Основы цитологии. Химический состав клетки.

Процентное содержание веществ в клетке Макроэлементы: O, C, N, H. 98% В клетках обнаружено более 80 химических элементов, однако только в отношении 27 из них известна физиологическая роль. Макроэлементы: O, C, N, H. 98% Микроэлементы: K, P, S, Ca, Mg, Cl, Na. 1,9% Микроэлементы: K, P, S, Ca, Mg, Cl, Na. 1,9% Ультрамикроэлементы: Cu, I, Zn, Co, Br. 0,01%

Макроэлементы К макроэлементам относят кислород (6575 %), углерод (1518 %), водород (810 %), азот (2,03,0 %), калий (0,150,4 %), сера (0,150,2 %), фосфор (0,21,0 %), хлор (0,050,1 %), магний (0,020,03 %), натрий (0,020,03 %), кальций (0,042,00 %), железо (0,010,015 %).

Углерод Входит в состав всех органических веществ; скелет из атомов углерода составляет их основу. Кроме того, в виде CO2 фиксируется в процессе фотосинтеза и выделяется в ходе дыхания, в виде CO (в низких концентрациях) участвует в регуляции клеточных функций, в виде CaCO3 входит в состав минеральных скелетов.

Водород Входит в состав всех органических веществ клетки. В наибольших количествах содержится в составе воды. Некоторые бактерии окисляют молекулярный водород для получения энергии.

Кислород Входит в состав практически всех органических веществ клетки. Образуется в ходе фотосинтеза при фотолизе воды. Для аэробных организмов служит окислителем в ходе клеточного дыхания, обеспечивая клетки энергией. В наибольших количествах в живых клетках содержится в составе воды.

Азот Входит в состав белков, нуклеиновых кислот и их мономеров аминокислот и нуклеотидов. Из организма животных выводится в составе аммиака, мочевины, гуанина или мочевой кислоты как конечный продукт азотного обмена. В виде оксида азота NO (в низких концентрациях) участвует в регуляции кровяного давления.

Сера Входит в состав серосодержащих аминокислот, поэтому содержится в большинстве белков. В небольших количествах присутствует в виде сульфат- иона в цитоплазме клеток и межклеточных жидкостях.

Фосфор Входит в состав АТФ, других нуклеотидов и нуклеиновых кислот (в виде остатков фосфорной кислоты), в состав костной ткани и зубной эмали (в виде минеральных солей), а также присутствует в цитоплазме и межклеточных жидкостях (в виде фосфат- ионов).

Магний Кофактор многих ферментов, участвующих в энергетическом обмене и синтезе ДНК; поддерживает целостность рибосом и митохондрий, входит в состав хлорофилла. В животных клетках необходим для функционирования мышечных и костных систем.

Кальций Участвует в свёртывании крови, а также служит одним из универсальных вторичных посредников, регулируя важнейшие внутриклеточные процессы (в том числе участвует в поддержании мембранного потенциала, необходим для мышечного сокращения и экзоцитоза). Нерастворимые соли кальция участвуют в формировании костей и зубов позвоночных и минеральных скелетов беспозвоночных.

Калий Участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, регуляции сокращения сердечной мышцы.Содержится в межклеточных веществах.

Натрий Участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, процессах осморегуляции (в том числе в работе почек у человека) и создании буферной системы крови.

Калий Участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, регуляции сокращения сердечной мышцы.Содержится в межклеточных веществах.

Хлор Поддерживает электронейтральность клетки.

Микроэлементы К микроэлементам, составляющим от 0,001 % до 0, % массы тела живых существ, относят ванадий, германий, йод (входит в состав тироксина, гормона щитовидной железы), кобальт (витамин В12), марганец, никель, рутений, селен, фтор (зубная эмаль), медь, хром, цинк

Ультрамикроэлементы Ультрамикроэлементы составляют менее 0, % в организмах живых существ, к ним относят золото, серебро оказывают бактерицидное воздействие, ртуть подавляет обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты. Так же к ультрамикроэлементам относят платину и цезий. Некоторые к этой группе относят и селен, при его недостатке развиваются раковые заболевания. Функции ультрамикроэлементов еще мало понятны.

Свойства воды: Не имеет вкуса, цвета и запаха Обладает плотностью и вязкостьюОбладает плотностью и вязкостью t пл – 0 C, t кип – 100 Сt пл – 0 C, t кип – 100 С Обладает дипольным свойствомОбладает дипольным свойством Универсальный растворительУниверсальный растворитель

Особенности строения молекулы воды Н+ О-- Строение молекулы + - диполь Образование водородной связи - Н Н О + + Н Н О + + Н Н О + + Н Н О + + Гидрофильные вещества Гидрофобные вещества

Особенности строения минеральных солей а)в диссоциированном состоянии в виде катионов: К+, Na+, Ca++, Mg++ в виде анионов: H 2 PO 4 -, Cl-, HCO 3 -, HPO 4 -- б) в связанном с органическими веществами состоянии обеспечивают многие функции

Функции минеральных солей Влияют на: Влияют на: Кислотно –щелочное равновесие(буферность) в организме Осмотическое давление, поступление воды в клетку. В связанном с органическими веществами состоянии В связанном с органическими веществами состоянии обеспечивают многие функции: обеспечивают многие функции: Железо участвует в построении молекулы гемоглобина; Магний входит в состав хлорофилла; Медь входит в состав многих окислительных ферментов; Йод содержится в составе молекул тироксина; Натрий и калий обеспечивают электрический заряд на мембранах нервных волокон; Кобальт входит в состав витамина В12 и т.д.

Органические соединения Углеводы - 0,2 -2,0 % сух. вещ. кл. Белки % сух. вещ. кл. Жиры-1 -5 % сух. вещ. кл. Нуклеиновые кислоты– 1-2 % АТФФерменты.Алкалоиды Низкомолекулярные органические вещества ( НМВ) - 0,1 -0,5 %

Углеводы Это органические соединения, в состав которых входят водород (Н), углерод (С) и кислород (О). Углеводы образуются из воды (Н 2 О) и углекислого газа (СО 2 ) в процессе фотосинтеза. Фруктоза и глюкоза постоянно присутствуют в клетках плодов растений, придавая им сладкий вкус. Функции: 1. Энергетическая (при распаде 1 г глюкозы освобождается 17,6 кДжэнергии) 2. Структурная (хитин в скелете насекомых и в стенке клеток грибов) 3. Запасающая (крахмал в растительных клетках, гликоген – в животных)

Липиды Группа жироподобных органических соединений, нерастворимых в воде, но хорошо растворимых в неполярных органических растворителях (бензоле, бензине и т.д.). Жиры – один из классов липидов, сложные эфиры глицерина и жирных кислот. В клетках содержится от 1 до 5% жиров. Функции: 1. Энергетическая (при окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии) 2. Структурная (фосфолипиды – основный элементы мембран клетки) 3. Защитная (термоизоляция)

Уровни организации белков.

Структурная Каталитическая Двигательная Транспортная Защитная Регуляторная Энергетическая Запасающая Рецепторная

Нуклеиновые кислоты Нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение и передачу наследственной (генетической) информации в живых организмах.

АТФ АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) – это нуклеотид, относящийся к группе нуклеиновых кислот. Молекула АТФ состоит из азотистого основания аденина, пятиуглеродного моносахарида рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, которые соединены друг с другом высокоэнергетическими связями. Отщепление одной молекулы фосфорной кислоты происходит с помощью ферментов и сопровождается выделением 40 кДж энергии.