Хімічний склад клітини

Живі організми містять майже всі відомі в природі хімічні елементи. Одні з них виявлені в усіх організмів без винятку, інші – лише в окремих або трапляються зрідка. Хімічний склад живих організмів відносно сталий. У найбільшій кількості в них наявні чотири хімічні елементи: гідроген, карбон, нітроген і оксисен. Їхня частка у хімічному складі клітини становить майже 98 %, і вони належать до мікроелементів. До мікроелементів належать фосфор, хлор, кальцій, магній, натрій і ферум, їхня сумарна частка становить до 1,9 %. Понад 50 % хімічних елементів відносять до мікроелементів (йод, кобальт, манган, купрум, молібден, цинк), їхній вміст у клітині – від 10^-12 до 10^-3 %. Ще менше у клітині ультрамікроелементів: плюмбуму, брому, аргентуму, ауруму, та ін, їхній вміст у клітині 0,1 %. Хімічні елементи, що містяться в клітині, входять до складу органічних та неорганічних сполук або перебувають у вигляді іонів.

Основним елементом клітини є вода. Вміст води в більшості живих організмів становить 60 – 70 %, а в деяких до 98 %. Вода має унікальні хімічні та фізичні властивості. Молекула води складається з двох атомів гідрогену, які пов’язані міцним ковалентним зв’язком з атомом оксисену. Молекула води електронейтральна, бо на її різних полюсах розташовані позитивний та негативний електричні заряди.

Залежно від того, розчиняються певні сполуки у воді чи ні, їх умовно поділяють на гідрофільні, або полярні, та гідрофобні, або неполярні. До гідрофільних сполук, здатних розчинятись у воді, належить більшість солей, спиртів, кислот, які здатні іонізуватися під час взаємодії нею. Гідрофобні сполуки (майже всі жири, деякі білки та ін.), які не взаємодіють з водою, тому в ній не розчиняються.

Коли вода перебуває у рідкому стані, її молекули безперервно рухаються і водневі зв’язки постійно то розриваються, то виникають знову. Ось чому вода становить собою не в’язку, а текучу рідину.

Вода визначає фізичні властивості клітин – їхній об’єм, внутрішньоклітинний тиск (тургор).

Вода формує водяну оболонку навколо деяких сполук (наприклад білків), що перешкоджає їхній взаємодії. Таку воду називають зв’язаною (структурованою), її частка – 4-5 % загальної кількості в організмі. Інша частка води (95-96 %) має назву вільної: вона є універсальним розчинником.

Вода як універсальний розчинник відіграє надзвичайно важливу роль у живих організмах, оскільки більшість біохімічних реакцій відбувається у водних розчинах. З водою пов’язана регуляція теплового режиму організмів. Їй притаманна велика теплоємність, тобто здатність поглинати тепло за незначних змін власної температури. Завдяки цьому вода запобігає різким змінам температури в клітинах і в організмі в цілому за значним їїколивань у навколишньому середовищі. Під час випаровування води організми витрачають багато тепла. Так вони захищають себе від перегрівання. Завдяки високій теплопроводності, вода забезпечує рівномірний розподіл теплоти між тканинами організму, циркулюючи по порожнинах органів і тіла.

Важливе біологічне значення для функціонування організмів має і те, що вода під впливом розчинених у ній речовин може змінювати у ній речовин може змінювати свої властивості, зокрема температуру замерзання і кипіння. Так, із настанням зими у клітинах морозостійкості рослин і холоднокровних тварин підвищується концентрація розчинних вуглеводнів та інших сполук (наприклад, гліцерину). Це перешкоджає переходу води в організмах у кристалічний стан і таким чином їхній загибелі.

Для підтримання процесів життєдіяльності окремих клітин і організму в цілому важливе значення мають солі неорганічних (мінеральних сполук). У живих організмах вони розчинені у воді (у вигляді іонів) або перебувають у вигляді твердих сполук.

Іони утворені катіонами металів (калію, кальцію, натрію, магнію) й аніонами кислот (соляної – СІ^-, сірчаної –H₂SO₄^-, вугільної – НСО₃^-). Різна концентрація К⁺ і Na⁺ поза клітинами та всередині них спричинює виникнення різниці електричних потенціалів на зовнішній і внутрішній поверхнях мембранах, що зумовлює передачу збудження по нервах або у м’язах, а також забезпечує транспорт речовин у клітину. Регуляторну функцію та активацію багатьох ферментів здійснюють іони Ca⁺² і Mg⁺². Сполуки кальцію та фосфору відкладаються у кістках, надаючи їм міцності.

Важливі функції виконують також неорганічні кислоти. Так, хлоридна кислота створює кисле середовище в шлунку хребетних тварин і людини, забезпечуючи цим активність ферментів шлункового соку. Залишки сульфатної кислоти, приєднуючись до нерозчинних у воді сполук, забезпечують їхню розчинність.

Загальний вміст неорганічних речовин у клітинах різних типів варіює в межах від одного до декількох відсотків.

Дата добавления: 2015-05-24