Органические соединения клетки

Органические соединения составляют в среднем 20-30% массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры – белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, а также жиры и ряд небольших молекул – гормонов, пигментов, АТФ и многие другие.

В различные типы клеток входит неодинаковое количество органических соединений. В растительных клетках преобладают сложные углеводы – полисахариды, в животных – больше белков и жиров. Тем не менее, каждая из групп органических веществ в любом типе клеток выполняет сходные функции.

Углеводы – широко распространены в живых клетках. В состав молекулы углеводов входит углерод, водород и кислород.

Углеводы выполняют ряд функций:

• энергетическая – углеводы служат источником энергии в растительных и животных клетках (1 грамм = 17,6 кДж);
• структурная – клеточная стенка у растений почти полностью состоит из полисахарида целлюлозы;
• запасающая – крахмал служит запасным продуктом растений. Он накапливается в процессе фотосинтеза в вегетационный период и у ряда растений откладывается в клубнях, луковицах и т. д. В животных клетках эту роль выполняет гликоген, откладывающийся преимущественно в печени.

Липиды – жиры, жироподобные вещества:

• входят в состав всех плазматических мембран.
• выполняют в клетке энергетическую роль (1 г = 37,6 кДж);
• активно участвуют в процессах метаболизма и размножения клетки;
• могут накапливаться в клетках и служить запасом энергии;
• характеризуются растворимостью в органических растворителях и нерастворимостью в воде;
• различают растительные жиры, имеющие при комнатной температуре жидкую консистенцию, и животные – твердую.

Белки – обязательная составная часть всех клеток. В состав этих биополимеров входят 20 типов мономеров. Такими мономерами являются аминокислоты. Образование линейных молекул белков происходит в результате соединения аминокислот друг с другом. Карбоксильная группа одной аминокислоты сближается с аминогруппой другой, и при отщеплении молекулы воды между аминокислотными остатками возникает прочная ковалентная связь, называемая пептидной. Соединение, состоящее из большого числа аминокислот, называется полипептидом. Каждый белок по составу является полипептидом.

Функции белков:

• структурная;
• каталитическая;
• сократительная (белки актин и миозин в мышечных волокнах);
• транспортная (гемоглобин);
• регуляторная (инсулин);
• сигнальная;
• защитная;
• энергетическая (1 г = 17,2 кДж).

Нуклеиновые кислоты. В клетках имеются два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Нуклеиновые кислоты выполняют в клетке важнейшие биологические функции. В ДНК хранится наследственная информация обо всех свойствах клетки и организма в целом. Различные виды РНК принимают участие в реализации наследственной информации через синтез белка.

Ферменты – выполняют роль катализаторов, это вещества белковой природы, они ускоряют химические реакции, протекающие в клетке, в десятки и сотни тысяч раз. Каталитическую активность фермента обусловливает не вся его молекула, а только небольшой ее участок – активный центр, действие которого очень специфично. В одной молекуле фермента может быть несколько активных центров.

Витамины – биологически активные низкомолекулярные органические вещества – участвуют в обмене веществ и преобразовании энергии в большинстве случаев как компоненты ферментов.

Суточная потребность человека в витаминах составляет миллиграммы, и даже микрограммы. Известно более 20 различных витаминов.

Источником витаминов для человека являются продукты питания, в основном растительного происхождения, в некоторых случаях – и животного (витамин D, A). Некоторые витамины синтезируются в организме человека.

Недостаток витаминов вызывает заболевание – гиповитаминоз, полное их отсутствие – авитаминоз, а излишек – гипервитаминоз.

Гормоны – вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции и некоторыми нервными клетками – нейрогормонами. Гормоны способны включаться в биохимические реакции, регулируя процессы метаболизма (обмена веществ и энергии).