Сообщение об одном химическом веществе в клетке растений

Обновлено: 30.06.2024

Химический состав растительной клетки. Клетка весьма сложная по химическому составу. Это и понятно, т.к в ней протекают все жизненные процессы. В среднем в растительных клетках содержится на сырой вес 85% воды, 10 % белков, 0,4% ДНК, 0,7% РНК, 2% липидов и 0,4% других органических веществ. В каждой группе содержится десятки, сотни, а то и тысячи наименований веществ. Неорганические вещества составляют 1,5% . Из 100 распространенный в земной коре элементов в растении постоянно встречается 20, а необходимых только 16. Абсолютно необходимые, без которых растения не растут и погибают, составляют всего 7.(N,F,S,K,Ca,Mg,Fe) В зависимости от состояния растительных клеток и их функций их химический состав варьирует. Так если взять соотношение органических и неорганических веществ на сухой вес, то оно составит 63% белков, 21% липидов, углеводов и других органических веществ 10% , минеральных веществ около 5-6%. Клетки специализированных органов, например семян пшеницы содержат 78% углеводов, 16% белков, 2% жиров и 2% минеральных веществ(золы).

Основными органическими веществами растительной клетки являются углеводы, белки, липиды, нуклеиновые кислоты. и их производные гликолипиды, липопротеиды.

Углеводы наиболее распространенные в растении и включают в себя моносахариды, олигосахариды, полисахариды. Специфичны для растений полисахариды : крахмалл, клетчатка (целлюлоза), пектиновые вещества.

Липиды – это жиры и жироподобные вещества. Они близки по химической природе животным, но различаются по биологической роли. Это гидрофобные вещества, не растворимые в воде, но растворимые в органических растворителях. Разделяются на 2 группы : жиры ( масла), запасная форма и жироподобные вещества – липоиды, отличающиеся по физиологическим функциям, химическим строением : фосфолипиды, воскá, стероиды, жирорастворимые витамины (D, Е, А), липоидные пигменты : хлорофиллы, каротиноиды.

Белки. Каждый белок специфичен и функции их самые разнообразные, входят в состав, практически все структурные компоненты клетки и ферменты, катализирующие биохимические процессы обмена веществ.

Нуклеиновые кислоты, носители генетической информации, ответственных за регуляцию всех жизненных, как биохимических, так и физиологических процессов. В зависимости от выполняемой функции они делятся на ряд видов: ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота ; РНК (рибонуклеиновая кислота), которая разделяется на и-РНК – информационная или матричная РНК, РНК – транспортная РНК и рРНК – рибосомальная РНК.

Наиболее специфичными веществами живой растительной клетки являются биополимеры: белки, НК, полисахариды и составляющие их молекулы (аминокислоты, нуклеотиды, простые углеводы), липиды ( жиры, жирные кислоты, воска и др. Все эти вещества находятся в теснейшей динамической биохимической взаимосвязи, взаимопревращении, взаимоконтроле и регуляции. Такие взаимопревращения и изменением биохимического статуса можно наблюдать при прорастании семян. Проведя биохимический состав содержания семени обнаруживается в нем, в основном запасные формы органических веществ в виде запасных белков, углеводов, липидов. После прорастания семени и формировании проростка биохимический анализ показывает, что в нем в образовавшихся органах обнаруживаются так же и белки, и углеводы и липиды, но они совсем иной формы, они находятся в составе растущего проростка в форме живой цитоплазмы, клеточных структур, тканей, разных органов. Что произошло? Произошло превращение одних форм веществ в другие. Вначале это были запасные вещества, сосредоточенные в кладовых клетки, а в проростках это уже компоненты живого организма, участвующих в формировании структуры растения, превращения одних веществ в другие, обеспечивая распад или синтез новых органических веществ с полным расходованием запасных веществ семени. Это позволяет в растении и клетках выделить 3 группы веществ, которые разделяются по физиологическим функциям , и получивших название физиологические группы веществ в клетке. Это 1. –запасные вещества; 2. – Конституционные вещества и 3. – регуляторные вещества. Причем в состав всех 3 групп могут входить вещества одинаковой химической природы.

Запасные вещества – это вещества нейтральные, не входящие в структурные элементы клетки, сосредоточенные в специальных клеточных образованиях и не участвуют непосредственно в обмене веществ. В процессе распада служат источником энергии и материалом для образования конституционных веществ. Сюда относятся запасные белки, жиры ( масла) и углеводы (крахмалл).

Конституционные вещества ( структурные) – это вещества, входящие в состав клеточных структур и которые не подвергаются расщеплению и другим превращениям в живом организме. Это углеводы клеточных стенок( целлюлоза) белки цитоплазмы, липиды мембран и др.

Регуляторные вещества – это вещества, обеспечивающие регуляцию обмена веществ, ускоряющие распад и синтезе веществ, регулируют протекание физиологических процессов, роста и развития растения. Это белки-ферменты, фитогормоны, нуклеиновые кислоты и др.

Здесь уместно коснуться вопроса о связи структуры вещества с его физиологическими функциями, которые теснейшим образом взаимосвязаны. Причем, это характерно для всех без исключения химическим соединениям, участвующих в биохимических и физиологических процессах, как обмена веществ, так и регуляторных функций. При даже незначительных изменениях структуры, иногда связанной даже при перестановке радикалов внутри молекулы, перестановки функциональной группы, уменьшении в молекуле всего лишь одной молекулы водорода или кислорода приводит либо к нейтрализации активности соединения, либо изменение действия в противоположном направлении. Витамин может стать антивитамином, стимулятор роста превращается в ингибитор и т.д.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Муниципальное образовательное учреждение

Тема конкурсной работы:

Сорокин Ярослав Сергеевич

Якушева Наталия Вениаминовна,

учитель биологии и химии

Актуальность. В пятом классе на уроках биологии я узнал химический состав клетки – неорганические и органические вещества. Растения состоят из клеток, вероятно, они имеют такой же состав.

Я захотел опытным путем обнаружить в составе, доказать эти вещества и побольше узнать об их значении для растения и человека.

Цель: Теоретическое и практическое исследование химического состава растений.

Задачи: 1. Изучить материал о составе растений

2. Опытным путем определить в составе растений органические вещества (белок, крахмал, жир), неорганические вещества (воду, минеральные соли), другие вещества (красящие вещества, органические кислоты)

Объект исследования: Живая природа

Предмет исследования: Растения

Методы исследования: сбор информации, эксперимент, наблюдение, сравнение, обобщение.

План работы: 1. Подобрать теоретический материал, используя литературу и интернет, о составе растений, изучить его, обдумать и систематизировать.

2. Найти описание опытов по составу растений, приобрести нужный материал и оборудование, познакомиться с правилами безопасности при проведении опытов.

3. Выполнить экспериментальную часть работы, зафиксировать фотокамерой процесс и результат.

4. Оформить работу, описать состав растений, подготовить презентацию эксперимента, сделать заключение и выводы.

Глава 1.Теоретическая часть.

Я начал свою работу с изучения теории о составе растений. На этом этапе я использовал учебную литературу и интернет.

Растения, как и все живое вокруг, состоят из клеток. Значит, состав растения должен быть аналогичным составу клетки.

Состав химических элементов в клетке.

В состав клетки входит около 80 элементов. Их процентное содержание разное. Основным химическим элементом клетки является кислород (О) – 70%.

кальций ( Ca ) – 1%

И другие элементы

1.2. Химические вещества в растениях.

Химические эементы, соединяясь, образуют простые и сложные вещества. Химические вещества делят на две основные группы : органические и неорганические.

К органическим веществам в составе растений относятся:

белки (C, H, O, N, P, S)

нуклеиновые кислоты (C, H, O, N, P)

К неорганическим веществам в составе растений относятся:

Минеральные соли ( P , N , K , Ca , Mg , Fe , Mn , Cu , Zn и др)

Так же в составе растений содержаться красящие вещества, витамины, эфирные масла, органические кислоты, фитонциды (летучие вещества, способные убивать микробы)

Содержание химических веществ в различных растениях.

В разных растениях содержится неодинаковое количество веществ.

Растения богатые ВОДОЙ – это капуста (до 90%), огурец (до 96%).

Растения богатые БЕЛКАМИ – горох, бобы, фасоль, соя, чечевица

Растения богатые ЖИРАМИ – масличные культуры: подсолнечник, олива, облепиха, лен, кукуруза, соя, овес, арахис, горчица.

Растения богатые УГЛЕВОДАМИ – картофель, рис, пшеница, (богаты крахмалом); сахарная свекла, сахарный тростник, канадский клен, земляная груша (богаты сахарами); виноград и другие фрукты и ягоды (богаты глюкозой).

Растения богатые ЭФИРНЫМИ МАСЛАМИ – шалфей, гвоздика, кориандр, корица.

Много ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ – в лимоне (лимонная), яблоке (яблочная), щавеле (щавелевая), крапиве, в бруснике, клюкве, землянике.

В свекле, чернике, моркови, черемухе, ежевике много КРАСЯЩИХ ВЕЩЕСТВ.

Богаты ВИТАМИНАМИ черная смородина, шиповник, рябина (обыкновенная и черноплодная), малина.

ФИТОНЦИДЫ находятся в чесноке, луке, пихте, сосне, можжевельнике.

Значение химических веществ для растений.

Химические вещества в составе растений играют различную роль, участвуют в процессах жизнедеятельности, используются для построения тела растений, откладываются в запас.

ВОДА – придает упругость клеткам растения, определяет форму, участвует в обмене веществ.

В молодых растущих растениях, где все процессы протекают активно, воды больше (до 90-95%), в одревесневших растениях меньше (до50%).

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА – используют для образования белков, нуклеиновых кислот. При недостатке минеральных веществ нарушаются процессы жизнедеятельности клетки.

БЕЛКИ – входят в состав разнообразных клеточных структур (строят растение), регулируют процессы жизнедеятельности, могут запасаться в растениях.

ЖИРЫ – расщепляются и дают необходимую растению энергию, участвуют в построении клеточных структур, откладываются в запас.

УГЛЕВОДЫ – расщепляются и дают энергию растению, участвуют в построении клеточных мембран, откладываются в запас.

Использование человеком веществ, входящих в состав растений.

Человек активно использует растения, богатые теми или иными веществами в пищу, в промышленности, в медицине, в парфюмерии, в быту.

Например, чтобы получить муку и крупу, содержащие углеводы и белки, выращивают пшеницу, рожь, ячмень, гречиху, овес, просо. Для получения растительных жиров необходимы подсолнечник, хлопчатник, лен, конопля и другие масличные культуры. Используя растения богатые витаминами и фитонцидами человек получает лекарственные вещества, укрепляет свое здоровье. Растения используются и в промышленной деятельности человека – получают каучук (превращают в резину), спирт, скипидар.

Вывод : таким образом, я выяснил, что растения состоят из органических и неорганических веществ. Эти вещества содержатся в растениях в разном количестве, но все играют важную роль в их жизни. Человек научился и может использовать в зависимости от состава различные растения в своей жизнедеятельности. Также, зная состав растений, я сформулировал для себя некоторые необходимые правила ухода за ними: растения необходимо регулярно поливать (так как в них должно быть необходимое количество воды для их жизнедеятельности) и растения нужно подкармливать минеральными и органическими (компост) удобрениями (так как они играют важную роль для растения).

Глава 2. Практическая часть

После изучения теории о химическом составе растений я приступил к эксперименту. (Приложение 1)

2.1 Доказательство наличия белка.

Что делал: Приготовил тесто – смешал 1 столовую ложку муки и ½ столовых ложки воды. Поместил тесто в узелок, сделанный из бинта, сложенного вдвое. Тщательно прополоскал узелок с тестом в стакане с водой.

Наблюдение и вывод: На бинте увидел клейкую тягучую массу – это растительный белок клейковина. Значит, в растениях есть белок (из зерна белок перешел в муку).

2.2 Доказательство наличия крахмала

Что делал: В стакан с мутной водой, в котором промывал тесто, капнул 3-4 капли йода.

Наблюдения и вывод: Содержимое стакана стало фиолетовым - так окрасился йодом крахмал, который вымывался из теста. В растения есть крахмал (из зерна крахмал перешел в муку).

Что делал: Капнул йода на срез клубня картофеля и печенье.

Наблюдения и вывод: На срезе картофеля и ломтика печенья появилось фиолетовое пятно – это окрасился крахмал. В растениях содержится крахмал.

2.3 Доказательство наличия жира

Что делал: Положил на бумагу семена льна и раздавил их пестиком.

Наблюдение и вывод: На бумаге появилось жирное пятно. В растениях есть жир.

2.4 Доказательство наличия воды

Что делал: В сухую пробирку положил 4 чешуйки от пушистых почек вербы. Нагрел на слабом пламени.

Наблюдение и вывод: На стенках пробирки появились капли воды, которая выделилась из чешуек. В растения содержится вода.

Что делал: Регулярно поливал комнатное растение спатифиллум. Листья были зеленые, подняты вверх. В течение двух недель оставил растение без полива.

Наблюдение и вывод: Листья растения пожелтели, стали дряблыми, опустились вниз. Значит, в растениях есть вода, она необходима для их жизнедеятельности.

2.5 Доказательство наличия минеральных веществ

Что делал: Продолжал нагревать пробирку с чешуйками вербы на слабом пламени спиртовки. После нагревания остатки от чешуек высыпал на бумагу, немного придавил пестиком.

Наблюдение и вывод: В процессе нагревания появился дымок, чувствовался неприятный запах – это сгорали органические вещества. Остались несгораемые минеральные вещества. В растениях есть минеральные вещества.

2.6 Доказательство наличия органических кислот

Что делал: Выдавил сок из ломтика лимона. Отпустил в него желтую полоску универсальной индикаторной бумажки.

Наблюдение и вывод: Индикаторная бумажка стала розовой – так меняет цвет бумажка от кислот. В лимоне есть кислота (лимонная)

2.7 Доказательство наличия красящих веществ

Что делал: Приготовил сок свеклы и моркови – натер их на терке, положил в марлевые узелки, подавил. Приготовил сок черники – подавил ягоды. Капнул сок свеклы, моркови, черники на белую ткань.

Наблюдение и вывод: Ткань окрасилась соком. Растения содержат красящие вещества.

1.Растения состоят из органических веществ (белки, жиры, углеводы) и неорганические (вода, минеральные соли)

2. Содержатся в растениях и другие вещества.

Я думаю, что справился со своей работой, достиг цели, решил поставленные задачи – узнал больше о составе растений и на опытах подтвердил состав.

Затруднения в работе:

Подбор нужного теоретического материала, систематизация его.

Выполнение опытов – подготовить необходимый материал, оборудование и соблюдать правила.

Строение растительной клетки. Химический состав.

Клетка — основная структурная единица жизни

Для живого характерно клеточное строение: человек и растение, кролик и амеба. Амеба состоит из одной клетки, а лист груши — это 50 млн клеток. Если организм одноклеточный, то его процессы (питание, дыхание, выделение, рост, размножение и т. д.) выполняет одна клетка. В сложном многоклеточном организме каждая клетка является маленькой структурой и выполняет свои определенные функции. Как бы ни отличались клетки разных животных и растений друг от друга, в их строении много общего. Заглянуть в таинственный микромир, не видимый простым глазом, поможет даже школьный микроскоп. Рассматривая препарат под микроскопом, можно увидеть множество круглых, продолговатых и квадратных клеток, плотно прилегающих друг к другу (рис.1).

Рис.1 Разнообразие растительных клеток

Рис.2 Рисунок Роберта Гука

Строение растительной клетки

Каждая растительная клетка состоит из клеточной оболочки, цитоплазмы и ядра (рис.3).

Оболочка

Оболочка покрывает клетку снаружи. В отличие от животной, растительная клетка окружена как бы двумя оболочками. Наружная плотная оболочка не растворяется в горячий воде. Тонкие участки ее называются порами. Через поры осуществляется обмен веществ между клетками. Оболочка придает клетке определенную форму и прочность, защищает внутренние части клетки от повреждения и высыхания. Плотность оболочки определяется входящей в ее состав клетчаткой.

Рис.3 Строение растительной клетки

Цитоплазма

Цитоплазма — прозрачное, слизистое вещество, похожее на белок яйца. В составе цитоплазмы имеются вода, белки, жиры и сахара, которые участвуют во всех сложных жизненных процессах. Цитоплазма живой клетки пребывает в беспрерывном движении. В цитоплазме находятся ядро, пластиды, одна крупная или несколько небольших вакуолей.

Вакуоль

Вакуоль — полость в цитоплазме, заполненная клеточным соком. Это кладовая клетки. Клеточный сок представляет собой раствор органических кислот, витаминов, солей, пигментов, запасаемых веществ и других соединений. При необходимости они используются клеткой. Вакуоль — это и место запаса воды. Вакуоль регулирует давление клеточной жидкости, определяя тем самым упругость тканей. При изменении давления растение увядает.

Ядро ответственно за передачу наследственных признаков при размножении. Оно контролирует все жизненные процессы клетки. Ядро более плотное, чем цитоплазма, имеет округлую форму. Его оболочка, как и оболочка клетки, тоже имеет утонченные участки — поры. Через них происходит непрерывный обмен веществ между цитоплазмой и ядром. Ядро принимает участие и размножении клетки.

Клетки всех организмов отличаются схожестью элементарного химического состава, что является свидетельством единства живой природы. Однако стоит отметить, что любой химический элемент, присутствующий в живых организмах, встречается и в неживых организмах. Это, в свою очередь, говорит о единстве живой и неживой природы.

Какие химические элементы входят в состав клетки?

Есть 4 химических элемента в клетках живых организмов, присутствующих в них в наибольшем объеме:

кислород — от 65 до 70%;
углерод — от 15 до 18%;
водород — от 8 до 10%;
азот — от 2 до 3%.

Все эти основные химические элементы являются органогенными элементами и составляют от 95 до 98% общей массы организма.

Прочие химические вещества в клетке — элементы вроде кальция, фосфора, калия, серы, натрия, хлора, железа, силиция, магния — присутствуют в организме в небольшом количестве — это всего лишь десятые доли процента. Такие химические элементы клетки относятся к макроэлементам.

В клетке также есть микроэлементы: цинк, медь, кобальт, бром, хром, радий, марганец, йод, литий. Их меньше всего: около 0,01%.

Тем не менее, то, насколько важен для организма тот или иной элемент не зависит от того, в каком количестве он содержится в клетке. К примеру, определенные микроэлементы являются составляющими различных ферментов, гормонов и прочих важных для жизни соединений, влияющих на процессы размножения, кровообращения и др.

В состав молекулы инсулина входит цинк, а в состав цианокобаламина (это витамин В12) — кобальт.

От окружающей неорганической природы живые организмы отличаются количественным составом химических веществ в клетке.

К примеру, растения содержат примерно 18% углерода, а в почве — всего 1%. Если говорить о кремнии, то в почве его 33%, а в растениях — всего 0,15%.

В составе живых организмов имеются углеродосодержащие соединения (органические). Этим и объясняется большое количество углерода.

Отдельные организмы способны накапливать определенные химические вещества клетки.

Водоросли накапливают йод, лютиковые — литий, болотная ряска — радий.

Неорганические вещества в клетке

Вода — основное неорганическое вещество в клетке. При этом количество воды зависит от интенсивности обмена веществ в определенной ткани: чем она выше, тем больше воды.

Человеческий эмбрион в возрасте 1,5 месяца на 97,5% состоит из воды, в возрасте 8 месяцев — на 83%. Новорожденные состоят из воды на 74%, а что касается взрослых, то этот показатель составляет 66%.

При этом, в различных органах и тканях количество воды разное.

В мозгу взрослого человека содержится до 86% воды. Для сравнения, в печени всего 70, а в кости и того меньше — около 20%.

Чем старше становится человек, тем меньше в его тканях воды.

Почему вода так важна для организма? Она выполняет ряд функций:

сохраняет объем клеток;
обеспечивает клетке упругость;
способствует растворению различных химических веществ.

Но самое главное заключается в том, что именно в воде как среде происходят все химические процессы. Вода принимает участие во всех химических реакциях: в результате химического взаимодействия с водой происходит расщепление таких элементов как жиры, углеводы и прочие органические соединения.

Вода обладает высокой теплоемкостью, что позволяет ей оберегать цитоплазму от резких температурных колебаний и участвовать в терморегуляции клеток и организма в целом.

Определенная часть молекул воды — примерно 15% — присутствует в связанном состоянии с белковыми молекулами. Они отвечают за изоляцию молекул белка друг от друга в коллоидных растворах.

Низкой растворимостью в воде характеризуется большое количество органических веществ в клетке (липиды). Молекулы воды слабо притягиваются к таким веществам. По этой причине, будучи основой клеточной мембраны, эти вещества сокращают переход воды из клетки во внешнюю среду и в обратном направлении (в том числе из одного участка клетки в другой).

Минеральные соли

Клетки опорных органов содержат достаточно большое количество минеральных солей. К таким органам относятся хитиновые панцири черепашек и моллюсков, кости. Цитоплазма других клеток почти все соли содержит в диссоциированном состоянии — как катионы и анионы калия, натрия, хлора, кальция и др.

Для нормального функционирования клетки важно, чтобы в ней содержались катионы. Концентрация солей определяет объем поступающей в клетку воды. Это объясняется тем, что для молекул воды клеточная мембрана является проницаемой, а для большинства крупных молекул и ионов — непроницаемой.

В случае, если окружающая среда содержит меньшее количество ионов, чем клеточная цитоплазма, то поступление воды в клетку осуществляется до того момента, пока концентрация солей не выровняется (осмос).

Соли в цитоплазме задают ей определенные буферные свойства. В частности, способность поддерживать постоянный уровень pH (около нейтральной реакции) даже в условиях непрерывного образования в процессе обмена веществ кислых и щелочных продуктов.

Органические вещества в клетке

Содержание органических веществ — то, чем довольно сильно могут различаться между собой различные клетки.

В пересчете на сухую массу, клетки содержат от 5 до 15% липидов, от 10 до 12% белков, от 0,2 до 2% углеводов и 1-2% нуклеиновых кислот.

Почти у всех органических соединений — длинные молекулы (полимеры): они состоят из цепи более простых молекул, то есть, однородных или разнородных мономеров.

Углеводы

Растительные клетки содержат огромное количество углеводов: некоторые плоды, семена и клубни — до 90%.

Животные клетки включают на порядок меньше углеводов — всего 5%.

Есть два варианта углеводов:

Простые или моносахариды.
Сложные или полисахариды.

В организмах встречаются такие моносахариды как пентозы (включают 5 атомов углерода) и гексозы (включают 6 атомов углерода). Наиболее важными для организма пентозами являются рибоза (входит в состав РНК) и дезоксирибоза (входит в состав ДНК). Глюкоза и фруктоза — самые важные гексозы. Их много в плодах растений и меде, поэтому они отличаются сладким вкусом.

Кровь человека тоже включает глюкозу — это около 0,12%. Глюкоза является основным энергетическим материалом обмена веществ для всех клеток.

Образование полисахаридов связано с полимеризацией двух или нескольких моносахаридов.

Если говорить о дисахаридах, то наиболее известными и распространенными являются сахароза (в ее составе — молекулы глюкозы и фруктозы) и лактоза, которую также называют молочным сахаром (она включает в состав молекулы глюкозы и галактозы).

Наиболее часто встречающиеся полимеры — крахмал, целлюлоза (клетчатка в растениях) и гликоген (у животных). Общая формула выглядит следующим образом: (C6H10O5)n. Глюкоза выступает мономером этих полисахаридов.

Цепь из 150-200 молекул глюкозы образуют каждую клетку клетчатки (целлюлозы).

Липиды

Липиды представляют собой низкомолекулярные вещества, обладающие гидрофобными свойствами.

Липиды — основной элемент всех видов клеток, наравне с белками и углеводами. Содержание липидов в различных органах и тканях неодинаковое. В сердце, печени, почках, нервной ткани, крови, плодах и семенах отдельных растений их более чем достаточно.

У липидов встречается разнообразное химическое строение. Они могут включать в свой состав высшие жирные кислоты, азотистые основания, спирты, альдегиды, аминокислоты, аминоспирты, углеводы, фосфорную кислоту и др. Между этими соединениями образуются эфирные, гликозидные, фосфоэфирные, сложноэфирные, амидные и прочие связи.

Поскольку эти молекулы отличаются сложностью строения и разнообразием, классификация липидов довольно сложная.

Липиды сегодня делят на нейтральные или жиры и фосфолипиды.

Под нейтральными липидами понимают производные высших жирных кислот и 3-атомного спирта глицерина. Жиры, также, как и углеводы, выступают в качестве источников энергии. В процессе расщепления 1 грамма жира происходит выделение 38,9 кДж энергии.

Для многих животных подкожный жир — важная составляющая теплоизоляции. Жиры обеспечивают нужной энергией организм животного, впадающего в спячку, поскольку из вне он не может ее получать.

Жиры — основной запас питательных веществ и в семенах определенных растений.

Большая часть липидов, входящих в состав мембран — фосфолипиды. В сухой массе мембран содержится до 40% липидов — из них около 80% являются фосфолипидами. При участии фосфолипидов реализуются основные функции мембран:

регулирование проницательности различных веществ и клеточного содержимого;
работа ионные насосов;
восприятие;
обработка и передача информации с поверхности клетки внутрь;
иммунный ответ;
синтез белков и др.

Липиды — растворители отдельных жирорастворимых витаминов. Это объясняется тем, что они не растворяются в воде, а в органических растворителях растворяются.

Белки

От 50 до 80% органических веществ в клетке — это белки или протеины. Из них состоит межклеточная жидкость, лимфа, плазма крови. Белки являются полимерами, а их мономеры — это аминокислоты.

Белки состоят примерно из 20 различных аминокислот.

Жизнь как явление неразрывно связана с белками, поэтому их значение сложно переоценить. Белки можно обнаружить в составе всех органоидов и мембран клетки — они выступают главным структурным веществом клетки.

Отдельно стоит выделить двигательную функцию белков. Способность к сокращению есть у комплексов из молекул некоторых белков. К примеру, актина и миозина. Эта способность обеспечивает сокращение мышц, движение ресничек и жгутиков, перемещение хромосом в клетке и др.

Свойственны белкам и сигнальные функции, в результате чего клетки и организмы приобретают раздражительность.

Белки также выполняют защитную функцию. За нее отвечают особенные белки — антитела: они обезвреживают и нейтрализуют посторонние организму вещества.

Кроме того, белки — источник энергии. Часть аминокислот, полученных в результате расщепления белковой молекулы, используются в процессе биосинтеза новых молекул белка. Другая часть расщепляется окончательно и освобождает энергию. Полное расщепление 1 грамма белка высвобождает 17,6 кДж энергии.

Ферменты

Большая роль белков как биокатализаторов или ферментов.

Есть молекулы ферментов, состоящие исключительно из белков. Также есть ферменты, функционирование которых зависит только от наличия в молекуле двух компонентов: белкового и небелкового (апофермента и кофермента соответственно).

В качестве коферментов могут выступать разнообразные органические вещества включая витамины.

Нормальная скорость реакций в клетке обеспечивается участием ферментов как биологических катализаторов.

Классификация ферментов имеет в виду особенности их действия на субстрат, а также химические реакции.

Выделяют следующие ферменты:

липазы, отвечающие за расщепление липидов;
амилазы, расщепляющие углеводы;
пептитазы, расщепляющие белки;
ферменты окислительно-восстановительных реакций;
ферменты реакций гидролиза и синтеза;
ферменты реакций перенесения, присоединения или отщепления определенных органических соединений.

В каталоге ферментов за каждым из них закреплены номер и систематическое название.

К примеру, в номенклатуре ферментов обозначение пепсина выглядит так: 3.4.4.1 (пептид-пептидогидролаза). Липаза (гидролаза эфиров глицерина) — 3.1.1.3.

Конкретное действие ферментов на различные химические вещества зависит от строения первых. В молекуле всех ферментов есть активный центр — один или несколько. С помощью этих центров молекулы прикрепляются к веществам, на которые и воздействуют. По этой причине действие ферментов является специфичным.

Пепсин и трипсин, которые являются пищеварительными ферментами, принимают участие в процессе расщепления молекул белков до небольших фрагментов. Их воздействие различается: пепсин разрушает связи аминокислоты тирозина, а трипсин — аминокислот аргинина и лизина. Первый фермент оказывает воздействие на аминогруппы, а второй — на карбоксильные группы аминокислот.

Ферменты принимают участие в катализации множества последовательных реакций. Возникшие при участии первого фермента вещества являются субстратом для другого и т. д.

Ферменты действуют в клетке не хаотично: здесь соблюдается определенная последовательность и согласованность. Это возможно в силу локализации ферментов в разных участках клеточной мембраны. Последовательное расположение ферментов характерно и для органоидов клетки, где ферменты образуют упорядоченные системы.

У различных видов организмов и в различных органах обмен веществ осуществляется по-разному. Он зависит он конкретного комплекса ферментов. Ферменты способны нормально функционировать, если соблюдается оптимальная температура и реакция среды. Что касается среды, то для одних ферментов оптимальной средой является нейтральная (для ферментов слюны), для других кислая (для ферментов желудочного сока) или щелочная (для ферментов поджелудочной железы). Когда температура превышает 60 градусов, у большинства ферментов происходит инактивация — этот процесс называется денатурация белка.

Нуклеиновые кислоты

Впервые нуклеиновые кислоты обнаружили и выделили из клеточных ядер.

Есть 2 вида нуклеиновых кислот:

Дезоксирибонуклеиновая или ДНК.
Рибонуклеиновая или РНК.

В хромосомах клетки находится основная часть ДНК. В митохондриях и пластидах ДНК представлена в небольших количествах. РНК содержат ядрышки и цитоплазма.

Читайте также: