Всі клітини тварин і рослин подібні не тільки за будовою, а й
за хімічним складом. Вони содер-жать як неорганічні, так і ор-ганическое речовини.
Неорганічні речовини клітини. До складу клітини входять більше 80 хи-вів елементів періодичної системи Менделєєва. При цьому на частку шести з них - вуглецю, по-огрядний, азоту, кисню, фосфору і сірки припадає близько 99% загальної маси клітини. Хімічні елементи знаходяться в клітці або в вигляді іонів, або у вигляді сполук. Перше місце серед речовин клітини займає вода, що має хімічну формулу Н2 О. Вода становить близько 70% маси клітини. Більшість реакцій, що протікають в клітині, можуть йти тільки у водному середовищі. Вода має високу теплоємність і теплопровідністю.
Завдяки цим властивостям в клітці підтримується теплове равнове-це. Вона - основний засіб пере-руху речовин в клітині і орга-низме. Велике значення води як розчинника: багато речовини по-ступають в клітину із зовнішнього середовища у водному розчині і в водному ж розчині виводяться з клітини відпрацьовано-бота продукти. Вода визначає фізичні властивості клітини - її обсяг, пружність. При втраті біль-шого кількості води організми гинуть.
До неорганічних речовин клітини, крім води, відносять солі. Для процесів життєдіяльності клітини найбільш важливі катіони К +. Na +. Ca 2+. Mg 2+. а також аніони Н2 Р04 - Cl -. НСО3 -. Концентрація катіонів та аніонів у внутрікле-точної і позаклітинної середовищах раз-суб'єктивна. Так, всередині клітини завжди досить висока концентрація іонів калію і дуже низька - іонів нат-рия. Навпаки, в навколишньому кліть-ку середовищі - в тканинної рідини менше іонів калію і більше іонів натрію. Поки клітина жива, ці раз-відмінності в концентраціях іонів калію і натрію між клітинної та внекле-точної середовищами зберігають постійного-ство. Після загибелі клітини утримуючи-ня іонів в клітці і навколишньому її середовищі швидко вирівнюється.
Основні складні органічні хімічні речовини, присутні в клітинах людини. Їх склад і функції.
Органічні речовини (біомолекули)
ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота)
нуклеотиди (азотна основа + вуглевод + фосфорна кислота)
РНК (рибонуклеїнова кислота)
матриця для синтезу білків
будівельна, ферментативна, рухова, транспортна, за-Щитно, енергетична
запас енергії на короткий час
компоненти мембран, запас енер-гии на тривалий час
Органічні речовини клітини (табл. 1). Можна сказати, що майже всі молекули клітини відносяться до сої-нання вуглецю. Завдяки НЕ-великому розміру і наявності на зовнішній оболонці чотирьох електро-нів, атом вуглецю може образо-вивать чотири міцні ковалентні зв'язки з іншими атомами, створюючи великі і складні молекули. Вуглець речовини характер-ни тільки для живих клітин і ор-ганизмов.
Більшість органічних соеди-нений, що входять до складу клітини, характеризуються великим розміром молекул. Тому їх називають мак-ромолекуламі (від грец. Macros - великий). Такі молекули складаються з повторюваних схожих за струк-турі і пов'язаних між собою соеди-нений - мономерів (від грец. Monos - один). Утворену мономера-рами макромолекулу називають полі-мером (від грец. Poly - багато).
Білки. Білки складають основ-ву масу цитоплазми і ядра кліть-ки. До складу всіх білків входять ато-ми водню, кисню та азоту. У багато білків входять атоми сірки, фосфору. Кожна молекула білка складається з тисяч атомів, наприклад молекула білка гемоглобіну (C3832 H4616 О872 N780 S8 Fe4).
Існує величезна кількість різних білків. Всі вони побудовані з амінокислот. Кожна амінокіс-лота містить карбоксильну групу (СООН), що має кислотні властивості, і аміногрупу (NН2), що має основні властивості. Ділянки молекул, що лежать поза амино- і кар-боксільной груп, якими відрізняючи-ються амінокислоти, називають ра-Дікалу (R).
До числа найважливіших амінокислот відносять аланин, глутамінової та аспарагінову кислоти, пролін, лей-цин, цистеїн. З'єднання амінокіс-лот один з одним називають пептидами. Пептид з двох амінокислот називають дипептидом, з трьох амінокислот - трипептидом, з багатьох амінокислот - полипептидом. Та-ким чином, білки є по-Лімер, мономерами яких слу-жать амінокислоти. До складу біль-шинства білків входить 300 - 500 амінокислот, але є і більш круп-ні білки, що складаються з 1500 і більше амінокислот.
Білки відрізняються складом, чис-лом і порядком чергування амінокислотних ланок в поліпептидного ланцюга. Встановлено, що саме по-отже чергування ами-нокіслот має першорядне зна-чення в існуючому разнообра-зії білків. Багато молекули білків мають велику довжину і молекулярну-ву масу. Так, молекулярна маса інсуліну - 5700, гемоглобіну - 65 000, а води - всього 18.
Поліпептидні ланцюги білків не завжди витягнуті в довжину. Вони мо-гут скручуватися, згинатися або згортатися найрізноманітнішим об-разом.
Різноманітність фізичних та хі-чеських властивостей білків забезпечує їм виконання безлічі функцій: будівельну, ферментативну, рухову, транспортну, захисну, енергетичну.
Вуглеводи - це складні ор-ганическое речовини, до складу кото-яких входять атоми вуглецю, кисло-роду і водню. Загальна формула вуглеводів Сn (Н20) n, де n - не менш трьох. Розрізняють прості і складні вуглеводи. Прості углево-ди називають моносахаридами. Складні вуглеводи представляють со-бій полімери, в яких моносахариди грають роль мономерів. З двох мономерів утворюється дисахарид, з трьох - трисахарид, з мно-гих - полісахарид. Всі моносахариди - безбарвні речовини, добре розчинні у воді. Самі поширенням странения моносахариди в живіт-ної клітці - глюкоза, рибоза, дезоксирибоза.
Глюкоза - первинне джерело енергії для клітини. Знаходячись під рас-щеплений, вона перетворюється в оксид вуглецю і воду (СО2 + Н2 О).
В ході цієї реакції звільняється енергія (при розщепленні 1 г глюкози звільняється 17,6 кДж енергії). Рибоза і дезоксирибоза входять до складу нуклеїнових кислот і аденозинтрифосфорної кислоти.
Ліпіди утворені тими ж хімічними елементами, що і вугле-води, - вуглецем, воднем і киснем. Вони являють собою органічні речовини, не розчиняється-мі в воді. Самі поширений-ні ліпіди - жири. Жир - основ-ної джерело енергії. При його розщепленні виділяється в 2 рази біль-ше енергії, ніж при розщепленні вуглеводів. Ліпіди гідрофобні, вони входять до складу клітинних мембран.
Нуклеїнові кислоти-ДНК і РНК. Назва «нуклеі-нові кислоти» походить від ла-тинского слова «Нуклеус», тобто ядро, де вони і були вперше виявлені. Нуклеїнові кислоти є полинуклеотидами, т. Е. Є послідовно з'єднані один з одним нуклеотиди. Нуклеотид - це хімічна сполука, з-стоїть з однієї молекули фосфорноі кислоти, однієї молекули моносахариду і однієї молекули органі-чеського підстави. Органічні ос-вання при взаємодії з киць-лотами можуть утворювати солі.
Молекула дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК.) Являє со-бій два ланцюги, спірально закручений-ні одна навколо іншої. Кожна ланцюг - полімер, мономерами кото-рого є нуклеотиди, до складу яких входять азотисті основи (аденін, тимін, гуанін, цитозин), вуглевод (дезоксирибоза) і фосфор-ва кислота.
При утворенні подвійної спіра-ли комплементарні азотисті осно-вання одного ланцюга «стикуються» з азотистими основами іншого. Ос-вання підходять один до одного на-стільки близько, що між ними мож-ника водневі зв'язку. У полінуклеотидних ланцюгах ДНК кожні три наступні один за одним нуклеотиду складають триплет (сово-купность з трьох компонентів). Най-вищий число можливих тріпл-тов 64, т. Е. 4 3.
ДНК має унікальне свойст-во - здатність до подвоєння, кото-рим не володіє ні одна з дру-гих відомих молекул. У визначений-ні моменти ДНК може істота-вать у вигляді одноцепочной молекули. При достатньому наборі нуклеотидів і в присутності спеціальних ферментів відбувається відтворення (освіта) відсутньої полови-ни на основі принципу комплементарності (доповнення до наявної).
Молекула рибонуклеїнової киць-лоти (РНК) також полімер, моно-заходами якої є нуклеоті-ди, до складу якої входять азотіс-ті підстави (аденін, урацил, гуа-нин, цитозин), вуглевод (рибоза) і фосфорна кислота. РНК представ-ляет собою одноцепочной молекулами-лу. У РНК, так само як і в ДНК, комбінації з трьох нуклеотидів утворюють триплети, або інформа-ційних одиниці. Кожен три-плете управляє включенням в бе-лок абсолютно певної аміно-кислоти.
Найвище число можли-них триплетів, так само як і в ДНК - 64.
По виконуваних функцій виокрем-ляють кілька видів РНК: тран-спортних РНК (тРНК) в основному міститься в цитоплазмі клітини; рибосомная РНК (рРНК) становить істотну частину структури рибосом; інформаційна РНК (іРНК), або матрична (мРНК), міститься в ядрі і цитоплазмі клітини і пере-носить інформацію про структуру білка від ДНК до місця синтезу білка в рибосомах. Всі види РНК синтези-ються на ДНК, яка служить свого роду матрицею.
Ферменти. Реакції органіч-ських з'єднань в клітинах і тканинах протікають з дуже низькою швидкістю. У той же час жива клітина має особливі речовини для прискорення реак-цій, які називають ферментами. Ферменти, що розщеплюють вуглеводи називають сахарази, отщепляющие водень - дегідрогеназ, що розщеплюють жири - ліпазами.