Неорганические соединения клетки. Углеводы

Клетки разных организмов обладают сходным химическим составом. По содержанию в клетке можно выделить три группы элементов.

В первую группу входят кислород, углерод, водород и азот. На их долю приходится почти 98% всего состава клетки.

Во вторую группу входят калий, натрий, кальций, сера, фосфор, магний, железо, хлор. Их содержание в клетке составляет десятые и сотые доли процента. Элементы этих двух групп относят к макроэлементам (от греч. макрос – большой).

Остальные элементы, представленные в клетке сотыми и тысячными долями процента, входят в третью группу. Это микроэлементы (от греч. микро – малый). Недостаток какого-либо элемента может привести к заболеванию и даже гибели организма, так как каждый элемент играет определенную роль. Макроэлементы первой группы составляют основу биополимеров – белков, углеводов, нуклеиновых кислот, липидов, без которых жизнь невозможна. Сера входит в состав некоторых белков, фосфор – в состав нуклеиновых кислот, железо – в состав гемоглобина, а магний – в состав хлорофилла. Кальций играет важную роль в обмене веществ.

Часть химических элементов, содержащихся в клетке, входит в состав неорганических веществ – минеральных солей и воды. Минеральные соли находятся в клетке, как правило, в виде катионов (К⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺) и анионов (HPO^2-/4, H₂PO^-/4, СI^-, НСО₃).

Вода играет огромную роль в живой природе. Без воды жизнь невозможна. Она составляет значительную массу большинства клеток. Много воды содержится в клетках мозга и эмбрионов человека: воды более 80%; в клетках жировой ткани – всего 40%. К старости содержание воды в клетках снижается. Человек, потерявший 20% воды, погибает. Вода участвует в теплорегуляции, которая обусловлена высокой теплоемкостью воды. Водородные связи обеспечивают соединение молекул воды. При нагревании воды значительная часть энергии расходуется на разрыв водородных связей, что и определяет ее высокую теплоемкость. Вода – хороший растворитель. Благодаря полярности ее молекулы взаимодействуют с положительно и отрицательно заряженными ионами, способствуя тем самым растворению вещества. По отношению к воде все вещества клетки делятся на гидрофильные и гидрофобные. Гидрофильными (от греч. гидро – вода и филео – люблю) называют вещества, которые растворяются в воде. К ним относят соли и сахара.

Гидрофобными (от греч. гидро – вода и фобос – страх) называют вещества, нерастворимые в воде. К ним относят, например, липиды. Вода играет большую роль в химических реакциях, растворяет ненужные организму продукты обмена веществ и тем самым способствует выводу их из организма. Вода в клетке придает ей упругость. Вода способствует перемещению различных веществ внутри клетки или из клетки в клетку.

Углеводы – это химические соединения, в состав которых входят атомы углерода, кислорода и водорода. Их общая формула С_m(H₂O)_n, они делятся на простые и сложные углеводы.

Простые углеводы называют моносахаридами. В зависимости от числа атомов углерода различают: триозы (3С); тетрозы (4С); пентоза (5С); гексозы (6С); гептозы (7С).

В природе наиболее широко распространены пентозы и гексозы. Важнейшие из пентоз – дезоксирибоза и рибоза, входящие в состав ДНК, РНК и АТФ; из гексоз наиболее распространены глюкоза, фруктоза и галактоза.

Сложными называют углеводы, молекулы которых при гидролизе распадаются с образованием простых углеводов. Среди сложных углеводов различают дисахариды (мальтоза – солодовый сахар, молочный сахар – лактоза, свекловичный сахар) и полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин). Крахмал – углевод растений, гликоген – у животных и человека, целлюлоза – структурный углевод клеточных стенок растений.

Функции углеводов:

1. Энергетическая. Углеводы – основные источники энергии в животном организме.

2. Запасающая функция – накопление крахмала клетками растений и гликогена клетками животных, которые играют роль источников глюкозы.

3. Структурная. Углеводы входят в состав клеточных мембран и клеточных стенок.

4. Защитная. Слизи, выделяемые различными железами, богаты углеводами и их производными. Они предохраняют пищевод, кишечник, желудок и др. органы от механических повреждений, препятствуют проникновению в организм бактерий и вирусов.