7. Элементарный химический состав живого. Вода и низкомолекулярные соединения клетки.

Клеточное вещество является сложным полифазным коллоидом, т. е. представляет

собой систему из 2х несмешивающихся фаз.

В элементарном составе клетки насчитывается более 80 элементов. Их делят на 3

группы:

Макроэлементы – содержание которых в клетках составляет до 10-3 % (кислород,

углерод, водород, азот, фосфор, сера, кальций, натрий и магний); на их долю

приходится свыше 99% массы клеток.

Микроэлементы – содержание которых колеблется от 10-3% до 10-6% (железо,

марганец, медь, цинк, кобальт, никель, иод, фтор); на их долю приходится менее 1 % массы клеток.

Ультрамикроэлементы – содержание которых составляет менее 10-6% (золото,

серебро, уран, цезий, бром, ванадий, селен); на их долю приходится менее 0,01%

массы клетки.

Все перечисленные элементы входят в состав неорганических и органических веществ или содержатся в виде ионов. Важными являются катионы калия, натрия, кальция, магния; анионы дигидрофосфата, хлора и гидрокарбоната.

Неорганическими соединениями клетки являются вода и минеральные соли.

Вода составляет около 70% массы клетки. У отдельных организмов (медуз) её

содержание составляет 95%. В теле человека вода составляет 60%, из которой 40 %

приходится на внутриклеточную воду.

Функции воды:

-связанная вода (4-5%) образует водные (сольватные) оболочки вокруг молекул белков, препятствуя склеиванию их друг с другом;

-свободная вода является универсальным растворителем и способствует трунспорту растворенных в ней веществ;

-вода принимает непосредственное участие в реакциях гидролиза;

-вода регулирует тепловой режим и осмотическое давление в клетках.

Минеральные соли и хим элементы в определенных концентрациях необходимы для нормальной жизнедеятельности клеток. Например, азот и сера входят в состав молекул белков, фосфор – в ДНК, РНК и АТФ, магний – во многие ферменты и хлорофилл, железо – в гемоглобин, цинк – в гормон поджелудочной железы (инсулин), иод – в гормоны щитовидной железы и т.д. Нерастворимые соли кальция и фосфора обеспечивают прочность костной ткани, катионы натрия, калия и кальция – раздражимость клеток. Ионы кальция принимают участие в свертывании крови. Органические низкомолекулярные соединения – это аминокислоты, липиды, органические кислоты, витамины, коферменты (производные витаминов, обусловливающие активность ферментов) и другие.

Органические кислоты — органические вещества, проявляющие кислотные свойства.

К ним относятся карбоновые кислоты, содержащие карбоксильную группу -

COOH, сульфоновые кислоты, содержащие сульфогруппу -SO3H и некоторые другие.

Самыми известными органическими кислотами являются уксусная, муравьиная, лимонная и молочная.

Витами́ны (от лат. vita -«жизнь») — группа низкомолекулярных органических

соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы.

Это сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи. Витамины содержатся в пище в очень малых количествах, и поэтому относятся к микронутриентам. Витамины участвуют во множестве биохимических реакций, выполняя каталитическую функцию в составе активных центров большого количества разнообразных ферментов либо выступая

информационными регуляторными посредниками, выполняя сигнальные функции

экзогенных прогормонов и гормонов.

Витамины не являются для организма поставщиком энергии и не имеют

существенного пластического значения. Однако витаминам отводится важнейшая роль в обмене веществ. Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики, но при недостаточном поступлении витаминов в организм наступают характерные и опасные патологические изменения.

Большинство витаминов не синтезируются в организме человека. Поэтому они

должны регулярно и в достаточном количестве поступать в организм с пищей или в

виде витаминно-минеральных комплексов и пищевых добавок. Исключения

составляют витамин К, достаточное количество которого в норме синтезируется в

толстом кишечнике человека за счёт деятельности бактерий, и витамин В3,

синтезируемый бактериями кишечника из аминокислоты триптофана.

С нарушением поступления витаминов в организм связаны 3 принципиальных

патологических состояния: недостаток витамина — гиповитаминоз, отсутствие

витамина — авитаминоз, и избыток витамина — гипервитаминоз.

Известно около полутора десятков витаминов. Исходя из растворимости, витамины

делят на жирорастворимые — A, D, E, F, K и водорастворимые — все

остальные (B, C и др.). Жирорастворимые витамины накапливаются в организме,

причём их депо являются жировая ткань и печень. Водорастворимые витамины в

существенных количествах не депонируются (не накапливаются), и при избытке

выводятся с водой. Это объясняет то, что гиповитаминозы довольно часто

встречаются относительно водорастворимых витаминов, а гипервитаминозы — чаще наблюдаются относительно жирорастворимых витаминов. Витамины отличаются от других органических пищевых веществ тем, что не включаются в структуру тканей и не используются организмом в качестве источника энергии (не обладают калорийностью).

Коферменты, или коэнзимы — малые молекулы небелковой природы, специфически соединяющиеся с соответствующими белками, называемыми апоферментами, и играющие роль активного центра или простетической группы молекулы фермента.

Комплекс кофермента и апофермента образует целостную, биологически активную молекулу фермента, называемую холоферментом.

Роль коферментов нередко играют витамины или их метаболиты (чаще всего —

фосфорилированные формы витаминов группы B). Например, коферментом

фермента карбоксилазы является тиаминпирофосфат, коферментом многих аминотрансфераз — пиридоксаль-6-фосфат. В металлоферментах роль, аналогичную роли коферментов, могут исполнять катионы металлов, однако коферментами их обычно не называют.