Химическая организация клетки
Химическая организация клетки — совокупность всех веществ, входящих в состав клетки. В состав клетки входит большое количество химических элементов Периодической системы, из которых 86 постоянно присутствуют, 25 необходимы для нормальной жизнедеятельности организма, а 16—18 из них абсолютно необходимы[1][2].
вещества | ||||
|---|---|---|---|---|
| Вода 70—80 % | Минеральные соли 1—1,5 % | Белки 10—20% | Липиды 1—5% | Углеводы 0,2—2% |
| Нуклеиновые кислоты 1—2% | АТФ 0,1—0,5% | БАВ | ||
Химические элементы
Органогены (биоэлементы)
Органогены — химические элементы, входящие в состав всех органических соединений и составляющие около 98% массы клетки[1].
| Элемент | % содержание | Функция |
|---|---|---|
| Кислород | 65—70 | Входит в состав большинства органических веществ клетки. Образуется в ходе фотосинтеза при фотолизе воды. Для аэробных организмов служит окислителем в ходе клеточного дыхания, обеспечивая клетки энергией. В наибольших количествах в живых клетках содержится в составе воды. |
| Углерод | 15—18 | Входит в состав всех органических веществ; скелет из атомов углерода составляет их основу. Кроме того, в виде CO2 фиксируется в процессе фотосинтеза и выделяется в ходе дыхания, в виде CO (в низких концентрациях) участвует в регуляции клеточных функций, в виде CaCO3 входит в состав минеральных скелетов. |
| Водород | 8—15 | Входит в состав всех органических веществ клетки. В наибольших количествах содержится в составе воды. Некоторые бактерии окисляют молекулярный водород для получения энергии. |
| Азот | 2—3 | Входит в состав аминокислот, белков (в том числе ферментов и гемоглобина), нуклеиновых кислот, хлорофилла, некоторых витаминов. |
Макроэлементы
Элементы, представленные в клетке в меньшем количестве — десятые и сотые доли процента[1].
| Элемент | % содержание | Функция |
|---|---|---|
| Кальций | 0,04—2,00 | Содержится в мембране клетки, межклеточном веществе и костях. Участвует в регуляции внутриклеточных процессов, поддержания мембранного потенциала, передаче нервных импульсов, необходим для мышечного сокращения и экзоцитоза, участвует в свертывании крови. Нерастворимые соли кальция участвуют в формировании костей и зубов позвоночных и минеральных скелетов беспозвоночных. |
| Фосфор | 0,2—1,0 | Входит в состав АТФ в виде остатка фосфорной кислоты (PO43-). Содержится в костной ткани и зубной эмали (в виде минеральных солей), а также присутствует в цитоплазме и межклеточных жидкостях (в виде фосфат-ионов). |
| Алюминий | 0,01-0,02 | Снижает активность ряда ферментов (щелочной фосфатазы, лактатдегидрогеназы, каталазы и др.); также участвует в регуляции функций нервной системы |
| Железо | 0,15-0,2 | Входит в состав гемоглобина крови, повышает тонус организма и потенцию. Необходимо для нормального функционирования иммунной системы |
| Йод | 0,01 | Входит в состав гормонов щитовидной железы (тироксина, трийодтиронина). |
| Калий | 0,15—0,4 | Участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, регуляции сокращения сердечной мышцы. Содержится в межклеточных веществах. Участвует в фотосинтезе. |
| Сера | 0,15—0,2 | Содержится в некоторых аминокислотах, ферментах, тиамине. В небольших количествах присутствует в виде сульфат-иона в цитоплазме клеток и межклеточных жидкостях. |
| Хлор | 0,05—0,1 | Участвует в формировании осмотического потенциала плазмы крови и других жидкостей в виде аниона. Содержится в желудочном соке. |
| Натрий | 0,02—0,03 | Участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, процессах осморегуляции(в том числе в работе почек у человека) и создании буферной системы крови. |
| Магний | 0,02—0,03 | Кофактор многих ферментов, участвующих в энергетическом обмене и синтезе ДНК; поддерживает целостность рибосом и митохондрий, входит в состав хлорофилла. В животных клетках необходим для функционирования мышечных и костных систем. |
Микроэлементы
К микроэлементам, составляющим от 0,001 % до 0,000001 % массы тела живых существ, относят рубидий, кадмий, барий, олово, свинец (необходим для усваивания железа), ванадий, германий, кобальт (витамин В12), марганец, никель, рутений, селен, фтор (зубная эмаль), медь, хром, галлий, цинк, молибден (участвует в связывании атмосферного азота), бор (влияет на ростковые процессы у растений), а также - кремний и стронций.
Ультрамикроэлементы
Ультрамикроэлементы составляют менее 0,000001 % в организмах живых существ, к ним относят золото, серебро, которые оказывают бактерицидное воздействие, ртуть, подавляющую обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты. Также к ультрамикроэлементам относят селен, мышьяк, платину и цезий, бериллий, радий, уран, палладий, ниобий, ксенон, аргон, криптон, гелий, неон, полоний, радон, актиний, таллий, торий, иридий, и некоторые другие. Функции ультрамикроэлементов ещё малопонятны.
Вода
Вода является универсальным растворителем органических и неорганических веществ; она служит резервуаром для всех биохимических реакций клетки. При участии воды происходит теплорегуляция[3][4].
См. также
Примечания
- Билич, 2009, с. 20.
- Грин, 1993, с. 105.
- Билич, 2009, с. 21.
- Грин, 1993, с. 108.
Литература
- Билич Г. Л., Крыжановский В. А. Биология. Полный курс: В 4 т. — издание 5-е, дополненное и переработанное. — Оникс, 2009. — С. 20. — 864 с. — ISBN 978-5-488-02311-6.
- Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: в 3т. — Мир, 1993. — Т. 1. — С. 105—112. — 456 с. — ISBN 5-03-003685-7.