Хімічна організація клітин живих організмів - склад, речовини та функції

Елементи – це основні одиниці матерії. З 92 стабільних елементів, знайдених на Землі, лише 25 зустрічаються в організмах живих істот і 16–18 є життєво важливими. Елементи, які мають універсальне значення для всіх живих організмів, включають водень (H), кисень (O), вуглець (C), азот (N), кальцій (Ca), фосфор (P), калій (K) , сірку (S), хлор (Cl), натрій (Na), магній (Mg) та залізо (Fe).

Всі елементи, що входять до хімічного складу організму, залежно від їх частки вмісту в клітині, можна розділити на чотири групи:

Органогени (біоелементи) – хімічні елементи, які входять до складу всіх органічних сполук та становлять приблизно 98% від маси клітини:

• Водень – компонент води та органічних молекул
• Вуглець – основа органічних молекул
• Азот – компонент білків та нуклеїнових кислот
• Кисень – необхідний для клітинного дихання

Макроелементи - Елементи, що містяться в клітині в значно менших кількостях - десяті і соті частки відсотка:

• Натрій – важливий у функціонуванні нервів
• Магній – компонент хлорофілу
• Фосфор – компонент нуклеїнових кислот, кісток та зубів
• Сірка – компонент деяких білків та вітамінів
• Хлор – головний аніон у рідинах поза клітиною
• Калій – важливий у функціонуванні нервів
• Кальцій – кофактор ферментів, що запускає скорочення м'язів та компонент кісток, зубів та клітинних стінок рослин

Мікроелементи – елементи, що становлять від 0,001% до 0,000001% маси живого організму:

• Залізо – кофактор багатьох ферментів та складова частина гемоглобіну.
• Йод – бере участь в обмінних процесах

Ультрамікроелементи - їх частку припадає менше 0,000001% від маси живого організму. До цієї групи належать золото, срібло, що мають бактерицидну дію, ртуть, що перешкоджає зворотному всмоктуванню води в ниркових канальцях, впливаючи на ферменти.

Хімічні сполуки у клітині також можуть бути поділені на дві основні групи: органічні та неорганічні сполуки.

Органічні сполуки є хімічними сполуками, що містять вуглець. До органічних речовин у клітині відносяться вуглеводи, білки, ліпіди та нуклеїнові кислоти. Деякі з цих сполук синтезуються клітиною.

Вода - це неорганічна сполука, яка складається з водню та кисню. Це важлива речовина, але в клітині також міститься безліч інших хімічних елементів, з якими ми ознайомимося в таблиці нижче.

Таблиця. Основні хімічні елементи у клітинах живих організмів

Значення органічних сполук у клітині

• Служать енергією для клітинних процесів
• Засіб накопичення енергії
• Забезпечують структурну підтримку клітинним стінкам

• Зберігають велику кількість енергії протягом тривалого часу
• Дійте як джерело енергії
• Відіграють важливу роль у структурі клітинних мембран
• Є джерелом метаболічної води.
• Скорочують втрати води під час випаровування

• Діють як будівельні блоки багатьох структурних компонентів клітини; необхідні для зростання
• Утворюють ферменти, що каталізують хімічні реакції
• Утворюють гормони, які контролюють зростання та обмін речовин

• Містять генетичну інформацію клітин
• Грають життєво важливу роль синтезі білка

Роль води у клітці

• Вода важлива для життя, тому що її хімічні та фізичні властивості дозволяють підтримувати життя
• Вода - це полярна молекула, що складається з 2 атомів водню та 1 атома кисню. Полярна молекула це молекула з нерівномірним розподілом зарядів. Кожна молекула має позитивно заряджений та негативно заряджений кінець. Полярні молекули притягують одна одну так само, як і іони.Через цю властивість вода є хорошим сильнополярним розчинником
• Виступає транспортним середовищем у крові
• Діє як середовище для біохімічних реакцій
• Вода допомагає у підтримці стабільного внутрішнього середовища в живому організмі. Концентрація води та неорганічних солей, що розчиняються у воді, відіграє важливу роль у підтримці осмотичного балансу між кров'ю та інтерстиційною рідиною
• Молекули води мають дуже високу когезію (згуртованість). Молекули води мають тенденцію прилипати один до одного і переміщатися довгими безперервними колонами через судинні тканини рослин.