок. Т. е. все особенности строения белка определяются первичной структурой, т. е. составом, количеством, порядком аминокислот.

Функции белков:

Защитная (антитела- обезвреживание чужеродных белков). Энергетическая 1час=17, 6 Дж. Транспортная (гемоглобин). Двигательная (сократительные белки). Ферментативная (катализатор). Строительная. Сигнальная (в мембране клетки молекулы белка, способные реагировать на внешнюю среду – изменять структуру на воздействие среды).

«Жизнь есть форма существования белковых тел», Энгельс.

Углеводы

Состав – сложные органические соединения (С, О, Н).

1. Простые углеводы – моносахариды (глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза).

2. Сложные – полимеры (полисахариды - крахмал, гликоген, клетчатка, древесина, дисахариды - свекловичный сахар, молочный сахар).

Роль в клетке:

Источник энергии 1час=17,6 кДж. Строительная роль.

Липиды

Органические вещества. Нерастворимые в воде. Содержатся в клетке 5-10%. Подкожный жир: сальник, молоко, в семенах, плодах у растений.

Лецитин, холестеринby – липиды.

А. Д. – витамины – липиды. Гормоны (половые).

Роль в клетке:

Строительная функция. Источник энергии. Запас (горб верблюда – источник воды). Защитная (низкая теплопроводность: кит – 1 м жира).

Нуклеиновые кислоты

Биологическая роль-хранение и передача наследственных свойств клетки. Нуклеиновая кислота обеспечивает синтез белков точно таких же в материнской клетке. ДНК – дезоксирибонуклеиновая, РНК – рибонуклеиновая кислота.

ДНК – хранитель наследственной информации у всех клеток. Строение молекулы ДНК – две спирально закрученные одна вокруг другой нити. Структура нити ДНК:

Полимер. Мономеры – нукмотиды (состоят из з веществ: азотистое основание, углевод (моносахарид), дезоксирибоза, три остатка фосфорной кислоты.

Существует 4 вида нуклеотидов. Они отличаются по азотистым основаниям.

Азотистые основания

Название нуклеотида

А - аденин

Адениновый

Т - тимин

Тиминовый

Г - гуанин

Гуаниновая

Ц - цитозин

цитозиновый

Нуклеотиды соединяются прочной ковалентной связью. Нити ДНК образуют двойную спираль. В расположении нуклеотидов (стыкующихся) действует принцип комплементарности (дополнения). Против А-Т, Г - Ц, Т - А, Ц – Г. Между ними водородные связи. ДНК в ядре, митохондриях, хлоропластах. Удвоение ДНК в интерфазе

На каждой цепи из свободных нуклеотидов собирается новая цепь. А-Г, Г-Ц, Т-А, Ц-Г, Г-Ц.

Рибонуклеиновые кислоты (РНК)

Полинуклеотиды. Молекула одноцепочечная. 4 типа нуклеотидов: А, Г, Ц, У –урацил. Углевод – рибоза. Виды РНК:

- Т – РНК – транспортные (транспорт аминокислот);

- И – РНК – информационные (перенос информации с ДНК);

- Р – РНК – рибосомные (работают в рибосоме).

АТФ

АТФ – аденозитрифосфорная кислота – универсальный источник энергии.

Нуклеопид: А-рибоза, фк-фк-ar/ Молекулярная структура нестабильна. Гидролиз под влиянием ферментов: АТФ + Н2О→АДФ + Н3РО4+ 40 кДж/мол. Запас АТФ в клетке невелик (в мышце на 20-30 сокращений).

Необходим непрерывный синтез АТФ из углеводов, липидов и др. в митохондриях.