§ 1. Содержание химических элементов в организме. Макро- и микроэлементы
Микроэлементы. Химические элементы, массовая доля которых в живых организмах не превышает 0,01 %, относятся к микроэлементам. В состав этой группы входят такие металлы, как железо (Fe), цинк (Zn), медь (Сu), марганец (Мn), кобальт (Со), а также неметаллы фтор (F), йод (I) и др.
Микроэлементы необходимы живым организмам для осуществления важнейших биохимических и физиологических процессов. Они входят в состав многих ферментов, некоторых гормонов, витаминов и других биологически активных веществ. Например, железо и медь входят в состав ферментов, обеспечивающих клеточное дыхание, а кобальт — в состав витамина В12. Структурным компонентом гормона инсулина является цинк. Молекулы трийодтиронина и тироксина (важнейших гормонов щитовидной железы, регулирующих обмен веществ, рост и развитие организма) содержат атомы йода.
В организме взрослого человека содержится около 20 мг йода, из них не менее 60 % сосредоточено в щитовидной железе. Суточная потребность в йоде определяется возрастом человека, его физиологическим состоянием, массой тела и другими факторами. Для здорового взрослого человека она составляет 0,15 мг.
Интересно, что целебные свойства йода были известны за несколько тысяч лет до того, как был открыт этот химический элемент. В китайском кодексе 1567 г. до н. э. содержались рекомендации по применению морских водорослей, содержание йода в которых может достигать 1 %, для лечения заболеваний щитовидной железы.
Степень важности того или иного химического элемента для организма не определяется его массовой долей. Так, медь, содержание которой в живых организмах обычно не превышает 0,0002 %, и кобальт, массовая доля которого составляет менее 0,0001 %, абсолютно необходимы для процессов кроветворения у животных и синтеза хлорофилла у растений
Информация о содержании биологически важных микроэлементов в живых организмах и их функциях представлена в таблице 1.2.
Таблица 1.2. Биологически важные микроэлементы
|
Элемент |
Содержание, %1 |
Биологическая роль |
|
Железо (Fe) |
0,01 |
Входит в состав многих ферментов, гемоглобина и миоглобина. Участвует в процессах клеточного дыхания и фотосинтеза |
| *Хром (Cr) | 0,0001—0,005 | Участвует в регуляции сердечной деятельности и уровня глюкозы в крови, обеспечивает нормальное функционирование кровеносных сосудов* |
| *Кремний (Si) | 0,001 | Участвует в формировании костей и коллагена — основного белка соединительной ткани животных. Для растений является макроэлементом (содержание в растениях составляет 0,02–0,15 %), входит в состав клеточной стенки* |
|
*Бор (В) |
0,0001—0,001 |
Регулирует обмен углеводов и жиров, влияет на активность ряда ферментов. У растений стимулирует деление клеток и развитие плодов, входит в состав клеточной стенки* |
|
Цинк (Zn) |
0,0003—0,0005 |
Входит в состав инсулина и многих ферментов. Принимает участие в процессах синтеза гормонов растений |
|
Медь (Cu) |
0,0002 |
Участвует в процессах фотосинтеза и клеточного дыхания, необходима для синтеза хлорофилла и гемоглобина. Входит в состав гемоцианинов — дыхательных пигментов крови и гемолимфы некоторых беспозвоночных животных |
|
Фтор (F) |
0,0001 |
Входит в состав костной ткани и эмали зубов |
|
Йод (I) |
0,0001 |
Входит в состав гормонов щитовидной железы |
|
Марганец (Mn) |
менее 0,0001 |
Входит в состав или повышает активность ряда ферментов. Участвует в процессе фотосинтеза |
|
Кобальт (Co) |
менее 0,0001 |
Входит в состав витамина B12, участвует в процессах кроветворения. Необходим для синтеза хлорофилла |
|
*Молибден (Mo) |
менее 0,0001 |
Входит в состав некоторых ферментов, обеспечивает фиксацию атмосферного азота клубеньковыми бактериями* |
|
*Селен (Se) |
менее 0,0001 |
Регулирует обмен белков, нуклеиновых кислот и других органических веществ, обеспечивает протекание окислительно-восстановительных реакций. Входит в состав ряда ферментов, стимулирует синтез гормонов щитовидной железы* |
|
1 Содержание химических элементов приведено не для запоминания |
Неорганические вещества, их роль в клетке
Всякий организм содержит определенный набор химических элементов, количество которых неодинаково. Познакомимся на схеме с классификацией элементов.
Из схемы видно, что самое большое количество в клетке приходится на макроэлементы. Все они имеют огромное значение для нормальной работы организма. Макроэлементы представлены следующими химическими элементами: кислородом (75%), углеродом (15%), водородом (8%), азотом (3%). Они являются основой жизни на всей планете.
Микроэлементы в организме представлены в небольшом количестве. Однако, они также выполняют свою роль в организме. Микроэлементы входят в состав ферментов и гормонов, содержатся в тканях, принимают участие в процессах обмена веществ.
Все химические элементы составляют вещества, которые представлены двумя группами. Познакомимся с ними на схеме.
Остановимся подробнее на неорганических веществах.
В численном отношении первое место среди неорганических веществ клетки принадлежит воде. Ее содержание колеблется в зависимости от вида организма, условий его местообитания, типа клеток и их функционального состояния. В общем содержание воды в клетке составляет от 40% до 95%.
Причем с возрастом количество воды в клетках любого организма заметно снижается. Соответственно, чем выше функциональная активность клеток и организма в целом, тем больше содержание в них воды, и наоборот.
Наличие воды – обязательное условие жизненной активности клетки. Она составляет основную часть цитоплазмы, поддерживает ее структуру. Роль воды определяется ее физическими и химическими свойствами.
Рассмотрим основные свойства воды:
- Данное вещество считается хорошим растворителем. По отношению к воде все вещества делятся на две группы: гидрофильные и гидрофобные.
Гидрофильные вещества имеют хорошую растворимость, так как состоят из частиц, способных при растворении отделяться друг от друга. С такими соединениями вы знакомились в курсе химии 9 класса, их называют ионные.
К ним относят такие классы неорганических соединений как соли, щелочи, кислоты и некоторые другие вещества.
В растворе молекулы или ионы данных соединений имеют возможность быстро передвигаться, что обеспечивает их высокую реакционную способность. При этом вода выполняет в клетке роль среды, в которой осуществляются химические реакции.
Гидрофобные вещества плохо либо вообще не растворимы в воде. К ним относят липиды, нуклеиновые кислоты, кое-какие углеводы, а также белки.
- Вода как вещество, обладает физическими свойствами. Для нее характерна высокая теплоемкость, при существенном увеличении тепловой энергии происходит небольшое повышение ее температуры. Данное свойство воды способствует защите тканей живых организмов от перегревания или переохлаждения. Это проявляется, к примеру, в потоотделении у животных, при испарении у растений.
- Немаловажным свойством воды является ее высокая теплопроводность. Благодаря этому тепло равномерно распределяется по всему организму, а не сосредоточивается в одном месте. Таким образом, основной функцией воды в клетке считается поддержание оптимального теплового режима.
- Вода является основным источником кислорода и водорода, необходимых для протекания процессов фотосинтеза у растений.
- Еще одним свойством воды является поверхностное натяжение. Молекулы воды сцепляются между собой с определенной силой и создают на поверхности пленку. Данное свойство обеспечивает движение крови в организме человека и животных, а также минеральных веществ у растений. Как же это происходит? Вот представьте себе, что два человека тянут канат. Каждый тянет его в свою сторону. Так и здесь. Силы, которыми связаны молекулы воды, тянут поверхность в разные стороны. Благодаря этому и происходит транспорт веществ в живом организме.
Значительную роль в организме играет и еще одна группа неорганических веществ – минеральные соли.
Все минеральные вещества могут быть в виде ионов или твердом состоянии. К примеру, цитоплазма содержит соли кальция, фосфора, кремния. Эти элементы используются для формирования опорных структур клетки – раковины моллюсков, хитиновый покров членистоногих.
Хитиновый покров жука носорога
Минеральные вещества в организме распадаются на ионы: катионы и анионы. Они поддерживают кислотно-щелочной баланс цитоплазмы, обеспечивают тургор клеточных оболочек, оказывают влияние на возбудимость нервной и мышечной ткани, активируют ферменты.
Таблица “Свойства химического состава клетки”
Чтобы наглядно понять, какие химические элементы входят в состав клетки, мы внесли их в следующую таблицу:
|
Элементы |
% |
Значение |
|
Макроэлементы |
||
|
Кислород, углерод, водород, азот |
До 98 |
Содержатся во всех органических веществах и воде. |
|
Кальций |
2 – 3 |
Составной компонент оболочки у растений, в животном организме находится в составе костей и зубов, принимает активное участие в свёртываемости крови. |
|
Фосфор |
1 |
Содержится в нуклеиновых кислотах, ферментах, костной ткани и зубной эмали. |
|
Микроэлементы |
||
|
Сера |
0,2 – 0,3 |
Является основой белков, ферментов и витаминов. |
|
Калий |
0,2 – 0,3 |
Обеспечивает передачу нервных импульсов, активирует синтез белка, процессы фотосинтеза и роста. |
|
Хлор |
0,2 |
Один из компонентов желудочного сока, провокатор ферментов. |
|
Йод |
0,1 |
Принимает активное участие в обменных процессах, компонент гормона щитовидной железы. |
|
Натрий |
0,1 |
Обеспечивает передачу импульсов в нервной системе, поддерживает постоянное давление внутри клетки, провоцирует синтез гормонов. |
|
Магний |
0,07 |
Составной элемент хлорофилла, костной ткани и зубов, провоцирует синтез ДНК и процессы теплоотдачи. |
|
Железо |
0,01 |
Составная часть гемоглобина, хрусталика, роговицы, синтезирует хлорофилл. Транспортирует кислород по организму. |
|
Ультрамикроэлементы |
||
|
Медь |
< 0,01 |
Составная часть процессов кровообразования, фотосинтеза, ускоряет внутриклеточные процессы окисления. |
|
Марганец |
< 0,01 |
Активизирует фотосинтез, участвует в кровообразовании, обеспечивает высокую урожайность. |
|
Фтор |
< 0,01 |
Составная часть зубной эмали. |
|
Бор |
< 0,01 |
Регулирует рост растений. |
Вода и ее роль в клетке
Содержание воды в клетках различных тканей колеблется от 20% (в костной ткани) до 85% (в нервной ткани).
Молекула воды полярная (является диполем), что делает ее хорошим растворителем. Полярность и нелинейность молекулы воды определяется тем, что атомы водорода и кислорода, входящие в ее состав, различны по размерам и электроотрицательности.
Вода – хороший растворитель. Электростатическое притяжение между полярными молекулами воды и ионами сильнее, чем притяжение между катионом и анионом. В водном растворе ионы гидратируются.
Вещества, молекулы которых полярны и легко взаимодействуют с молекулами воды, называются гидрофильными. Вещества, молекулы которых неполярны и не могут растворяться в воде, называют гидрофобными.
В воде такие вещества взаимодействуют друг с другом, образуя комплексы таким образом, чтобы с водой соприкасалась как можно меньшая поверхность.
Молекулы воды способны образовывать водородные связи. Одна молекула может образовать водородные связи с 4 другими молекулами воды.
Способность молекул воды образовывать водородные связи обеспечивает ряд ее свойств:
- высокая удельная теплоемкость;
- вязкость и поверхностное натяжение;
- несжимаемость.
Удельная теплоемкость – количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 кг воды на 1°С, очень велика. Большое количество энергии тратится на разрыв водородных связей.
Водородные связи являются причиной вязкости воды, а также обеспечивают силы поверхностного натяжения: на поверхности воды из-за сильного притяжения ее молекул возникают силы сцепления, направленные внутрь воды.
Таблица 8 Свойства воды
| Свойства воды | Роль воды, определяемая этим свойством |
| Молекулы воды являются диполями, вода – полярное вещество | Вода – хороший растворитель |
| Вода несжимаема | Вода обеспечивает тургор клеток |
| Вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью | Вода участвует в теплорегуляции клетки |
| Вода обладает текучестью | Вода переносит растворенные в ней вещества |
Другие функции воды в клетке:
- Среда для протекания химических реакций
- Участник и продукт химических реакций
- Источник водорода и кислорода в фотосинтезе цианобактерий и эукариот
- Снижает силу трения в некоторых структурах
Неорганические соли и их роль в клетке
В большинстве клеток и тканей соли присутствуют в растворенном состоянии, т.е. в виде катионов и анионов. Некоторые ткани содержат нерастворимые соли в составе своего межклеточного вещества (например, костная ткань животных).
Основными катионами клеток являются К+, Na+, Ca2+, Mg2+, основными анионами – Cl-, HPO24-, H2PO4-, HCO-3.
Катионы и анионы распределены неравномерно между клеткой и внеклеточной средой, что является необходимым условием существования клетки. Так, содержание ионов калия существенно выше внутри клетки, а ионов натрия – во внеклеточной среде.
Таблица 9 Значение некоторых ионов в клетке
| Ионы натрия, калия и хлора | Участвуют в формировании нервных импульсов |
| Ионы калия, кальция, магния | Активируют ряд ферментов |
| Ионы кальция |
|
| Ионы магния | Входят в состав хлорофилла |
| Ионы железа Fe2+ | Входят в состав гемоглобина |
| Ионы цинка | Входят в состав гормона поджелудочной железы инсулина |
| Ионы иода | Входят в состав гормона щитовидной железы тироксина |
| Анионы HPO24-, H2PO4-, HCO-3 | Входят в состав буферных систем клетки, которые поддерживают рН на постоянном уровне |
| Анионы РО43- | Входят в состав ряда органических веществ: нуклеотидов, фосфолипидов и др. |
Неорганические вещества в составе клетки (Таблица)
Неорганические вещества, которые содержаться в клетке, можно разделить на 2 основные группы: вода и минеральные соли. Их особенности строения, функции и свойства даны в таблице ниже.
Таблица неорганические вещества в клетке
Неорганические вещества клетки
Особенности строения и свойств
Полярная молекула; хороший растворитель
Внутренняя среда клетки; среда для протекания биохимических реакций;
перемещение веществ, определенный объем и упругость клетки;
регулятор тепла и кислотности.
Положительно и отрицательно заряженные ионы (катионы и анионы).
Катионы К + , Na + , Са 2+ , Mg :+ , NH4 +
Обеспечивают постоянство химического состава внутриклеточной среды;
участвуют в образовании жизненно важных веществ (гормонов);
отвечают за проведение нервного импульса, обеспечивают рост и развитие клетки;
участвуют в активации ферментов и т.д.
Значение воды в клетке и организме
1. Вода является растворителем для полярных веществ. Большинство химических реакций в клетке протекает в водных растворах.
2. Неполярные вещества, а также неполярные участки молекул гидрофобны, то есть отталкиваются водой и притягиваются друг к другу. Такие взаимодействия играют важную роль в обеспечении стабильности мембран, а также многих белковых молекул, нуклеиновых кислот и ряда субклеточных структур.
3. Вода служит средой для транспорта различных веществ.
4. Вода обладает большой теплоемкостью за счет водородных связей. Это сводит к минимуму происходящие в ней температурные изменения. Благодаря этому биохимические процессы протекают в меньшем интервале температур и с более постоянной скоростью.
5. Вода обладает большой теплотой испарения, то есть испарение сопровождается охлаждением, таким образом вода участвует в терморегуляции организма.
6. Играет важную роль в осмотическом поступлении веществ в клетку и организм и в поддержании тургора.
7. Биологическое значение воды определяется и тем, что она участвует во многих реакциях метаболизма (все реакции гидролиза, выделение кислорода в процессе фотосинтеза).
8. В клетках и тканях различают две формы воды: свободную и связанную. Свободная обладает достаточной подвижностью и участвует в основном в транспорте веществ в организме. Связанная может формировать гидратные оболочки ионов н молекул, образовывать коллоидные растворы белков, капиллярно связываться со стенками сосудов.
_______________
Источник информации:
1. Биология в таблицах и схемах / Спб. — 2004.
2. Общая биология / Левитин М. Г. — 2005.
Источник
Нуклеиновые кислоты и их роль в клетке
Нуклеиновые кислоты были открыты в конце XIX века Мишером. Их структура была изучена уже в ХХ веке. Расшифровка структуры ДНК связана с именами Уотсона и Крика (1953).
Различают дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК) кислоты. Мономерами нуклеиновых кислот (НК) являются нуклеотиды. В состав каждого нуклеотида входят азотистое основание, пентоза, остаток фосфорной кислоты.
Азотистые основания разделяются на две группы – производные пурина и производные пиримидина. К пуриновым азотистым основаниям относятся аденин и гуанин, к пиримидиновым принадлежат тимин, цитозин и урацил.
Пентозы (пятиуглеродные моносахариды) представлены рибозой и дезоксирибозой.
Соединение нуклеотидов в цепь происходит благодаря эфирным связям, которые образуются между остатками пентоз и фосфорной кислоты. Таким образом, формируется сахарно-фосфорный скелет молекулы (рис. 14).
Таблица 12 Сравнительная характеристика ДНК и РНК
| Признак | ДНК | РНК |
| Локализация в клетке | Ядро, митохондрии, хлоропласты | Ядро, митохондрии, хлоропласты, цитоплазма, рибосомы |
| Локализация в ядре | Хромосомы | Ядрышко |
| Вид молекулы | Двойная правозакрученная спираль (две полинуклеотидные цепи, соединенные водородными связями) | Одна полинуклеотидная цепь |
| Мономеры | Дезоксирибонуклеотиды | Рибонуклеотиды |
| Строение мономера | ||
| Пуриновые азотистые основания | Аденин, гуанин | Аденин, гуанин |
| Пиримидиновые азотистые основания | Тимин, цитозин | Урацил, цитозин |
| Пентоза | Дезоксирибоза | Рибоза |
| Остаток фосфорной кислоты | имеется | имеется |
| Свойства | Стабильность, способность к самоудвоению | Лабильность |
| Функции |
|
Различны для разных видов РНК
|
Двойная спираль ДНК образуется благодаря наличию водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями разных цепей (рис. 14).
Комплементарными являются такие азотистые основания, пространственная конфигурация которых позволяет образовывать им между собой водородные связи.
Комплементарную пару образуют одно пуриновое и одно пиримидиновое основания.
Комплементарные пары
- аденин – тимин
- тимин – аденин
- гуанин – цитозин
- цитозин – гуанин
- аденин – урацил (при образовании и-РНК)
Между тимином и аденином образуется две, а между гуанином и цитозином – три водородные связи.
Рисунок 14 – Структура РНК и ДНК
Липиды и углеводы
Органические соединения составляют около 20 — 30% массы живых клеток. К ним относятся биологические полимеры – белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды, а также липиды, гормоны, пигменты, АТФ и др.
Липиды (жиры) и липоиды являются обязательными компонентами всех клеток. Содержание жиров в клетке колеблется от 5 до 15% массы сухого вещества, а в клетках подкожной жировой клетчатки – до 90%. Липиды представляют собой сложные эфиры высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина, а липоиды – жирных кислот с другими спиртами. Эти соединения нерастворимы в воде (гидрофобны). Липиды могут образовывать сложные комплексы с белками (липопротеины), углеводами (гликолипиды), остатками фосфорной кислоты (фосфолипиды) и др.
Функции жиров:
- строительная – жиры составляют основу биологических мембран;
- энергетическая – жиры являются источником энергии;
- запасающая – жиры откладываются в жировой ткани животных и в плодах и семенах растений и являются запасным источником энергии;
- источник воды – при окислении жиров выделяется вода;
- защитная – скопления жира выполняют теплоизоляционную и механическую защиту органов.
Углеводы – обязательный химический компонент клеток. В растительных клетках их содержание достигает 90% сухой массы (крахмал в клубнях картофеля), а в животных – 5% (гликоген в клетках печени). В состав молекул углеводов входят углерод, водород и кислород.
Все углеводы подразделяют на моно-, ди- и полисахариды. Моносахариды чаще содержат пять (пентозы) или шесть (гексозы) атомов углерода. Пентозы (рибоза и дезоксирибоза) входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ. Гексозы (глюкоза и фруктоза) постоянно присутствуют в клетках плодов растений, придавая им сладкий вкус. Глюкоза содержится в крови и служит источником энергии для клеток и тканей животных. Дисахариды объединяют в одной молекуле два моносахарида. Пищевой сахар (сахароза) состоит из молекул глюкозы и фруктозы, молочный сахар (лактоза) включает глюкозу и галактозу. Все моно- и дисахариды хорошо растворимы в воде и имеют сладкий вкус. Молекулы полисахаридов образуются в результате поликонденсации моносахаридов. Мономером полисахаридов – крахмала, гликогена, целлюлозы (клетчатки) является глюкоза. Полисахариды практически нерастворимы в воде и не обладают сладким вкусом. Основные полисахариды – крахмал (в растительных клетках) и гликоген (в клетках животных) откладываются в виде включений и служат запасными энергетическими веществами. Целлюлоза образует стенку растительных клеток и выполняет защитную функцию.
Углеводы образуются в растениях в процессе фотосинтеза и могут использоваться в дальнейшем для биосинтеза аминокислот, жирных кислот и других соединений.
Углеводы выполняют четыре основные функции:
- строительную – образуют стенки растительных клеток;
- энергетическую – углеводы являются основным источником энергии;
- запасающую – углеводы откладываются в клетках в виде гликогена или крахмала и являются запасным источником энергии;
- защитную – целлюлоза в стенках клеток растений.
Читайте: Развитие человеческого организма #45
Звездообразование и происхождение элементов
Позже, когда образовались звезды, их ядра синтезировали самые тяжелые элементы в процессе ядерного синтеза. Таким образом, возникла обычная материя, из которой образованы все известные объекты во Вселенной, в том числе и живые существа.
Однако в настоящее время ученые считают, что Вселенная не полностью состоит из обычного вещества. Существующая плотность этого вещества не объясняет многие космологические наблюдения, такие как расширение Вселенной и скорость звезд в галактиках.
Звезды движутся быстрее, чем предсказывает плотность обычного вещества, поэтому постулируется существование невидимой материи, которая ответственна за это. Это о темная материя.
Также постулируется существование третьего класса материи, связанного с тем, что известно как темная энергия. Помните, что материя и энергия эквивалентны, согласно тому, что указал Эйнштейн.
То, что мы опишем дальше, относится исключительно к обычной материи, из которой мы сделаны, которая имеет массу и другие общие характеристики, а также многие очень специфические характеристики, в зависимости от типа материи.
Роль макроэлементов в организме человека
Макроэлементы в организме человека играют чрезвычайно важную роль. Без достаточного присутствия калия нарушатся процессы свертывания крови. Без элемента калия невозможна работа сердечной мышцы, возможна остановка сердца.
Макроэлемент хлор чрезвычайно важен в поддержании кислотно-основного баланса крови (pH крови) и клеток. Благодаря натрию также происходят процессы возбуждения клетки, передача импульсов. Фосфор – важнейший элемент клеточных мембран. Он регулирует кальциевый обмен в организме.
Кальций – строительный материал костей. Без кальция невозможно мышечное сокращение. При недостатке его возникают мышечные спазмы, особенно, в ночное время. Кальций влияет на проницаемость сосудов. Магний – важнейший элемент многих физиологических процессов. При его недостатке возникают мышечные спазмы, нарушения в нормальной работе нервной системы.
Плазма
Плазма — это вещество в газообразном состоянии, также ионизированное. Ранее уже упоминалось, что, как правило, вещество находится в нейтральном состоянии, но в случае плазмы один или несколько электронов отделились от атома и покинули его с чистым зарядом.
Хотя плазма — наименее известное из состояний материи, правда в том, что она изобилует во Вселенной. Например, плазма существует во внешней атмосфере Земли, а также на Солнце и других звездах.
В лаборатории можно создать плазму, нагревая газ до тех пор, пока электроны не отделятся от атомов, или путем бомбардировки газа излучением высокой энергии.
Особенности строения, схема основных частей
Живые организмы, имеющие клеточное строение, делятся на:
- прокариоты (доядерные) — бактерии и архебактерии;
- эукариоты (ядерные) — растения, животные, грибы.
Рисунок 1.
Особенности строения прокариот
Появились около 4 млрд лет назад. Обитают в воде, почве, воздухе, а также во внутренних и внешних тканях животных, растений. Прокариоты жизнеспособны даже при температуре 70 °C (например, обитают в горячих источниках) и в воде с высоким содержанием соли (галобактерии живут при солености свыше 30 ‰).
В прокариотах:
- клеточная стенка образована полисахаридами — пектином и муреином;
- наследственная информация сосредоточена в нуклеоиде.
Особенности строения эукариот
Снаружи все ядерные клетки покрыты тонкой мембраной, которая:
- защищает внутренние структуры;
- обеспечивает связь клеток между собой и с внешней средой.
Важнейшая часть эукариот — ядро:
- обычно располагается в центре клетки;
- содержит одно или несколько ядрышек;
- имеет хромосомы — набор генов с наследственной информацией, видимы только во время деления ядра.
Бесцветная полужидкая цитоплазма:
- заполняет пространство между мембраной и ядром;
- содержит другие органоиды и запасные питательные вещества.
Ядерные клетки всех организмов имеют общие черты, что свидетельствует о единстве их происхождения.
Однако есть и отличия (см. Рисунок 2). Поэтому в зависимости от строения клеток ядерные организмы делят на три царства: Растений, Животных и Грибов.
Рисунок 2.
Например, мембрана окружена плотной углеводной оболочкой:
- у растений — из целлюлозы;
- у грибов — из хитина.
Животная клетка имеет только клеточную мембрану, без оболочки.
Цитоплазма растительных клеток содержит пластиды. Они могут быть разного цвета, а в листьях — зеленые (хлоропласты), что обусловлено наличием хлорофилла. Он помогает клеткам растений улавливать солнечную энергию и синтезировать органические вещества (процесс фотосинтеза). Этими веществами питаются животные и грибы, которые пластид не имеют.
Эукариоты имеют в клетках запас питательных веществ:
- у растений — крахмал;
- у животных и грибов — гликоген.
Органические и неорганические вещества. Органические вещества
Органические соединения отличаются от неорганических, прежде всего, своим составом. Если неорганические вещества могут быть образованы любыми элементами Периодической системы, то в состав органических должны непременно входить атомы C и H. Такие соединения называют углеводородами (CH4 – метан, C6H6 – бензол). Углеводородное сырье (нефть и газ) приносит человечеству огромную пользу. Однако и распри вызывает нешуточные.
Производные углеводородов содержат в своем составе еще и атомы O и N. Представители кислородсодержащих органических соединений – спирты и изомерные им простые эфиры (C2H5OH и CH3-O-CH3), альдегиды и их изомеры – кетоны (CH3CH2CHO и CH3COCH3), карбоновые кислоты и сложные эфиры (CH3-COOH и HCOOCH3). К последним принадлежат также жиры и воски. Углеводы – тоже кислородсодержащие соединения.
Азотсодержащими называют амины (CH3-NH2), аминокислоты(NH2-CH2-COOH) и их межклассовые изомеры – нитросоединения (CH3-CH2-NO2), а также белки. Гетероциклические соединения бывают кислород-, азот- серсодержащими.
Почему же ученые объединили вещества растительные и животные в одну группу – органические соединения и в чем их отличие от неорганических? Одного четкого критерия, позволяющего разделить органические и неорганические вещества, нет. Рассмотрим ряд признаков, объединяющих органические соединения.
- Состав (построены из атомов C, H, O, N, реже P и S).
- Строение (связи С- Н и С – С обязательны, они образуют разной длины цепи и циклы);
- Свойства (все органические соединения горючи, образуют при горении СО2 и H2O).
Среди органических веществ много полимеров природного (белки, полисахариды, натуральный каучук и др.), искусственного (вискоза) и синтетического (пластмассы, синтетические каучуки, полиэстер и другие) происхождения. Они обладают большой молекулярной массой и более сложным, по сравнению с неорганическими веществами, строением.
Наконец, органических веществ насчитывают более 25 миллионов.
Это лишь поверхностный взгляд на органические и неорганические вещества. О каждой из этих групп написан не один десяток научных трудов, статей и учебников.
