Элементный (молекулярный) состав клетки. Макро и микроэлементы

Без знания химического состава клетки – основной единицы жизни – нельзя понять механизмы сложнейших процессов, которые протекают в живых организмах всех царств природы. Поэтому изучение общебиологических закономерностей мы начинаем с изучения химической организации жизни. Вначале сравним элементарный, т.е. атомарный, состав живой и неживой природы.

Самыми распространенными элементами земной коры, на долю которых приходится 90% ее атомарного состава, являются: О, Si, Al и Na. Далее следуют Са, Fe, Mg, P и другие элементы.

Изучение этой темы способствует закреплению знаний о единстве всей природы; пониманию того, что живые объекты состоят из тех же химических элементов, что и объекты неживой природы.

Биологически важные химические элементы. По химическому составу клетки различных организмов могут заметно отличаться друг от друга, но элементы, входящие в их состав, одинаковы. Из известных нам более 100 химических элементов периодической системы Д.И.Менделеева в состав живых организмов входят около 80, но лишь 24 из них постоянно встречаются в живых организмах. По количеству тех или иных элементов входящих в состав живых систем элементы можно объединить в три группы:

Первую группу МАКРОЭЛЕМЕНТЫ - содержаться в больших количествах, в сумме составляют более 98-99% массы живого организма. Это Н,О,С,N - главные компоненты всех органических соединений. Например, в составе клеток человеческого тела кислорода - более 60%, углерода - около 20% и водорода - около 10%. S и P, являются необходимыми составными частями молекул биологических полимеров (polys – много; meros – часть) – белков и нуклеиновых кислот, их часто называют биоэлементами. В меньших количествах в состав клетки, кроме упомянутых S и P, входят 6 элементов: K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl. На азот, кальций, фосфор, хлор, калий, серу, натрий, магний, вместе взятые, приходится около 5%. Остальные элементы составляют 0,1%. Каждый из них выполняет важную функцию в клетке: Na, К и Cl – обеспечивают проницаемость клеточных мембран для различных веществ и проведение импульсов по нервному волокну; Ca и Р – участвуют в формировании межклеточного вещества костной ткани, кроме того от Са зависит нормальная свертываемость крови; Fe –входит в состав гемоглобина – белка эритроцита, участвующего в переносе кислорода от легких к тканям; Mg – в клетках растений включен в хлорофилл.

Вторая группа МИКРОЭЛЕМЕНТЫ - содержатся в меньших количествах (0,02%), но также играют большую роль. Это - йод, фтор, бор, медь, марганец, цинк и другие. Однако это не означает, что они меньше нужны организму. Zn – входит в молекулу гормона поджелудочной железы – инсулин(который участвует в регуляции обмена углеводов; I – необходимый компонент тироксина – гормона щитовидной железы, регулирующего интенсивность обмена веществ всего организма в целом и его рост в процессе развития.

Все остальные элементы – третья группа УЛЬТРАМИКРОЭЛЕМЕНТЫ - содержатся в еще более меньших количествах. Но при этом необходимо учитывать, все они играют определенную роль. Вообще в живых организмах содержатся все элементы, за исключением коротко живущих изотопов и тяжелых элементов, которые по своей природе нестабильны.

Макроэлементы Микроэлементы Ультрамикроэлементы

99-98 % - 103 % 106 %

биогенные: (0,02%)

O, C, H, N,( S, P) B, Mn, Zn, Cu, Co, U, Au, Be, Hg,

K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl, F, I, Mo Se, Ra, Cs

Набор этих элементов не случаен. Жизнь зародилась в водах Мирового океана, и живые организмы состоят из тех элементов, которые образуют легко растворимые в воде соединения. Большинство таких элементов принадлежат к числу легких, их особенностью является способность вступать в прочные (ковалентные) связи и образовывать множество сложных молекул.

Даже те элементы, которые в клетках содержатся в ничтожно малых количествах, ничем не могут быть замены и совершенно необходимы для жизни. Так, содержание йода в клетках не превышает 0,01% - однако при недостатке его в почве ( из-за этого в пищевых продуктах) задерживается рост и развитие детей. Содержание меди – 0,0002% - однако при недостатке его в почве ( из-за этого и в растениях) возникают массовые заболевания с/х животных.

Вышеперечисленные химические элементы образуют молекулы неорганических и органических веществ. Живые существа состоят из тех же химических элементов, что и неживые тела.

Поиск по сайту: