Вопрос 1. Химический состав клетки. Роль органических веществ в ее строении и жизнедеятельности

В клетке находится множество органических и минеральных веществ. Все вещества состоят из химических элементов. По их процентному содержанию в клетке выделяют макро-, микро– и ультрамикроэлементы.

К макроэлементам относят водород, углерод, кислород, азот. Они составляют почти 98 % всех химических элементов клетки и входят в состав всех жизненно необходимых органических веществ. Микроэлементы содержатся в клетке в десятых и сотых долях процента. Это магний, калий, сера, фосфор, железо, натрий, кальций, хлор. Всего их порядка 2–3 %. Ультрамикроэлементы обнаруживаются в исключительно малых количествах. К ним принадлежат медь, цинк, йод, фтор, марганец, кобальт, никель и другие.

Микро– и ультрамикроэлементы чрезвычайно важны для жизнедеятельности как определенной клетки, так и организма в целом. Они входят в состав ферментов, гормонов, витаминов. Например медь содержат ферменты, участвующие в тканевом дыхании. В гормоне инсулине содержится цинк, кобальт – компонент витамина В₁₂.

Вода – простое неорганическое соединение, важнейший компонент клетки. Вода – лучший растворитель для таких веществ, как соль, сахар, спирты, некоторые белки (гистоны, альбумины). Эти вещества называются гидрофильными. Вода обладает высокой теплоемкостью и высокой теплопроводностью, что обеспечивает постоянство температурного режима клетки и равномерное распределение тепла между соседними клетками, тканями, органами. Вода создает и определяет упругость и объем клетки. Вода необходима для фотосинтеза и гидролиза веществ. Разная концентрация растворенных в воде ионов в клетке и вне ее поддерживает разность потенциалов, необходимую для прохождения через мембрану различных молекул, для передачи возбуждения по нерву.

К органическим веществам относят углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты. Они составляют около 90 % сухой массы клетки. В животных клетках содержание углеводов колеблется от 1 % до 5 % (в клетках печени), в растительных доходит до 70 %. Углеводы участвуют в синтезе нуклеиновых кислот (пентозы, глюкозы, фруктозы, гектозы) являются поставщиками энергии, могут откладываться в клетках как запасное вещество (крахмал) или использоваться в качестве строительного материала (целлюлоза).

Липиды являются продуктом взаимодействия жирных кислот и спиртов. Основные функции липидов: энергетическое депо, структурная (фосфолипиды входят в состав мембран), некоторые липиды являются гормонами (половые гормоны). Кроме того, липиды способствуют термоизоляции, являются источником метаболической воды.

Белки являются главным компонентом клетки, ибо существует множество функций, выполняемыми белковыми молекулами: ферментативная (катализаторы химических реакций), структурная (входят в состав мембран, клеточных органелл); сократительная (обеспечивают движение внутриклеточных структур), транспортная (перенос различных молекул), запасающая (обеспечивают питание).

Среди нуклеиновых кислот различают дезоксирибонуклеиновую и рибонуклеиновую кислоты.

ДНК – самые крупные биополимеры клетки, в которых хранится вся наследственная информация. Она кодируется азотистыми основаниями нуклеотидов, составляющих двойную спиральную молекулу.

РНК – второй вид нуклеиновых кислот клетки. Эти молекулы значительно меньше по размеру, состоят из одной цепи нуклеотидов. В зависимости от выполняемых функций различают три вида РНК: информационную, транспортную, рибосомную.