Реферат: Основные критерии живого. Основы цитологии

Из неорганических веществ наибольшее значение имеет вода. Содержание воды в клетках колеблется от 60 до 98%, что зависит от типа клеток, интенсивности обмена веществ. Вода является универсальным растворителем; определяет объем и тургор клеток и тканей; средой, где протекают химические реакции; катализатором; участником всех реакций гидролиза. Она составляет внутреннюю среду организма, структурирует клетку, участвует в терморегуляции.

Минеральные вещества в клетках присутствуют в виде ионов. Они создают кислую или щелочную реакцию среды (Н⁺ , НР0₄ ~ , НСОд , СГ); активизируют деятельность ферментов (Мп²⁺ , 2п²⁺ , Си²⁺ ); способствуют проведению нервных импульсов и возбудимости клетки (Ыа⁺ , К⁺ ); участвуют в свертывании крови (Са²⁺ ); входят в состав хлорофилла (М&²⁺ ); гормонов тироксина (I^- ) и инсулина (2п²⁺ ); в состав гемоглобина крови (Ре²⁺ ), костей (Са²⁺ , РО4") и т. д.

Органические вещества

Липиды — сложные эфиры глицерина (или других спиртов) и высших жирных кислот. Они образуют триглицериды (жиры и масла), фосфо-липиды, воски, стериды (холестерин, стероидные гормоны). В зависимости от типа клеток содержание липидов колеблется от 5 до 90% (в клетках жировой ткани). Это гидрофобные вещества с высокой энергоемкостью.

Функции в организме: энергетическая (1 г жира дает 38,9 кДж); строительная (фосфолипиды входят в состав мембранных структур клеток); защитная; терморегуляторная; гормональная (стероидные гормоны). Липиды являются компонентами витаминов Б, Е; источником воды в клетке; запасным питательным веществом.

Углеводы — сахаристые или сахароподобные вещества с общей формулой С_п (Н₂ 0)_т . В клетках животных углеводов 1—3% (в клетках печени до 5%); в клетках растений до 90%, где они являются основным строительным и запасным питательным веществом. Углеводы делятся на простые — моносахариды и дисахариды и сложные — полисахариды.

Моносахариды (глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза) и дисахариды (сахароза, лактоза) — бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, имеют сладкий вкус. Полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза) в воде растворимы плохо или не растворимы. Они образованы из моносахаридов, в частности из глюкозы, и при гидролизе образуют глюкозу.

В организме углеводы выполняют в основном строительную и энергетическую функции. Из целлюлозы состоит оболочка растительных клеток, моносахариды образуют комплексы с наружной клеточной мембраной, полисахарид хитин формирует покровы членистоногих и оболочку клеток грибов.

Крахмал и гликоген являются запасным питательным веществом и выполняют наряду с глюкозой энергетическую функцию в организме: 1 г углеводов дает 17,6 кДж.

Рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ.

Белки — полимеры с большой молекулярной массой, состоящие из 20 различных аминокислот, количество которых в одной молекуле может колебаться от 3—5 до нескольких тысяч. Аминокислоты соединены друг с другом пептидной связью, поэтому белки часто называют пептидами. Белки каждого организма строго специфичны, что выражается в различном количестве и порядке чередования аминокислот. Они имеют сложное строение и несколько уровней организации.

Первичная структура — последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Эта последовательность определяется наследственной программой каждого организма.

Вторичная структура — определенная компоновка полипептидной цепи за счет водородных связей, возникающих между атомами водорода и кислорода. Существуют два типа вторичной структуры.

а-Спираль — спирально закрученная полипептидная цепь. Такую структуру имеют все белки-ферменты.

(З-Структура — слоистая структура, образованная из нескольких параллельно расположенных полипептидных цепей, связанных водородными связями. Такую структуру имеют фиброин шелка, кератин волос.

Третичная структура — пространственная конфигурация ос-спирали в виде компактных глобул. Она поддерживается за счет различных взаимодействий: ковалентных ди-сульфидных, ионных и водородных связей, а также гидрофобных взаимодействий.

Четвертичная структура — суперструктура, образующаяся при взаимодействии нескольких полипептидных молекул (субъединиц). Она характерна не для всех белков. Например, инсулин не имеет четвертичной структуры, а белок гемоглобин состоит из 4 субъединиц.

Особенность всех структур и форма белковой молекулы определяются первичной структурой.

Белки, состоящие только из полипептидных цепей, называются протеинами. Сложные белки кроме полипептидных цепей содержат также небелковый компонент и называются протеидами. Например: хромопротеид — гемоглобин, который содержит кроме 4 субъединиц белка еще и гем — органическое вещество с ионом железа; гликопротеиды состоят из белка и глюкозы или другого сахарида; липопротеиды содержат дополнительно липиды.

Белки обладают рядом свойств. Денатурация — потеря белком природных свойств и структуры. Она может происходить под воздействием химических веществ (кислот, щелочей, солей), высоких температур, радиоактивного излучения. Степень денатурации зависит от интенсивности фактора воздействия и может быть обратимой и необратимой. При температуре 40—50 °С и выше многие белки денатурируют необратимо. То же происходит и при действии концентрированных растворов кислот, щелочей, солей тяжелых металлов. Соли легких металлов, разбавленные растворы кислот вызывают обратимую денатурацию, поэтому при снятии фактора воздействия белок восстанавливает

Функции в организме: энергетическая (1 г жира дает 38,9 кДж); строительная (фосфолипиды входят в состав мембранных структур клеток); защитная; терморегуляторная; гормональная (стероидные гормоны). Липиды являются компонентами витаминов Б, Е; источником воды в клетке; запасным питательным веществом.

Углеводы — сахаристые или сахароподобные вещества с общей формулой С_п (Н₂ 0)_т . В клетках животных углеводов 1—3% (в клетках печени до 5%); в клетках растений до 90%, где они являются основным строительным и запасным питательным веществом. Углеводы делятся на простые — моносахариды и дисахариды и сложные — полисахариды.

Моносахариды (глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза) и дисахариды (сахароза, лактоза) — бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, имеют сладкий вкус. Полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза) в воде растворимы плохо или не растворимы. Они образованы из моносахаридов, в частности из глюкозы, и при гидролизе образуют глюкозу.

В организме углеводы выполняют в основном строительную и энергетическую функции. Из целлюлозы состоит оболочка растительных клеток, моносахариды образуют комплексы с наружной клеточной мембраной, полисахарид хитин формирует покровы членистоногих и оболочку клеток грибов.

Среди органических веществ белки занимают одно из первых мест по значимости и разнообразию. Так, например, клетки животных наполовину состоят из белков, а количество их видов в одном организме может превышать 1 млн.

Очень разнообразны функции белков. Самой важной является ферментативная функция белков. Это биокатализаторы, которые ускоряют все химические реакции, протекающие в организме. Ни одна реакция в клетке не протекает без участия фермента.

Строительная функция заключается в том, что белки образуют мембранные структуры клеток; энергетическая — 1 г белка дает 17,6 кДж энергии; двигательная — сократительные белки входят в состав мышечных волокон, микротрубочек, ресничек, жгутиков и обеспечивают движение организма и клеток; транспортная — связывают и переносят вещества, например, гемоглобин переносит кислород; защитная — белки образуют антитела и антигены, защищающие организм от чужеродных белков бактерий и вирусов; регуляторная — белки-гормоны регулируют обмен веществ в организме, например, инсулин регулирует содержание глюкозы в крови и синтез гликогена.

Нуклеиновые кислоты — впервые были выделены из ядра. Встречаются два типа кислот: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). Это самые высокомолекулярные вещества в клетке, причем масса ДНК в несколько сот раз выше массы РНК.

Это биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Нуклеотид состоит из остатка фосфорной кислоты, углевода рибозы (в РНК) или дезоксирибозы (в ДНК) и 4 азотистых оснований: аденина (А), гуанина (Г), цитозина (Ц) и тимина (Т) в ДНК или урацила (У) в РНК. В нуклеотиде углевод соединен с фосфорной кислотой с одной стороны и азотистым основанием с другой. Количество нуклеотидов в цепи может достигать 30 000. Азотистые основания могут образовывать между собой водородные связи попарно. Причем, между аденином и тимином или урацилом образуются две связи (А=Т) или (А=У), а между цитозином и гуанином — три (Ц=Г). Парные азотистые основания, между которыми возникают водородные связи, называются комплементарными.