Тема 1.1 Клетка – элементарная живая система. Химическая организация клетки.
Основные понятия и термины по теме: клетка, макро-микроэлементы, неорганические вещества, биополимеры, мономеры, углеводы, липиды, гормон, фермент, витамины, нуклеиновые кислоты, АТФ.
План изучения темы
1.Понятие о науке цитология. Клетка — элементарная живая система. 2.Химический состав клетки:
а) элементный состав клетки .
б) неорганические вещества клетки: вода, минеральные вещества .
в) органические вещества: белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, АТФ.
Краткое изложение теоретических вопросов:
1. Цитология (гр. kytos — клетка, logos — учение) — наука о строении, функции и развитии клетки.
Клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм — одноклеточных, многоклеточных и даже неклеточных. Благодаря заложенным в ней механизмам клетка обеспечивает обмен веществ, использование биологической информации, размножение, свойства наследственности и изменчивости, обусловливая тем самым присущие органическому миру качества единства и разнообразия. элементарная живая система.
2. Все клетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов сходны по химическому составу. В клетке содержится несколько тысяч веществ, которые участвуют в разнообразных химических реакциях. Сходство в строении и химическом составе разных клеток свидетельствует о единстве их происхождения.
Таблица 2
а) Важнейшие химические элементы клетки
Таблица 3
Процентное соотношение органических и неорганических веществ, содержащихся в клетке
Макроэлементы входят в состав органических соединений.
Микроэлементы: йод (входит в состав тироксина, гормона щитовидной железы), кобальт (витамин В12), марганец, никель, рутений, селен, фтор (зубная эмаль), медь, хром, цинк
Ультрамикроэлементы — оказывают бактерицидное воздействие, подавляют обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывают воздействие на ферменты. При его недостатке селена развиваются раковые заболевания. Функции ультрамикроэлементов еще мало понятны.
б) Вода — важнейший компонент клетки, определяет физические свойства клетки – объём, упругость. Вода растворяет вещества, участвующих в химических реакциях: переносит питательные вещества, выводит из клетки отработанные и вредные соединения. Вещества растворимые в воде гидрофильные (от греческого «гидрос» -вода, «филео» — любовь)- спирты, амины, углеводы, белки, соли.
Нерастворимые в воде гидрофобные (от греческого «гидрос» – вода, «фобос» – страх, ненависть) — жиры, клетчатка.
Минеральные соли обеспечивают стабильные показатели осмотического давления, передачу нервного импульса, являются носителями электрического заряда. Для процессов жизнедеятельности из входящих в состав солей катионов наиболее важны: К+, Na+, Ca2+, Mg2+ из анионов: HPO42-, H2PO4—, Cl—, HCO3— Прочность и твёрдость костной ткани обеспечивается фосфатом кальция, а раковин моллюсков – карбонатом кальция.
Органические вещества клетки представлены белками, липидами, углеводами, нуклеиновыми кислотами, АТФ, витаминами и гормонами.
Белки — это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Аминокислоты содержат аминогруппу, карбоксильную группу и радикал. В состав белков входит 20 основных аминокислот. Соединяются аминокислоты между собой с образованием пептидной связи. Цепочка из более чем 20 аминокислот называется полипептидом или белком. Белки образуют четыре основные структуры: первичную, вторичную, третичную и четвертичную
Белки выполняют в клетке ряд функций:пластическую (строительную), каталитическую (ферментативную),энергетическую (энергетическая ценность расщепления 1 г белка — 17,6 кДж), сигнальную (рецепторную), сократительную (двигательную), транспортную, защитную,регуляторную, запасающую.
Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода. Сложные – полимеры с мономерами в виде моносахаридов (глюкоза, рибоза,дезоксирибоза).К углеводам относятся глюкоза. животный крахмал-гликоген. Многие углеводы хорошо растворимы.Углеводы выполняют в клетке пластическую (строительную), энергетическую (энергетическая ценность расщепления 1 г углеводов — 17,6 кДж), запасающую и опорную функции. Углеводы могут также входить в состав сложных липидов и белков.
Липиды представляют собой органические вещества, не растворимые в воде, но растворимые в бензине, эфире, ацетоне. Из липидов самые распространенные известные жиры, а также лецитин, холестерин и витамины А, D и гормоны. Липиды выполняют в клетке пластическую (строительную), энергетическую (энергетическая ценность расщепления 1 г жира — 38,9 кДж), запасающую, защитную (амортизационную) и регуляторную (стероидные гормоны) функции..
Нуклеиновые кислоты образуются в клеточном ядре, с этим связано их название(от лат. «нуклеус»-ядро). это биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. В состав нуклеотида входят азотистое основание, углевод и остаток ортофосфорной кислоты. Выделяют два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновую (РНК) и дезоксирибонуклеиновую (ДНК).
ДНК включает четыре типа нуклеотидов: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Структура ДНК была открыта Ф. Криком и Д. Уотсоном 1953г. Молекула ДНК представляет собой двуцепочечную спираль. ДНК определяет состав белков клетки и передачу наследственных признаков и свойств от родителей к потомству.
РНК включает четыре типа нуклеотидов: аденин (А), урацил (А), гуанин (Г) и цитозин (Ц).Выделяют три вида РНК: информационную (и-РНК), транспортную (т-РНК) и рибосомальную (р-РНК). Функции РНК связаны с образованием характерных для этой клетки белков
АТФ (аденозинтрифосфат)- универсальный биологический аккумулятор энергии в клетке. АТФ содержится в митохондриях, ядре, хлоропластах, цитоплазме. С помощью АТФ в клетке осуществляется синтез веществ, биение жгутиков и ресничек в клетках простейших.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Какие элементы преобладают в составе живых организмов? Каково их биологическое значение?
2. Какова биологическая роль воды в клетке?
3. Значение минеральных веществ в клетке.
4. Охарактеризуйте строение молекул углеводов в связи с их функциями в клетке.
5. Охарактеризуйте строение молекул липидов в связи с их функциями в клетке.
6. Охарактеризуйте строение молекул белков в связи с их функциями в клетке.
7. Докажите справедливость утверждения о том, что белки составляют основу жизни.
8. Где расположены молекулы ДНК в клетке, каково их строение и какую роль они играют?
9. Охарактеризуйте строение, виды, функции молекул РНК.
10. Каково строение и значение АТФ в клетке?
