11-12

Органоиды

Химический состав клетки. Макро- и микроэлементы. Взаимосвязь строения ифункций неорганических и органических веществ
В состав клетки входит около 80 элементов периодической системы элементов Менделеева, а 27 из них присутствуют во всех типах клеток. Все присутствующие в клетке элементы делятся, в зависимости от их содержания в клетке, на группы:
макроэлементы – H, O, N, C, Mg, Na, Ca, Fe, K, P, Cl, S; 99% (Органогенные-входят в состав основных органических соединений.)
микроэлементы – В, Ni, Cu, Co, Zn, Mb и др1 ,0, %
ультрамикроэлементы – U, Ra, Au, Pb, Hg, Se и др.
P,S-Компоненты ряда органических соединений.
В состав клетки входит около 70 элементов периодической системы элементов Менделеева, а 24 из них присутствуют во всех типах клеток. Все присутствующие в клетке элементы делятся, в зависимости от их содержания в клетке, на группы:
макроэлементы – H, O, N, C, Mg, Na, Ca, Fe, K, P, Cl, S;
микроэлементы – В, Ni, Cu, Co, Zn, Mb и др.;
ультрамикроэлементы – U, Ra, Au, Pb, Hg, Se и др.

Микро и макроэлементы
Макро
K, Na,CL-Участвуют в возникновении нервного импульса.
K-необходим для работы многих ферментов, удержание воды в клетке
Ca- входит в состав клеточных стенок растений, костей, зубов и раковин моллюсков.
Mg-компонент хлорофилла (обеспечивающего свертывание крови), принимает участие в биосинтезе белка.
Fe-входит в состав гемоглобина, приносящего кислород в крови, для функционирования многих ферментов

Микро
Цинк-входит в состав молекулы поджелудочной железы-инсулина.
Медь-фотосинтез, дыхание.
Кобальт-компонент витамина Б12.
Йод-синтез гормонов щитовидной железы.
Фтор-эмаль зубов.

Недостаток элементов.
Кальция-рахит
Азота-белковая недостаточность.
Железа и кобальта-анемия.
Отсутствие йода-нарушение образование гормона щитовидной железы.
Фтора-кариес.

Неорганические вещества
Вода – важнейшее неорганическое вещество клетки. Все биохимические реакции происходят в водных растворах. Молекула воды имеет нелинейную пространственную структуру и обладает полярностью. Между отдельными молекулами воды образуются водородные связи, определяющие физические и химические свойства воды.
Между отдельными молекулами воды образуются водородные связи, определяющие физические и химические свойства воды.

Физические свойства воды
*Растворяет полярные молекулы веществ.(гидрофильные, гидрофобные.)
*Высокая удельная теплоемкость.
*Предохраняет тело от перегрева.
*Три агрегатных состояния.
*Поверхностное натяжение.

Биологические функции воды
*Обеспечивает передвижение веществ в клетке, в организме.
*Участник обменных процессов.
*Входит в состав жидкостей и слизей, секретов и соков в организме.
* Облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей.

Неорганические ионы
К неорганическим ионам клетки относятся: катионы K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH3+ и анионы Cl—, NO3-, Н2PO4-, NCO3-, НPO42-.
Разность между количеством катионов и анионов (Nа+, Ка+, Сl-) на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе нервного и мышечного возбуждения.
Анионы фосфорной кислоты создают фосфатную буферную систему, поддерживающую рН внутриклеточной среды организма на уровне 6–9.
Угольная кислота и ее анионы создают бикарбонатную буферную систему и поддерживают рН внеклеточной среды (плазмы крови) на уровне 7–4.
Соединения азота служат источником минерального питания, синтеза белков, нуклеиновых кислот.
Атомы фосфора входят в состав нуклеиновых кислот, фосфолипидов, а также костей позвоночных, хитинового покрова членистоногих.
Ионы кальция входят в состав вещества костей; они также необходимы для осуществления мышечного сокращения, свертывания крови.

Минеральные соли

Органические вещества
Полимер-сложная молекула из повторяющихся простых единиц.
Полимеры относят к трем классам: углеводы, белки, нуклеиновые кислоты.
Регулярные: полисахариды.
Белки и нуклеиновые кислоты- нерегулярные.

Углеводы
Cm(H20)n
Растворимые в воде углеводы.
Функции растворимых углеводов: транспортная, защитная, сигнальная, энергетическая.
Моносахариды: глюкоза – основной источник энергии для клеточного дыхания. Фруктоза – составная часть нектара цветов и фруктовых соков. Рибоза и дезоксирибоза – структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами РНК и ДНК.
Дисахариды: сахароза (глюкоза + фруктоза) – основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях. Лактоза (глюкоза + галактоза) – входит в состав молока млекопитающих. Мальтоза (глюкоза + глюкоза) – источник энергии в прорастающих семенах.

Не растворимые углеводы
Полимерные углеводы: крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин. Они не растворимы в воде.
Функции полимерных углеводов: структурная, запасающая, энергетическая, защитная.
Крахмал состоит из разветвленных спирализованных молекул, образующих запасные вещества в тканях растений.
Целлюлоза – полимер, образованный остатками глюкозы, состоящими из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных водородными связями. Такая структура препятствует проникновению воды и обеспечивает устойчивость целлюлозных оболочек растительных клеток.
Хитин состоит из аминопроизводных глюкозы. Основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.
Гликоген – запасное вещество животной клетки.

Липиды
Липиды – сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях. Присутствуют во всех клетках. Липиды состоят из атомов водорода, кислорода и углерода. Виды липидов: жиры, воска, фосфолипиды.
Функции липидов: запасающая, Энергетическая , Защитная, Структурная, Теплоизоляционная, Электроизоляционная, Питательная , Смазывающая, Гормональная.

Белки
Белки – это биологические гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Белки синтезируются в живых организмах и выполняют в них определенные функции.
В состав белков входят атомы углерода, кислорода, водорода, азота и иногда серы. Мономерами белков являются аминокислоты – вещества, имеющие в своем составе неизменяемые части аминогруппу NH2 и карбоксильную группу СООН и изменяемую часть – радикал.
В белках встречается 20 видов различных аминокислот, некоторые из которых животные синтезировать не могут. Они получают их от растений, которые могут синтезировать все аминокислоты. Именно до аминокислот расщепляются белки в пищеварительных трактах животных. Из этих аминокислот, поступающих в клетки организма, строятся его новые белки.

Структура белковой молекулы
Под структурой белковой молекулы понимают ее аминокислотный состав, последовательность мономеров и степень скрученности молекулы, которая должна умещаться в различных отделах и органоидах клетки, причем не одна, а вместе с огромным количеством других молекул.
Под структурой белковой молекулы понимают ее аминокислотный состав, последовательность мономеров и степень скрученности
Под структурой белковой молекулы понимают ее аминокислотный состав, последовательность мономеров и степень скрученности молекулы, которая должна умещаться в различных отделах и органоидах клетки, причем не одна, а вместе с огромным количеством других молекул.

Первичная структура белка
Последовательность аминокислот в молекуле белка образует его первичную структуру. Она зависит от последовательности нуклеотидов в участке молекулы ДНК (гене), кодирующем данный белок. Соседние аминокислоты связаны пептидными связями, возникающими между углеродом карбоксильной группы одной аминокислоты и азотом аминогруппы другой аминокислоты.

Вторичная структура
Длинная молекула белка сворачивается и приобретает сначала вид спирали. Так возникает вторичная структура белковой молекулы. Между СО и NH – группами аминокислотных остатков, соседних витков спирали, возникают водородные связи, удерживающие цепь.

Третичная
Молекула белка сложной конфигурации в виде глобулы (шарика), приобретает третичную структуру. Прочность этой структуры обеспечивается гидрофобными, водородными, ионными и дисульфидными S-S связями.

Четвертичная структура
Некоторые белки имеют четвертичную структуру, образованную несколькими полипептидными цепями (третичными структурами). Четвертичная структура так же удерживается слабыми нековалентными связями – ионными, водородными, гидрофобными. Однако прочность этих связей невелика и структура может быть легко нарушена. При нагревании или обработке некоторыми химическими веществами белок подвергается денатурации и теряет свою биологическую активность. Нарушение четвертичной, третичной и вторичной структур обратимо. Разрушение первичной структуры необратимо.

Функции белков
Каталитическая (ферментативная)
Транспортная
Защитная
Структурная
Сократительная
Сигнальная
Энергетическая

Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты были открыты в 1868 г. швейцарским ученым Ф. Мишером. В организмах существует несколько видов нуклеиновых кислот, которые встречаются в различных органоидах клетки – ядре, митохондриях, пластидах. К нуклеиновым кислотам относятся ДНК, и-РНК, т-РНк, р-РНК.
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – линейный полимер, имеющий вид двойной спирали, образованной парой антипараллельных комплементарных (соответствующих друг другу по конфигурации) цепей. Пространственная структура молекулы ДНК была смоделирована американскими учеными Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком в 1953 г.
Мономерами ДНК являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид ДНК состоит из пуринового (А – аденин или Г – гуанин) или пиримидинового (Т – тимин или Ц – цитозин) азотистого основания, пятиуглеродного сахара – дезоксирибозы и фосфатной группы.
Нуклеотиды в молекуле ДНК обращены друг к другу азотистыми основаниями и объединены парами в соответствии с правилами комплементарности: напротив аденина расположен тимин, напротив гуанина – цитозин. Пара А – Т соединена двумя водородными связями, а пара Г – Ц – тремя. При репликации (удвоении) молекулы ДНК водородные связи рвутся и цепи расходятся и на каждой из них синтезируется новая цепь ДНК. Остов цепей ДНК образован сахарофосфатными остатками.

Правило Чаргаффа
Количество аденина равно количеству тимина, а гуанина — цитозину: А=Т, Г=Ц.
Количество пуринов равно количеству пиримидинов: А+Г=Т+Ц.
Количество оснований, содержащих аминогруппу в положении 4 пиримидинового и 6 пуринового ядер, равно количеству оснований, содержащих в этом же положении оксогруппу: А+Ц=Г+Т.

Рибонуклеиновая кислота (РНК)
Рибонуклеиновая кислота (РНК) – линейный полимер, состоящий из одной цепи нуклеотидов. В составе РНК тиминовый нуклеотид замещен на урациловый (У). Каждый нуклеотид РНК содержит пятиуглеродный сахар – рибозу, одно из четырех азотистых оснований и остаток фосфорной кислоты.
Виды РНК. Матричная, или информационная, РНК. Синтезируется в ядре при участии фермента РНК-полимеразы. Комплементарна участку ДНК, на котором происходит синтез. Ее функция – снятие информации с ДНК и передача ее к месту синтеза белка – на рибосомы. Составляет 5 % РНК клетки. Рибосомная РНК – синтезируется в ядрышке и входит в состав рибосом. Составляет 85 % РНК клетки. Транспортная РНК (более 40 видов). Транспортирует аминокислоты к месту синтеза белка. Имеет форму клеверного листа и состоит из 70–90 нуклеотидов.