Химический состав клетки презентация

группы:

Химический состав клетки

Клетки состоят из тех же химических элементов, которые образуют неживую природу.
Из 112 химических элементов периодической системы
Д. И. Менделеева в клетках живых организмов обнаружено примерно 25.

99%, из них 98 % приходится на четыре химических элемента:
кислород – 65%
углерод – 18%
водород – 10%
азот – 3%
И еще 1% приходится на долю 8 элементов:
кальций, фосфор,
хлор, калий, сера,
натрий, магний,
железо

Содержатся в десятых или сотых долях процента

Химический состав клетки.
Макроэлементы

Органогенные элементы – входят в состав белков, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов, воды

галогенов (йода, брома
и др.). Они содержатся в количествах от 0,001% до 0,000001%.
Входят в состав гормонов, ферментов, витаминов.
Например, цинк – необходимый элемент ДНК- и РНК- полимераз, гормона инсулина. Йод входит в состав тироксина – гормона щитовидной железы.

Ультрамикроэлементы – концентрация ниже 0,000001 %. К ним относят золото, уран, ртуть, селен и др.
Физиологическая роль большинства этих элементов в живых организмах не установлена

Химический состав клетки

важнейшую роль в жизни клеток и живых организмов.

В клетке находится в двух формах: свободной и связанной. Свободная (95% всей воды) используется как растворитель и как среда протоплазмы. Связанная вода (4-5%) благодаря своей дипольности (атомы водорода имеет частично положительный заряд, а атом кислорода – частично отрицательный) связана, как с положительно, так и с отрицательно заряженными белками. В результате образуется водная оболочка вокруг белков, которая препятствует склеиванию их друг с другом.

полярность молекул,
способность соединяться
друг с другом
водородными связями.

Неорганические вещества. Вода

молекул.

Универсальный растворитель

Биологическая роль воды в клетке

Метаболическая

и др. Вещества, растворимые в воде, называются гидрофильными.
С неполярными веществами (гидрофобные – жиры) вода не образует Н-связи, а следовательно, не растворяет и не смешивается
с ними.

Структурная – цитоплазма клеток содержит 60%-95% воды.
обуславливает осмос и тургорное давление, т.е. физические свойства клетки;

незначительном повышении +
собственной температуры.
Обладает наивысшей теплоемкостью из всех известных жидкостей. При повышении температуры окружающей среды часть тепловой энергии затрачивается на разрыв водородных связей между молекулами воды, при этом поглощается тепло. При охлаждении вновь возникают водородные связи между молекулами воды и выделяется тепло. Этим обусловлена её способность обеспечивать терморегуляцию клетки.

Высокая теплопроводность – обусловленная малыми размерами ее молекул.

Биологическая роль воды в клетке

участвует в реакциях гидролиза (расщепление белков, углеводов происходит в результате их взаимодействия с водой);

В процессе фотосинтеза вода является источником электронов и атомов водорода.
Она же и источник свободного кислорода:
6H2O + 6CO2 = C6H12O6 + 6O2

среды организма на уровне 6,9.
Угольная кислота и ее анионы создают бикарбонатную буферную систему, которая поддерживает рН внеклеточной среды (плазма крови) на уровне 7,4.

Минеральные соли

Состав

Роль в клетке

В диссоциирован-ном состоянии:



- катионы

Состоят из катионов и анионов

С разностью концентрации ионов по разные стороны мембраны связывают активный перенос веществ через мембрану.

Обеспечивают постоянство осмотического давления в клетке.

В связанном с органическими веществами состоянием

Обеспечивают функциональную активность ферментов и др. макромолекул (например, анионы фосфорной кислоты входят в состав фосфолипидов, АТФ, нуклеотидов и др.; ион Fе2+ входит в состав гемоглобина, магний в состав хлорофилла и т. д.).

с другими элементами.

молекула которого состоит из большого количества
повторяющихся единиц – мономеров. 
Биологические полимеры – органические соединения,
входящие в состав клеток живых организмов.

Биополимеры Мономеры органических веществ

Нуклеотиды

Основные органические соединения клетки

Полисахариды(целлюлоза,
гликоген, крахмал)

Спирт, глицерин и жирные кислоты

Липиды и липоиды

Аминокислоты

Белки

Нуклеиновые кислоты

Моносахариды (глюкоза, фруктоза)

из углерода, водорода, кислорода и азота.

Структура аминокислоты

аминогруппа
(основные свойства)

углеводородный
радикал

карбоксильная группа
(кислотные свойства)

В составе белков обнаружено 20 аминокислот
Аминокислоты отличаются одна от другой только радикалами.

Белки

синтезируются в организме человека в достаточном количестве:
глицин, аланин, серин, цистеин, тирозин, аспарагин, глутамин, аспарагиновая и глутаминовые кислоты.

Незаменимые аминокислоты –
не синтезируются в организме человека. Необходимо их поступление
в организм с пищей:
валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин.

Полузаменимые аминокислоты – аргинин, гистидин.
Образуются в недостаточном количестве.
Их недостаток должен восполняться с белковой пищей.

полипептидные цепи.
Пептидные связи образуются при взаимодействии карбоксильной группы одной аминокислоты с аминогруппой другой.

первая аминокислота вторая аминокислота

C

OH

O

N

H

связями, определяет первичную структуру молекулы белка

Первичная структура

Она удерживается при помощи водородных связей, которые возникают между NH- и СО-группами, расположенными на соседних витках.
Функционирование в виде закрученной спирали характерно для фибриллярных белков (коллаген, фибриноген, миозин, актин и др.)

глобулу, поддерживаемая дисульфидными связями (–S–S–), возникающими между радикалами серосодержащих аминокислот – цистеина и метионина.
Многие белковые молекулы становятся функционально активными только после приобретения глобулярной (третичной) структуры.

клубков, составляющих одну белковую молекулу, образует четвертичную структуру (химические связи могут быть разные).

Гемоглобин
в эритроцитах

ферменты способны ускорять химические реакции;

строительная: белки являются обязательным компонентом всех
клеточных структур;

транспортная: перенос О2, гормонов в теле животных и человека;

двигательная: все виды двигательных реакций обеспечиваются
сократительными белками- актином и миозином;

вырабатываются защитные белки – антитела.

энергетическая: при недостатке углевода и жиров могут окислиться
молекулы аминокислот (1 г белка-17,6 кДж энергии).

сигнальная: в мембрану встроены особые белки, способные
изменять свою третичную структуру на действие факторов внешней
среды. Так происходит прием сигналов из внешней среды и передача информации в клетку.

Функции белков

можно выразить формулой Сn(H2O)n

Углеводы можно разделить на 3 класса:

Полисахариды

Олигосахариды

Моносахариды

Целлюлоза

различают триозы (3С), тетрозы (4С), пентозы (5С), гексозы (6С).

Свойства: малые молекулы легко растворяются в воде. Представлены кристаллическими формами, сладкие на вкус.

Углеводы

одной молекуле два моносахарида.

Свойства: растворимы в воде. Кристаллизуются. Сладкий вкус.

Углеводы

Глюкоза + Фруктоза = Сахароза
Глюкоза + Глюкоза = Мальтоза
Глюкоза + Галактоза = Лактоза

значение имеют полисахариды – крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин.

Свойства:
макромолекулы нерастворимы или плохо растворимы в воде.
Не кристаллизуются. Не сладкие на вкус.

Углеводы

Целлюлоза

высвобождается 17,6 кДж энергии;

запасающая: запасается в клетках печени и мышц в виде гликогена;

строительная: в растительной клетке - прочная основа клеточных стенок (целлюлоза);

защитная: вязкие секреты (слизи) выделяемые различными
железами, богаты углеводами и их производными (гликопротеиды). Защищают стенки внутренних органов (пищевод, кишечник, желудок, бронхи) от механических повреждений и проникновения микроорганизмов;

рецепторная: входят в состав воспринимающей части
клеточных рецепторов.

кислот.
Главное свойство липидов - гидрофобность.

Липиды

Разнообразие

Жиры
5 – 15% сухого
вещества клетки, в жировой ткани – 90%

Жироподобные вещества:
фосфолипиды;
стероиды; воски;
свободные жирные кислоты

в подкожной жировой ткани, которая у китов образует слой толщиной до 1 м, поддерживает постоянную температуру тела.

запасающая: накапливаются в жировой ткани животных, в плодах и
семенах растений;

энергетическая: при полном расщеплении 1г жира выделяется 39 кДж энергии;

структурная: фосфолипиды служат составной частью клеточных мембран;

регуляторная: многие гормоны (например, коры надпочечников, половые) являются производными липидов.

Функции липидов

гидролизе которых происходит освобождение энергии.

Аденин

Рибоза

~

~

+

H3PO4

OH

O

АТФ + H2O → АДФ + H3PO4 + энергия (40кДж/моль)