Химический состав клетки

 

 

Органические вещества клетки.

Ключевые роли в функционировании клетки играют четыре класса органических веществ: углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты.

Углеводы - органические вещества, с общей формулой Cn(H2O)m.

В состав углеводов входят в основном три химических элемента: углерод, кислород и водород. Их общая формула Cm(H20)n. Различают простые и сложные углеводы. Простые углеводы (моносахариды) содержат единственную молекулу сахара. Их классифицируют по количеству углеродных атомов, например, пентозы (С5) и гексозы (С6). К пентозам относятся рибоза и дезоксирибоза. Рибоза входит в состав РНК и АТФ. Дезоксирибоза является компонентом ДНК. Гексозы — это глюкоза, фруктоза, галактоза и др. Они принимают активное участие в обмене веществ в клетке и входят в состав сложных углеводов — олигосахаридов и полисахаридов. К олигосахаридам (дисахаридам) относятся сахароза (глюкоза + фруктоза), лактоза или молочный сахар (глюкоза + галактоза) и др.

 

Примерами полисахаридов являются крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин. Углеводы выполняют в клетке пластическую (строительную), энергетическую (энергетическая ценность расщепления 1 г углеводов — 17,6 кДж), запасающую и опорную функции. Углеводы могут также входить в состав сложных липидов и белков.

Жиры (липиды) представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трёх-атомного спирта глицерина.

Жиры не растворяются в воде, они гидрофобны (греч. hydor - вода и phobos - страх). Содержание жира в клетке колеблется в пределах 5 - 15% от массы сухого вещества. В клетках жировой ткани количество жира достигает 90%.

Функции жиров. Накапливаясь в клетках жировых тканей животных, в семенах и плодах рестений, жир служит запасным источником энергии. Важна роль жиров и как растворителей гидрофобных органических соединений, необходимых для нормального протекания биохимических превращений в организме. Жиры также выполняют и строительную функцию: Они входят в состав мембран, таким образом они во - первых не пропускают воду в клетки, а также служат теплоизолятором, т.к жиры имеют очень плохую теплопроводимость. И также как и углеводы жиры выполняют энергетическую функцию: из расщепления 1г жира освобождается 38,9 кДж энергии.

Белки - это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Аминокислоты содержат аминогруппу, карбоксильную группу и радикал. Отличаются аминокислоты только радикалами. В состав белков входит 20 основных аминокислот. Соединяются аминокислоты между собой с образованием пептидной связи. Цепочка из более чем 20 аминокислот называется полипептидом или белком. Белки образуют четыре основные структуры: первичную, вторичную, третичную и четвертичную. 
Первичная структура — это последовательность аминокислот, соединенных пептидной связью.

Вторичная структура — это спираль, или складчатая структура, удерживаемая водородными связями между атомами кислорода и водорода пептидных группировок разных витков спирали или складок. Третичная структура (глобула) удерживается гидрофобными, водородными, дисульфидными и другими связями.

Третичная структура белка

Третичная структура характерна для большинства белков организма, например, миоглобина мышц.

Четвертичная структура белка.

Четвертичная структура наиболее сложная, образованная несколькими полипептидными цепями, соединенными в основном теми же связями, что и в третичной. Четвертичная структура характерна для гемоглобина, хлорофилла и др. 
Белки могут быть простыми и сложными. Простые белки состоят только из аминокислот, тогда как сложные белки (липопротеины, хромопротеины, гликопротеины, нуклеопротеины и др.) содержат белковую и небелковую части. Например, в состав гемоглобина помимо четырех полипептидных цепей белка глобина входит небелковая часть — гем, в центре которой находится ион железа, придающий гемоглобину красную окраску. Функциональная активность белков зависит от условий окружающей среды. Утрата белковой молекулой своей структуры вплоть до первичной называется денатурацией. Обратный процесс восстановления вторичной и более высоких структур — это ренатурация. Полное разрушение белковой молекулы называется деструкцией. 
Белки выполняют в клетке ряд  функций: пластическую (строительную), каталитическую (ферментативную), энергетическую (энергетическая ценность расщепления 1 г белка — 17,6 кДж), сигнальную (рецепторную),сократительную (двигательную), транспортную, защитную, регуляторную, запасающую.

Нуклеиновые кислоты. Название "нуклеиновые кислоты" происходит от

латинского слова "нуклеус", т. е. ядро: они впервые были обнаружены в клеточных

ядрах. Биологическое значение нуклеиновых кислот очень велико. Они играют

центральную роль в хранении и передаче наследственных свойств клетки, поэтому

их часто называют веществами наследственности. Нуклеиновые кислоты обеспечивают

в клетке синтез белков, точно таких же, как в материнской клетке и передачу

наследственной информации. Существует два вида нуклеиновых кислот -

дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК).

Молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных цепей. ДНК - полимер,

мономерами которого являются нуклеотиды. Нуклеотиды - соединения, состоящие из

молекулы фосфорной кислоты, углевода дезоксирибозы и азотистого основания. У

ДНК четыре типа азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц), тимин

(Т). Каждая цепь ДНК - полинуклеотид, состоящий из нескольких десятков тысяч

нуклеотидов. Удвоение ДНК - редупликация - обеспечивает передачу наследственной

информации от материнской клетки к дочерним.

     РНК - полимер, по структуре сходный с одной цепочкой ДНК, но меньших

размеров. Мономеры РНК - нуклеотиды, состоящие из фосфорной кислоты, углевода

рибозы и азотистого основания. Вместо тимина в РНК присутствует урацил.

Известны три вида РНК: информационная (и-РНК) - передает информацию о структуре

белка с молекулы ДНК; транспортная (т-РНК) - транспортирует аминокислоты к

месту синтеза белка; рибосомная (р-РНК) - содержится в рибосомах, участвует в

поддержании структуры рибосомы.

 

 

 

Использованная литература:

1. А. Г. Лебедев: «Справочник школьника. Биология»;
2. Н.А. Лемеза, Л. В. Камлюк, Н. Д. Лисов: «Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы»;

Сайты:

1. http://ru.wikipedia.org
2. http://images.yandex.ru