А) Неорганические вещества клетки
В состав цитоплазмы входят все химические элементы, они присутствуют в различных количествах соответственно их значимости в жизнедеятельности.
Жизненно необходимыми являются С, О, Н, Na, К, Са, Mg, Cl, Р, S, Fe. В организме обнаружены: Li, Ва, Со, Sr, Си, Zn, Si, F, Вг и другие элементы, находящиеся в очень небольших количествах, поэтому называемые микроэлементами.
Неорганические вещества содержатся в клетке в виде солей, обычно в диссоциированном состоянии или в сочетании с органическими веществами. С помощью неорганических веществ поддерживается кислотно-щелочное состояние, регулируется осмотическое давление, обеспечивается раздражимость клетки, происходят ферментативные процессы, рост и развитие организма.
б) Органические вещества клетки
К органическим веществам клетки относятся белки, липиды и углеводы.
Белки
Среди органических соединений, встречающихся в клетке, первое место занимают белки. На их долю приходится не менее 50% сухой массы клетки. В состав всех белков входит углерод, водород, азот и кислород. Почти все белки содержат серу, в некоторых белках присутствует фосфор, цинк и медь.
Белки обладают очень большой молекулярной массой — от 6000 до 1 млн. и выше. При кислотном уровне они расщепляются до простых низкомолекулярных соединений — а-аминокис- лот. В качестве таких структурных элементов белка в животном организме встречаются только 20 различных а-аминокислот.Аминокислоты как химические соединения характеризуются наличием карбоксильной группы — СООН и аминной группы — NH2 и отличаются друг от друга боковыми группами (R-группами).Благодаря наличию в молекуле аминокислот кислотной (карбоксильной) и щелочной (аминной) группы эти соединения являются амфотерными, т. е. обладают в одно и то же время свойствами кислот и оснований. Они могут одновременно отщеплять как FH-ионы, так и ОН-ионы и формировать солеобразные соединения как со щелочами, как и с кислотами. В присутствии избытка гаслоты амфолиты ведут себя как основания, а в присутствии щелочей — как кислоты В белковых молекулах аминокислоты связаны друг с другом, образуя длинные неразветвленные цепи. Соединение аминокислот осуществляется путем пептидной связи (СО—NH) с выделением молекулы воды за счет карбоксильной группы одной молекулы аминокислоты и аминной группы другой.Такие соединения могут включать десятки и сотни остатков аминокислот и носят название полипептидов. Как правило, полипептид ные цепи содержат от 100 до 3000 остатков аминокислот, но есть и более длинные цепи. Качественный состав и порядок расположения аминокислот в полипептидах весьма различен и это определяет видовые, органные и тканевые различия белков.
|
|
|
Белковая молекула имеет сложную структуру по расположению составных частей в пространстве. Эту пространственную конфигурацию часто называют конформацией. В зависимости от вида конформации белки делятся на два класса. Первый класс составляют так называемые фибриллярные белки. В них полипептидные цепи располагаются параллельно друг другу, вдоль одной оси, и образуют длинные волокна. Эти белки нерастворимы в воде и являются основной структурой соединительных тканей животных. Другой класс составляют так называемые глобулярные белки, в которых полипептидные цепи плотно свернуты в компактные, сферические структуры. Большинство глобулярных белков растворимы в воде и несут динамические функции в обмене веществ. К этим белкам относятся ферменты, антитела, некоторые гормоны, белки, выполняющие транспортные функции и др.
|
|
|
Белки подразделяют на простые и сложные. Простые белки (протеины) состоят только из сочетания аминокислот. К ним, например, относятся протамины и гистоны, которые встречаются в ядрах животных клеток, альбумины и глобулины, находящиеся в цитоплазме, а также в сыворотке крови; фибриноген плазмы крови, мнозин в мышечных волокнах и т. д. Сложные белки (протеиды) состоят из собственно белковой части и другой, небелковой, которая называется простетической группой.
|
|
|
К сложным белкам относятся: 1) глюкопротенды, где белки прочно соединены с углеводами, например муцины и мукоиды, представляющие собой полужидкое, тягучее вещество слюны, желудочного сока, белка яйца курицы и др.; 2) фосфопротеиды — сложные белковые вещества, которые содержат в своих молекулах производные фосфорной кислоты. В тканях эти белки активно метаболизнруют, то отдавая, то присоединяя фосфорную кислоту; 3) липопротеиды — соединения, состоящие из белка и связанных с ним в различных соотношениях липидов (жироподобпых веществ), как, папрнмер, лецитин, холестерин и др. Липопротеиды входят в состав мембран всех клеточных структур — оболочки клетки, ядра, мембран митохондрий и др.: 4) хромопротеиды — сложные белки, состоящие из белка и окрашенного небелкового соединения. К ним, например, относятся, гемоглобин, миоглобии и пр.; 5) нуклеонротенды — сложные белки, являющиеся не только структурными элементами цитоплазмы и особенно ядра клетки, но и выполняющие важнейшие специфические функции организма. Нуклеопротеиды состоят из белковой группы и связанной с ней нуклеиновой кислоты. С ними связан синтез белка протоплазмы, они являются носителями наследственных свойств.
|
|
|
Нуклеиновые кислоты являются сложными органическими соединениями, в состав которых входит фосфорная кислота, рибоза или дезоксирибоза и азотистые пуриновые или пиримидиновые основания. Обнаружены два основных типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота п рибонуклеиновая кислота. В состав ДНК входят фосфорная кислота, дезоксирнбоза и азотистые основания: адении, гуанин, цитозин и тимин. В состав РНК входят фосфорная кислота, рибоза и азотистые основания: адепин, гуанин, цитозин и уранил. Большинство нуклеиновых кислот представляют собой очень крупные молекулы (молекулярная масса колеблется от 104 до 107 и даже до 109) весьма сложного строения как по химическим связям, так и по пространственным отношениям. Такая структура обеспечивает выполнение многогранных функций этих соединений в организме.
Углеводы
Количество углеводов в клетках животного организма значительно меньше, чем белков, но они также являются важными структурными и энергетическими веществами. В состав углеводов входят углерод, водород и кислород. Соотношение этих элементов у большинства углеводов животного происхождения отражено в общей формуле-(СВ>0)
Различают три основные группы углеводов: полисахариды, днсахарнды и моносахариды.Полисахариды при кислотном н щелочном гидролизе распадаются на большое количество молекул моносахаридов; дйса- хариды состоят из двух моносахаридов. Моносахариды гидролизу не подвергаются и, таким образом, являются элементарными составными частицами всех других углеводов.Моносахариды представляют собой альдегидоепирты, или кетоноспирты, т. е. соединения, получающиеся путем окисления одной из гидроксильных групп (ОН-груптга) многоатомного спирта.Наиболее распространенными моносахаридами в животном организме являются гексозы, т. е. шестиатомные (С6Нг06) альдегиде- и кетоноспирты. Самым распространенным является моносахарид — глюкоза. Кроме глюкозы, большое значение в организме животных имеют фруктоза, галактоза и манноза.
Дисахариды
Эти углеводы представляют собой соединения двух моносахаридов, образованных при помощи кислородного мостика между альдегидной или кетонной группами одного простого сахара я спиртовой группой другого моносахарида за счет Выделения воды. Общая формула дисахаридов: С12 ,Н22,О12.Наиболее важными дисахаридами являются: мальтоза (солодовый сахар), которая достоит из двух молекул глюкозы; сахароза (тростниковый сахар), построенная из глюкозы и фруктозы; лактоза (молочный сахар), молекула которой состоит из глюкозы и галактозы. Моносахариды и дисахариды образуют в воде истинные растворы, обладающие осмотическим давлением, и хорошо проходят через мембраны.
Полисахариды
К ним относятся крахмал, гликоген и клетчатка. Наиболее важным для человека пищевым углеводом является крахмал, запасное питательное вещество растении. Крахмал принадлежит к весьма сложным, высокомолекулярным веществам, структурным элементом которого является глюкоза.
Крахмал состоит из 10—20% полисахарида амилозы, растворимой в воде и дающей с йодом синее окрашивание, и из 80— 90% амилопектина, придающего вязкость и клейкость раствору крахмала. То и другое вещество представляет собой разветвленные полимеры остатков глюкозы, соединенных между собой кислородными мостиками между первым и четвертым атомами углерода. Относительная молекулярная масса амилозы и амилопектина очень высока — 35 000—50 000 и даже до 1 млн. Поэтому крахмал в воде образуетколлоидные растворы и не проходит через животные мембраны. При гидролизе крахмала сначала образуется ряд более или менее сложных полисахаридов— декстринов. Затем эти продукты распадаются до мальтозы, а последняя — на две молекулы глюкозы.
Гликиген
Очень близок по своему строению к амилопектину и представляет собой полимер, широко распространенный в тканях животного организма, особенно в печени и мышцах. Гликоген в воде образует только коллоидные растворы и поэтому не проходит через клеточные мембраны. Его относительная молекулярная масса весьма высока (1—5 млн.), что соответствует наличию в гликогене до 30 000 остатков молекулы глюкозы. Молекула гликогена, как и крахмала, разветвляется и построена из коротких пеночек (12—18 глюкозных остатков). При гидролизе гликоген распадается сначала на декстрины, затем образуется мальтоза и, наконец, глюкоза.
Клетчатка (целлюлоза)
Широко распространена в растительном мире, образуя опорные ткани и клеточные оболочки растений. Клетчатка не растворима в воде, для питания человека клетчатка не пригодна, так как почти не переваривается в желудочно-кишечном тракте. При гидролизе клетчатка распадается до глюкозы.
Мукополисахариды представляют собой сложные высокомолекулярные соединения, структура которых изучена не полностью. Обычно мукополисахариды построены из гексоз- аминов (производных гексоз с присоединением группы NII2) и так называемых гексуроновых кислот, например гиалуроновой кислоты. У животных эти соединения входят в состав соединительных тканей и вязких секретов. Такие соединения вступают в связь с белками и называются глюкопротеидами, или мукопротеидамн. К ним, например, относятся муцины, входящие в секрет всех слизистых оболочек желез, мукоид, распределенный в хряще, костной ткани, связках и др.
Липиды
Липиды (жиры и жироподобные вещества) находятся в организме либо в форме цитоплазматического жира, т. е. в виде структурного компонента цитоплазмы клеток, либо в форме запасного жира, откладывающегося в жировой ткани. Протоплазматический жир, являясь составной частью клетки, содержится в органах и тканях в постоянных количествах п имеет постоянный состав. Содержание запасного жира в тканях может изменяться в зависимости от режима питания.
Жиры являются высоко-энергетическими веществами, хорошими растворителями для ряда биологически активных веществ, содержат некоторые ненасыщенные жирные кислоты, необходимые для нормальной жизнедеятельности. В цитоплазме клеток жиры находятся не только в виде отдельных включений (капель жира), но и з виде сложных нестойких соединений с белками, которые называются липопротеидами.
Липиды делят на две большие группы: жиры (нейтральные жиры) и липоиды (жироподобные вещества).
Нейтральные жиры, или глицериды, представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина — СН2ОНСНОНСН2ОН и высших жирных кислот—RCOOH. Наиболее часто и в наибольшем количестве в состав жиров входят следующие высшие жирные кислоты, стеариновая, СН.ч(СН2) 16 СООН, пальмитиновая, CH3(CH2) 14СООН, и олеиновая, СН3(СН2)7СН=СН (СН2)7СООН. Стеариновая п пальмитиновая относятся к насыщенным жирным кислотам и при обычной температуре являются твердыми телами. Олеиновая кислота, жидкая при обычной температуре, является ненасыщенной кислотой с одной двойной связью. В составе жиров, кроме олеиновой, встречаются и другие ненасыщенные кислоты, например, линолевая и линоленовая. Первая имеет две, а вторая три двойные связи. В состав жиров, выделенных из тканей животных, входит и ряд других жирных кислот, но в относительно небольшом количестве.
Триглицериды могут быть простыми или смешанными. Простыми триглицеридами называются такие, в которых все три кислотных остатка принадлежат какой-либо одной кислоте. Смешанные триглицериды содержат остатки разных кислот в своей молекуле, например стеариновой, пальмитиновой, капроновой, олеиновой и др. Природные жиры являются смесью жиров. Животные жиры обычно содержат больше стеариновой и пальмитиновой кислот, н поэтому они при обычной температуре твердые. Растительные масла содержат значительное количество олеиновой, линолевой и прочих ненасыщенных кислот, и поэтому при комнатной температуре они жидкие. Жиры в воде не растворимы. При сильном и продолжительном взбалтывании с водой они образуют эмульсии, но весьма нестойкие. Между тем для выполнения ряда биологических функций жир и липоиды должны образовывать стойкую и мелкодисперсную эмульсию. В организме это состояние обеспечивается действием других веществ, обладающих свойствами эмульгаторов. К ним относятся белки, желчные кислоты и их соли, мыла и другие поверхностно-активные вещества. Они снижают поверхностное натяжение на границе раздела двух фаз (вода — масло) и тем самым способствуют образованию мелкораздробленных жировых капелек. В таком виде жиры более доступны перевариванию в полости кишечника. При кипячении с кислотами глицериды подвергаются гидролизу, распадаясь на глицерин и жирные кислоты. Щелочкой гидролиз, называемый омылением, дает соли жирных кислот (мыла), растворимые в воде, и глицерин.
Липоиды
К группе липоидов относятся все жироподобные вещества, встречающиеся в животном и растительном организме, независимо от химического строения, растворимые в органических растворителях (эфиры, хлороформ, ацетон и др.). Это более сложные вещества, чем нейтральные жиры, так как в них, кроме глицерина и жирных кислот, структурными элементами являются другие соединения: фосфорная кислота, стеарины и азотсодержащие вещества — холин, коламин, этаноламин, серии, сфингозин и др. В зависимости от состава липоиды разделяются ка несколько групп: фосфатиды, стероиды, стерины, цереброзиды, ганглиозиды, воска.
Представителями группы фосфатидов являются лецитины. Лецитины в существенных количествах встречаются в различных животных тканях и органах, но особенно много их в мозге.
Наиболее распространенным в органах и тканях и важным в физиологическом и медицинском отношениях представителем стеринов является холестерин и его сложные эфиры — холестериды. С нарушением обмена холестерина связан патогенез ряда заболеваний, в частности атеросклероз. Лецитин в некоторых отношениях является антагонистом холестерина. К группе стероидов относятся ряд важных биологически активных веществ: например, провитамины группы D, гормоны коры надпочечников, половые гормоны, желчные кислоты и др.
Хотя липоиды находятся во всей клеточной цитоплазме, но особенно много их в мембранах клетки. Через клеточную оболочку и другие мембраны могут проникать не только водорастворимые, но и жирорастворимые вещества, что связано с их растворением в липидах мембран. Особенно важная роль в процессах транспорта веществ через мембраны принадлежит фосфолипидам, холестерину и его эфирам.
3. Физико-химические свойства цитоплазмы
Цитоплазма является гетерогенной системой сложноорганизованных структур и поэтому ее физико-химические особенности определяются свойствами этих различных систем. Вместе с тем можно все-таки полагать, что цитоплазма является коллоидной 'системой. Дисперсионную среду этой системы составляет вода с растворенными в ней солями, а дисперсионную фазу — белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, благодаря способности этих соединений к полимеризации и агрегации. Цитоплазме как коллоидной системе, присуще свойство таких систем. Так, устойчивость коллоидных частиц цитоплазмы связана с наличием на их поверхности электрического заряда. Каждая частица белка или другого коллоида окружена двумя противоположно заряженными слоями. Внутренний электрический слой образован зарядом самой частицы. Наружный слой образован окружающими частицу водородными ионами (Н+), если частица заряжена отрицательно, или гидроксильными ионами (ОН-), если частица заряжена положительно. Коллоиды цитоплазмы обычно гидрофильны благодаря тому, что вокруг частиц образуется гидратный слой; поэтому они отличаются устойчивостью. Но если частицы теряют электрический заряд, то происходит их агрегация, разделение фаз, и белки цитоплазмы выпадают в осадок. Этот процесс называется коагуляцией. Цитоплазма как лиофильная коллоидная система способна к образованию геля, иначе говоря к снижению дисперсности коллоида без разделения фаз; возможен и обратный переход геля в золь.
Особое внимание в настоящее время обращается на то, что цитоплазма построена из полимеров, больших молекул цепного строения. Полимеры обладают важным свойством — лабильностью, благодаря чему они могут изменять пространственную конфигурацию, от которой зависит их биологическая активность. Биополимеры образуют истинные растворы, коллоидные системы, суспензии и эмульсии, отличающиеся устойчивостью. Органоиды клетки, состоящие из большого числа различных молекул биополимеров, могут рассматриваться как дисперсные системы типа суспензий.В цитоплазме клетки присутствуют растворы неорганических солей в виде ионов. Эти соли и ионы поддерживают определенное осмотическое давление в клетке и регулируют важные биологические процессы, в том числе возбуждение и торможение.Цитоплазма, таким образом, представляет собой гетерогенную систему, которая составлена от истинных растворов низко- и высокомолекулярных веществ, коллоидных систем и агрегатов молекул, образующих взвеси.
ІV. Выводы
Во время лекции мы узнали, что клетка состоит из ядра и цитоплазмы. Цитоплазма в свою очередь делится на клеточную оболочку, органеллы, включения и гиалоплазму. Ядро состоит из ядерной оболочки, ядерного сока, ядрышка и хроматина. Цитоплазма клетки содержит химические элементы и вещества: органические и неорганические. К органическим веществам относят белки, жиры и углеводы. Цитоплазма - гетерогенная система, поэтому можно сравнить ее с коллоидной системы. Дисперсионная среда такой системы составляют вода и растворении в ней соли, а дисперсионная фаза - белки, нуклеиновые кислоты и углеводы.
Список используемых источников:
1. http://medkniga.info/Himicheskii_sostav_i_fiziko-himicheskie_svoistva_kletki/Himicheskii_sostav_i_fiziko-himicheskie_svoistva_kletki_8.html
2. Гайда С. П. Анатомія і фізіологія людини : навч. посіб. / С. П. Гайда. – Вид. 2-ге, випр. і допов. – Київ : Вища школа, 1980. – 213 с.
3. Ганонг В. Ф. Фізіологія людини : підручник / Вільям Ф. Ганонг ; пер. з анг. М. Гжегоцький, В. Шевчук, О. Заячківська. – Львів : БаК, 2002. – 784 с. – ISBN 966-7065-38-3.
4. Завацький В. І. Курс лекцій з фізіології : навч. посіб. / В. І. Завацький. – Рівне : Волинські обереги, 2002. – Ч. 2. – 247 с.
5. Коритко З. Загальна фізіологія : навч. посіб. / З. Коритко, Є. Голубій. – Львів : ПП Сорока, 2002. – 142 с. – ISBN 966-96091-2-7.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 515; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!