Молекулярный состав живых организмов

1. Неорганические соединения в клетке

Вода (Н₂О)

Самое распространенное соединение в живых организмах. Вода имеет две формы: свободная - составляет 95% всей воды и связанная - 4%.

Исключительно важная роль воды обусловлена ее физико-химическими свойствами. Полярность молекул и способность образовывать водородные связи делают воду хорошим растворителем для огромного количества веществ (сахара, диссоциированные соли, простые спирты, некоторые аминокислоты).

Функции воды:

Универсальный растворитель.

2.
Транспортная.

3.
Терморегуляторная (поддерживает тепловое равновесие клетки и организма в це­лом благодаря высокой теплоемкости и теплопроводности).

4.
Осморегуляторная (принимает участие в явлениях осмоса, на котором основаны движение воды по проводящей системе растений и напряжение стенок растительных клеток – тургор; кровообращение).

5.
Участвует в химических реакциях (участвует в обменных процессах, необходима для окисления и гидролиза белков, углеводов, жиров).

6.
Среда, в которой протекают биохимические реакции.

7.
Служит источником H⁺ при фотосинтезе.

Минеральные соли и кислоты

Большая часть минеральных солей находится в диссоциированном состоянии в виде ионов. Наибо­лее важные из них катионы - это К⁺, Na⁺, Mg²⁺, NH₄⁺; анионы СI^-, HPO₄^2-, HCO₃^-, H₂PO₄^-, NO₃^-. Концентрация ионов в клетке и окружающей ее среде неодина­ковая.

Функции минеральных солей:

 

1.
Активация ферментов.

2.
Источник строительного материала для синтеза органических соединений (например, остаток РО₄^3- образует макроэргические связи АТФ, влияет на физиологическую активность белков и ферментов).

3.
Обеспечивают раздражимость (К⁺, Na⁺, Са⁺²).

4.
Обеспечивают сцепление клеток в многоклеточном организме (Са²⁺).

5.
Нерастворимые соли Са₃(РО₄)₂ входит в состав межклеточного вещества костной ткани, раковин моллюсков, обеспечивая защиту и прочность.

6.Молекулярный состав живых организмов(органические вещества)

Органические вещества представляют собой линейные цепи или разветвлённые пространственные структуры из различного количества соединённых между собой атомов углерода, большинство из которых соединены также и с атомами водорода. Такая форма углерода называется восстановленной, в отличие от окисленного углерода в составе минеральных соединений: СО₂, СО₃¯¯.

В сложных структурах органических молекул могут быть выделены отдельные части (группировки атомов), в состав которых входят атомы различных металлов и неметаллов. Это вызывает неравномерное распределение электронной плотности. Такие группировки называют полярными. Остальные группировки, состоящие только из углерода и водорода, называются неполярными.

Преобладание полярных групп способствует хорошей растворимости вещества в воде, и такие молекулы называются гидрофильными. Преобладание неполярных групп делает молекулы нерастворимыми в воде, и молекулы называются гидрофобными. Существуют молекулы и со смешанными гидрофильно-гидрофобными свойствами.

Органические молекулы по особенностям строения и химическим свойствам делят на большое количество классов, из которых наиболее распространёнными и важными являются углеводы, жиры, липиды, белки и нуклеиновые кислоты.

Углеводы делят на моносахариды, дисахариды и полисахариды

Моно- и дисахариды представляют собой мобильную, быстро превращаемую форму питательных веществ. Примерами моносахаридов являются глюкоза и фруктоза,). Примером дисахарида является сахароза (обычный пищевой сахар), которая представляет собой соединение глюкозы и фруктозы. Моносахариды входят в состав некоторых важных структурных молекул клетки. Например, в нуклеиновых кислотах содержатся пятиуглеродные сахара рибоза и дезоксирибоза.

Полисахариды являются запасными питательными веществами длительного хранения (крахмал у растений, гликоген у животных и грибов), составляют основу биологических слизей и гелей, формируют структурные элементы клеточных стенок растений (клетчатка или целлюлоза), а также образуют основу хитина — строительного материала клеточных стенок животных и грибов.

Жиры и липиды представляют собой сложные молекулы из глицерина и жирных органических кислот. Жиры выполняют функцию запасных питательных веществ длительного хранения. При окислении жиров выделяется примерно в 1,5 раза больше энергии, чем на ту же массу углеводов Жиры являются хорошим теплоизолирующим материалом. Липиды составляют основу важнейших структурных элементов всех живых клеток — биологических мембран.

Белки — высокомолекулярные биополимеры, мономерами которых являются 20 аминокислот. В состав аминокислот входят: -NH₂- аминогруппа, обладающая основными свойствами и -СООН- карбоксильная груп­па, имеющая кислотные свойства. Аминокислоты отличаются друг от друга своими радикалами -R. Аминокислоты - амфотерные соеди­нения, соединяющиеся друг с другом в молекуле белка с помощью пептидных связей.

Белки бывают простые и сложные. Простые белки состоят только из амино­кислот (альбумины, глобулины, фибриноген, миозин). В состав сложных белков, кроме аминокислот, входят и дру­гие органические соединения - жиры (липопротеиды), углеводы (гликопротеиды), металлы (металлопротеиды).

 

Клеточная теория основные положения

Клетка – наименьшая единица живого, основная единица строения и развития всех живых организмов;
Клетке присуще мембранное строение.

· Каждая новая клетка образуется в результате деления исходной клетки. Процесс образования клеток обусловливает рост, развитие и дифференцировку растительных и животных тканей.

все живые организмы состоят из клеток. Клетка — единица строения, функционирования, размножения и индивидуального развития живых организмов. Вне клетки нет жизни.

· клеточное строение всех ныне живущих организмов - свидетельство единства происхождении;

1) Создатели клеточной теории (слева Т. Шванн, справа М. Шлейден)

 

2) Клетка явл универсальной элементарной единицей живого

3) Клетки всех организмов принципиально сходны по своему строеню ф-ции и хим составу

4) Клетки хранят, перерабатывают и реализ генетич инфу.

5) Многоклеточные организмы являются сложными клеточн ансаблями обр целост системы.

6) Именно благодаря клеткам в сложн орган осуществл рост развитие обмен веществ и энергии.

· все организмы состоят из одинаковых структурных единиц - клеток;

· клетки растений и животных сходны по строению, образуются и растут по одним и тем же законам

 

Типы клеточной организации

Клетки являются настолько сложными и разнообразными системами, что до настоящего времени не удаётся дать им краткое, точное и общее определение. Одно из распространённых, но явно не исчерпывающих, современных определений клетки звучит так: Клетка — это ограниченная активной мембраной упорядоченная структура биополимеров, осуществляющая самоподдержание, саморегулирование и самовоспроизведение за счёт постоянного обмена с окружающей средой веществом и энергией. Клеточная мембрана (см.п.3.11) является границей живой клетки и называется плазмалеммой.

Все известные клетки принято делить на прокариотов и эукариотов. Прокаритными являются более древние по происхождению и примитивно устроенные клетки. Основным их отличием является отсутствие ядра - специального мембранного органоида, в котором хранится ДНК у эукариотных клеток. Прокариотными клетками являются только бактерии, которые в большинстве случаев представлены одноклеточными. К прокариотам относят также сине-зелёные водоросли, или цианобактерии. Генетическая информация обычно сосредоточена в одной кольцевой молекуле ДНК, которая расположена в цитоплазме Цитоплазмой называют всё внутреннее содержимое клетки.

Все остальные клетки, от одноклеточных организмов до многоклеточных грибов, растений и животных, являются эукариотными (ядерными). ДНК этих клеток представлена различным количеством отдельных не кольцевых (имеющих два конца) молекул. Молекулы связаны с особыми белками — гистонами и образуют палочковидные структуры — хромосомы, хранящиеся в ядре в изолированном от цитоплазмы состоянии. Клетки эукариотных организмов более крупные и имеют в цитоплазме помимо ядра множество разнообразных мембранных органоидов сложного строения.

Основной отличительной чертой клеток растений является наличие особых органоидов — хлоропластов с зелёным пигментом хлорофиллом, за счёт которого осуществляется фотосинтез с использованием энергии света. Растительные клетки обычно имеют толстую и прочную клеточную стенку из многослойной целлюлозы

Клетки животных обычно мельче растительных, имеют размеры около 10-20 мкм, не имеют клеточной стенки, и многие из них могут менять свою форму. Изменчивость формы позволяет им перемещаться из одной части многоклеточного организма в другую. Особенно легко и быстро перемещаются в водной среде одноклеточные животные (простейшие). Клетки отделены от окружающей среды только клеточной мембраной, которая в особых случаях имеет дополнительные структурные элементы, особенно у простейших. Отсутствие клеточной стенки позволяет использовать, помимо всасывания молекул, и процесс фагоцитоза (захват крупных нерастворимых частиц) (см. п.3.11). Энергию животные клетки получают только в процессе дыхания, окисляя готовые органические соединения. Запасным питательным продуктом является полисахарид гликоген.

Клетки грибов имеют общие свойства как с растениями, так и с животными. С растениями их сближает относительная неподвижность и наличие жёсткой клеточной стенки. Общими чертами с животными клетками является гетеротрофный способ питания готовыми органическими веществами, гликоген в качестве запасного питательного вещества, использование хитина, который входит в состав клеточных стенок.