Минеральные соли и кислоты

Большая часть минеральных солей находится в диссоциированном состоянии в виде ионов. Наиболее важные из них катионы - это К⁺, Na⁺, Mg²⁺, NH₄⁺; анионы СI^-, HPO₄^2-, HCO₃^-, H₂PO₄^-, NO₃^- . Концентрация ионов в клетке и окружающей ее среде неодинаковая. Например, содержание калия в клетках в десятки раз выше, чем в межклеточном пространстве. Катионов натрия, наоборот, меньше в клетке, чем вне ее. Снижение концентрации ионов К в клетке приводит к уменьшению в ней воды, количество которой возрастает в межклеточном пространстве тем больше, чем выше в межклеточной жидкости концентрация Na⁺. Уменьшение катионов натрия в межклеточном пространстве приводит к уменьшению в нем содержания воды. Неравномерное распределение ионов калия и натрия с наружной и внутренней стороны мембран нервных и мышечных клеток обеспечивает возможность возникновения и распространения электрических импульсов. (рН=7,2).

Функции минеральных солей:

Буфферность межклеточной жидкости ( кислотно-щелочное равновесие плазмы, за счет поддержания определенной концентрации ионов водорода, обеспечивающей слабощелочную рН=7,2 при участии фосфатной и бикарбонатной систем)
Постоянное осмотическое давление (7,6 атм.)
Активация ферментов.
Источник строительного материала для синтеза органических соединений (например, остаток РО₄^3- образует макроэргические связи АТФ, влияет на физиологическую активность белков и ферментов; Cl^- в процессе пищеварения).
Обеспечивают раздражимость (К⁺, Na⁺, Са⁺²).
Обеспечивают сцепление клеток в многоклеточном организме (Са²⁺).
Нерастворимые соли Са₃(РО₄)₂ входит в состав межклеточного вещества костной ткани, раковин моллюсков, обеспечивая защиту и прочность.

Органические соединения в клетке

Большинство органических соединений - полимеры, состоят из повторяющихся элементов - мономеров. Регулярными биополимерами называются вещества, состоящие из одинаковых мономеров; нерегулярные - состоящие из разных мономеров. К органическим полимерным молекулам относят белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.

Белки

Белки - линейные нерегулярные биополимеры, определяющие структуру и жизнедеятельность клетки и организма в целом. Структурной единицей, мономером является аминокислота. В образовании белков принимают участие 20 аминокислот. В состав аминокислот входят: NH₂ - аминокислотная группа, обладающая основными свойствами; СООН - карбоксильная группа, имеет кислотные свойства. Аминокислоты отличаются друг от друга своими радикалами - R. Аминокислоты - амфотерные соединения, соединяющиеся друг с другом в молекуле белка с помощью пептидных связей.

Белки бывают простые и сложные. Простые состоят из аминокислот, например, альбумины, глобулины, фибриноген, миозин и др. В состав сложных белков, кроме аминокислот, входят и другие органические соединения, например, жиры, углеводы, образуя липопротеиды, гликопротеиды и другие.

Структура белков может быть первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белка (рис1).

Рис.1. Различные структуры молекул белка: 1-первичная, 2 - вторичная, 3 - третичная, 4 - четвертичная (на примере гемоглобина крови).

Первичная структура - это последовательность аминокислот соединенных пептидными связями в полипептидной цепи (например, инсулин).

Вторичная структура - белки первичной структуры могут с помощью водородных связей соединяться в спираль, складку в виде гармошки и образовывать вторичную структуру (например, кератин, белок шерсти, ногтей, клюва, перьев, рогов; фиброин у шелкопряда при завивке коконов; коллаген в сухожилиях).

Третичная структура - полипептидные цепи, скручиваясь определенным образом в компактную структуру, образуют глобулу. Большинство белков имеют третичную структуру, участвуют ионные, водородные, дисульфидные (S-S.связи), гидрофобные связи. Аминокислоты активны только на поверхности глобулы.

Четвертичная структура - белки, имеющие глобулярную структуру, объединяются вместе за счет гидрофобных, водородных, ионных связей при участии неорганических компонентов и формируют четвертичную структуру (например, гемоглобин). Замена одной аминокислоты приводит к изменению свойств белка.

Свойства белков

Водорастворимость
Большой поверхностный заряд
Буферные свойства (белки плазмы крови)
Де- и ренатурация. При воздействии высокой температуры, кислот и других факторов сложные белковые молекулы разрушаются. Это явление называется денатурацией. При улучшении условий денатурированный белок способен восстановить свою структуру вновь, если не разрушается его первичная структура. Этот процесс называется ренатурацией.

Белки отличаются видовой специфичностью. Организмы характеризуются индивидуальной специфичностью белков. В одном и том же организме каждая ткань имеет свои белки - это тканевая специфичность.

Выделяют следующие функции белков :

ферментативную или каталитическую (например, амилаза, расщепляет крахмал до глюкозы; ДНК-полимераза обеспечивает сборку ДНК; уреаза участвует в расщеплении мочевины);
структурную или пластическую (например, образуют клеточные мембраны, органоиды, внутриклеточные структуры, соединения с РНК в субъединицах рибосом);
рецепторную (например, родопсин, способствует лучшему зрению);
транспортную (например, гемоглобин, переносит кислород или диоксид углерода; перенос различных веществ, ионов через клеточную мембрану);
защитную (например, иммуноглобулины, участвуют в образовании иммунитета);
двигательную или сократительную (например, актин, миозин, участвуют в сокращении мышечных волокон);
гормональную или регуляторную (например, белки-гормоны: инсулин, превращает глюкозу в гликоген; белки-ингибиторы; белки - активаторы);
энергетическую (при расщеплении 1 г белка выделяется 4,2 ккал (17,6 кДж) энергии).

Жиры (липиды)

Жиры - органические соединения, которые наряду с белками и углеводами, обязательно присутствуют в клетках. Их относят к большой группе органических жироподобных соединений, классу липидов.

Жиры представляют собой соединения (эфиры) высокомолекулярных жирных кислот (насыщенных, например, стеариновой, пальмитиновой, и ненасыщенных, таких, как олеиновая, линолевая и другие) и глицерина (трехатомный спирт). Соотношением насыщенных и ненасыщенных жирных кислот определяются физические и химические свойства жиров. Жиры нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях: в эфире, хлороформе, бензоле.

К наиболее важным группам липидов относят: фосфолипиды - основной компонент клеточных мембран, входит в состав липопротеинов и гликопротеидов; стероиды, например, холестерин, входит в состав клеточных мембран, является предшественником желчных кислот, стероидных гормонов, витамина Д.

Функции липидов в клетке:

структурная (принимают участие в построении мембраны);
энергетическая (при распаде в организме 1 г жира выделяется 9,2 ккал (38,9 кДж) энергии - в 2,5 раза больше, чем при распаде того же количества углеводов);
защитная (подкожный жировой слой защищает от потери тепла, механических повреждений);
источник эндогенной (метаболической) воды (при окислении 100г жира образуется 105 г воды) особенно типично для животных пустынь, например, верблюдов и для животных в состоянии спячки, таких как медведи, сурки;
регуляция обмена веществ (например, стероидные гормоны - кортикостерон и др.).

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒