5. Химический состав клетки. Вода и минеральные соли.

Химический состав клетки.

В клетке обнаружены многие элементы периодической системы Менделеева. Функции 27 из них определены. Наиболее распространены углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера. Они составляют 99% общей массы клетки.

Химические элементы, входящие в состав клеток, делят на три группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.

1. Макроэлементы: O, C, H, N, Ca, K, Mg, Na, Fe, S, P, Cl. На долю этих элементов приходится более 99% всей массы клетки. Концентрация некоторых из них велика. На кислород приходится 65-75%; углерод – 15-18%; азот – 1,5-3%.

2. Микроэлементы: Cu, B, Co, Mo, Mn, Ni, Br, Zn, I и другие. На их долю в клетке суммарно приходится более 0,1%; концентрация каждого из них не превышает 0,001%. Это ионы металлов, входящие в состав биологически активных веществ (гормонов, ферментов и др.)

3. Ультрамикроэлементы: уран, золото, бериллий, ртуть, цезий, селен и другие. Их концентрация не превышает 0,000001%. Физиологическая роль многих из них не установлена.

В клетках некоторых организмов обнаружено повышенное содержание отдельных химических элементов. Например, бактерии способны накапливать марганец, морские водоросли – йод, ряска – радий, моллюски и ракообразные – медь, позвоночные – железо.

Химические элементы входят в состав органических соединений. Углерод, кислород и водород участвуют в построении молекул углеводов и жиров. В молекулах белков помимо этих элементов входят азот и сера, а в молекулы нуклеиновых кислот фосфор и азот. Ионы железа и меди включены в молекулы окислительных ферментов, магний – в молекулу хлорофилла, железо входит в состав гемоглобина, йод – в состав гормона щитовидной железы – тироксина, цинк – в состав инсулина – гормона поджелудочной железы, кобальт – в состав витамина В12.

Химические элементы, принимающие участие в процессах обмена веществ и обладающие выраженной биологической активностью, называют биогенными.

Все химические соединения в клетке можно разделить на органические и неорганические.

Содержание в клетке химических соединений ( в % на сырую массу)

Вещества
Неорганические		Органические
Название	%	Название	%
Вода	70-80	Белки	10-20
Другие неорганические вещества	1,0-1,5	Жиры	1-5
		Нуклеиновые кислоты	1-2
		Углеводы	0,2-2,0
		Низкомолекулярные органические вещества	0,1-0,5

Неорганические вещества.

Вода необходима для осуществления жизненных процессов в клетке. Ее

основные функции следующие:

1. Универсальный растворитель.

2. Среда, в которой протекают биохимические реакции.

3. Определяет физиологические свойства клетки (ее упругость, объем).

4. Участвует в химических реакциях.

5. Поддерживает тепловое равновесие клетки и организма в целом благодаря

высокой теплоемкости и теплопроводности.

6. Основное средство для транспорта веществ. Минеральные вещества клетки

находятся в виде ионов. Наиболее важные из них катионы - это K+

, Na+

, Ca++

, Mg++

,

анионы - это Сl

–

, НСО3

–

, Н2РО4

–

.

Концентрация ионов в клетке и окружающей ее среде неодинаковая. Например, содержание калия в клетках в десятки раз выше, чем в межклеточном пространстве. Катионов натрия, наоборот, в 10 раз меньше в клетке, чем вне ее. Снижение концентрации К+ в клетке приводит к уменьшению в ней воды, количество которой возрастает в межклеточном пространстве тем больше, чем выше в межклеточной жидкости концентрация Na+. Уменьшение катионов натрия в межклеточном пространстве приводит к уменьшению в нем содержания воды. Неравномерное распределение ионов калия и натрия с наружной и

внутренней стороны мембран нервных и мышечных клеток обеспечивает возможность возникновения и распространения электрических импульсов. Анионы слабых кислот внутри клетки способствуют сохранению определенной концентрации водородных ионов (рН). В клетке поддерживается слабощелочная реакция (рН=7,2).