Химический состав клетки

Российский педагогический университет им. А.И. Герцена

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему: «Химическая организация  клетки»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка

 факультета химии, ΙΙ курса

Шелковникова Ксения.

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

Ну, пожалуй, я начну с состава животной клетки и, соответственно, органоидов и их функций.

Ядро – это главная часть клетки. Ядро является двумембранном компонентом. Его внутреннее содержание ядра – кариоплазма(ядерный сок) + ядрышко(одно или несколько) + хроматин(окрашивающее вещество).

Мембрана – в основе мембраны двойной слой липидов (липиды – водонерастворимые органические молекулы, имеющие полярные головки и длинные неполярные хвосты.). В головках липидов содержатся остатки фосфорной кислоты (H₃PO₄). Хвосты обращены друг к другу, а полярные головки остаются снаружи, образуя гидрофильные поверхности. С заряженными головками соединяются периферические мембранные белки, которые отслеживают, чтобы погруженные белки, взаимодействующие с неполярными хвостами не меняли своего местоположения.

Погруженные белки – ферментативный конвеер для расщепления веществ.

Пронизывающие белки образуют пору для транспорта веществ.

Цитоплазма 

Свойства цитоплазмы.

1. Движение – даёт возможность  производить в одно и то  же время, в разных местах, реакции  различного типа.

2. Разнофазовость – коллоиды могут быть как в жидком состоянии (золь), так и в твёрдом (гель). Движение цитоплазмы осуществляется только в состоянии золь.

Цитоплазма обеспечивает взаимодействие органоидов клетки, перенос и циркуляцию веществ в клетке, участвует в движении клетки.

ЭПС(эндоплазматическая сеть) – с гладкой стороны синтезирует углеводы и жиры, а с гранулярной происходит синтез белка.

 Пиноцитозный пузырёк - временная органелла клетки. образуется при пиноцитозе (захват мелкодисперсной жидкости клеткой); сначала образуется пиноцитозный канал, от которого отпачковываются эти самые пузырьки. Состоит из мембраны, которая отграничивает содержимое пузырька от матриска. Функция - обеспечение транспорта различных веществ.

Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи) – в него поступают синтезированные на ЭПС белки и липиды. Эти соединения, скажем, «упаковываются» в гранулы и далее используются либо самой клеткой, либо выводятся из неё. Также аппарат Гольджи образует лизосомы.

Рибосомы(на гранулярной ЭПС) – синтез белка.

Лизосомы – внутриклеточное пищеварение.

Митохондрии – являются энергетической станцией клетки.

Клеточный центр – состоит из центросферы(сгусток цитоплазмы) и двух взаимноперпендикулярных цилиндрических телец – центриолей. Он расположен вблизи ядра, участвует в делении клетки, образует ахроматиновое веретено деления, распределяет хромосомы в дочерние клетки, образует органоиды движения: жгутики, реснички, миофибриллы.

Ядрышко - состоит из рРНК и белка, отвечает за формирование рибосом.

 

 

 

 

 

Теперь давайте поговорим химическом составе клетки. Наверное этот состав можно разделить на две больших части: неорганические и органические вещества.

 

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Вода является универсальным растворителем. Также она необходима для гидролиза  и окисления высокомолекулярных, органических веществ(белки, жиры, углеводы). Вода теплорегулятор клетки и организма в целом, также она обеспечивает упругость, объем клетки, тургор.

Минеральные соли. В составе клетки более 80 химических элементов. По содержанию их в составе клетки, химические элементы делятся на 3 группы:

1. Макроэлементы – 98% массы клетки образует 4 элемента: H, O, C и N. Это главные компоненты всех органических соединений. Кроме того, в составе биологических полимеров белков и нуклеиновых кислот – встречаются фосфор и сера. В меньших количествах в состав клетки входят 6 элементов: K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl. Каждый из них выполняет в клетке важную функцию. Например, K, Na и Cl обеспечивают прохождение через мембраны клетки различных веществ. Проведение импульса по нервным волокнам также осуществляется с помощью этих элементов. Ca и P участвуют в образовании костных тканей, обеспечивая их прочность. Кроме того, Ca – один из факторов, обеспечивающих нормальную свертываемость крови. Элемент Fe входит в состав белка эритроцитов – гемоглобина, который участвует в переносе кислорода от легких к тканям.

2. Микроэлементы – 0,001-0,000001% это  преимущественно ионы тяжелых  металлов, входящие в состав ферментов,  гормонов и других жизненно  важных веществ: B, Co, Cu, Mb, Zn, Rb, I, Br и др.

3. Ультрамикроэлементы – не более 0,000001%: U, Ag, Be, Ze, Se.

Минеральные соли могут быть в 2х  состояниях:

1. В диссоциированном состоянии: а) катионы (K⁺,Na⁺, Ca⁺, Mg⁺) б) анионы С(HPO₄^2-,Cl^-,HCO₃^-).

Поддерживают постоянство осмотического  давления, следовательно поступление воды в клетку. Активация ферментов.

2. В связанном с органическими веществами.

ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Белки(протеины(первостепенные)) – нерегулярные полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.

Между аминокислотами возникает пептидная  связь

Структура белка:

1. Первичная – цепочка из  аминокислот (связи пептидные  - ковалентные).

2. Вторичная – спираль, где  на одном ее витке аминогруппа,  а на другом карбоксильная  группа, а между ними водородные  связи. Водородные связи слабее  ковалентных, но так как их  много, то она прочна.

3. Троичная – глобулярная, за  счет гидрофобных связей между  неполярными молекулами и радикалами, если в состав входит S, то связь будет дисульфидной ( - S – S - ).

4. Четвертичная – комплекс из отдельных белков (гемоглобин).

Вторая классификация белков:

1. Фибрилярные белки – полепептидные цепи, расположенные слоями, образуя длинные волокна, нерастворимые в воде. (керотин, коллоген, эластин)

2. глобулярные – выполняют в  клетке динамические функции,  растворимые в воде. (гормоны, ферменты, антитела и др.)

3. Промежуточные – фибриллярной  природы, но растворимые (фибриноген  плазмы крови превращается в  фибрин при свертывании крови).

Функции белков:

1. Строительная – для построения внутриклеточных структур наружной плазмолеммы.

2. Структурная (клеточная мембрана) – периферические, погруженные, пронизывающие.

3. Каталитические – ферментативные.

4. Регуляторные (с помощью гормонов) – инсулин, гормон вилочковой  железы(тимуса).

5. Двигательная – актин, миозин мышечной ткани, филаменты.

6. Транспортная – перенос кислорода  и углекислого газа с помощью  белка гемоглобина.

7. Защитная – антитела.

8. Рецепторная – родопсин.

9. Запасные белки – казеин, яичный  альбумин.

10. Токсины – змеиный яд, дифтерийный  белок.

11. Энергетическая – при распаде  одного грамма белка до конечных  продуктов (вода, углекислый газ,  азот), выделяется 17.6 кДж энергии  или 4,2 ккал.

 

Углеводы – это органические вещества, в состав которых входят: кислород, водород, углерод.

C_n(H₂O)m, где n (общая формула)

Углеводы делятся на моносахариды(монозы, в составе 1 молекула глюкозы) и полисахариды(полиозы), которые в свою очередь делятся на олигосахариды(полисахариды 1 порядка(2-10 молекул глюкозы)) и (полисахариды 2 порядка(более 10 молекул глюкозы. 1) резервные(крахмал, гликоген),2) структурные(клетчатка, гликокаликс).

 

Липиды – органические соединения, плохо или вовсе нерастворимые  в воде, но хорошо растворяются в  органических растворителях(эфир, бензин)

Липиды=глицерин(3х атомный спирт) + жирные кислоты.

Жирные кислоты:

1. Насыщенные(предельные) – не содержат двойных связей, входят в состав живатного жира, который при комнатной температуре твердый.

2. Ненасыщенные(непредельный) – содержат двойные связи, входят в состав растительных масел, которые легкоплавки, при комнатной температуре жидкий.

Нуклеиновые кислоты

В их состав входят нуклеотиды, которые  состоят из азотистого основания + пятиуглеродный сахар(пентоза) + фосфорная кислота.

 

Азотистое основание + дезоксирибоза(в ДНК) + фосфорная кислота

А(аденин)                          рибоза(в РНК)

Т(тимин) – в ДНК       пентоза                                                             

У(урацил) – в РНК

Г(гуанин)

Ц(цитозин) 

 

Цепи ДНК удерживаются одна против другой по принципу комплиментарности.

 

 

 

Пуриновые основания: аденин и гуанин.

Пиримединовые основания: тимин, урацил, цитозин.

Рибоза входит состав рибонуклеиновой  кислоты, аденозина, нуклеотидов. Рибоза является компонентом РНК и используется при генетической транскрипции. Производная рибозы — дезоксирибоза является компонентом ДНК. Также рибоза является компонентом АТФ и некоторых других веществ, участвующих в метаболизме.

Дезоксирибоза C₅H₁₀O₄ - углевод, альдопентоза: моносахарид, содержащий пять атомов углерода и альдегидную группу в линейной структуре.