Химический состав клетки

Вы уже знаете, что все живые организмы состоят из клеток. Однако сходства на этом не ограничиваются, и все клетки состоят из одних и тех же химических элементов.

Химический элемент. Что это?

Для начала разберемся, что такое химический элемент.

Химический элемент — это совокупность одинаковых мельчайших неделимых частиц (атомов).

Более подробно вы узнаете о химических элементах на уроках физики и химии. Простыми примерами химических элементов могут быть различные металлы (алюминий, медь, золото и т.п.), кислород, которым мы дышим, углерод и другие.

Из каких химических элементов состоят клетки?

Теперь наглядно изучим химический состав живых клеток, а также сравним состав тел живой и неживой природы.

Как вы могли заметить, в составе живых клеток, в отличие от неживых тел, очень много углерода. Дело в том, что атомы углерода являются обязательным компонентом всех органических веществ, образующих живую материю.

Вообще в природе все вещества можно разделить на неорганические и органические.

Неорганические вещества – это знакомые вам поваренная соль, сода, вода, компоненты воздуха.

Органические вещества – это вещества, в состав которых обязательно входят атомы углерода. Органические вещества входят в состав живых клеток. К ним относятся белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Для обнаружения некоторых веществ, входящих в состав живых клеток, можно провести ряд несложных опытов.

Обнаружение воды, неорганических и органических веществ

Попробуйте нагреть кусочек растения в пробирке. Через некоторое время на стекле появятся капельки воды, а затем вы увидите дым. Это горят органические вещества. При этом неорганика не сгорает, а остается на дне пробирки в виде золы. Золу, ввиду высокой концентрации неорганических веществ, активно используют в качестве доступного удобрения.

Обнаружение белков и углеводов

Заверните кусочек теста в марлю и попробуйте «прополоскать» его в сосуде с водой. Через некоторое время в марле останется клейкая масса. Это – клейковина, растительный белок.

В сосуде с мутной водой вы сможете обнаружить крахмал. Для этого достаточно добавить к раствору несколько капель йода. Жидкость посинеет.

Крахмал — это сложный растительный углевод. Большинство растений используют крахмал в качестве запаса питательных веществ.

Крахмальные зерна самых разных форм откладываются в хлоропластах. Больше всего крахмала запасается в семенах, клубнях, корнях и корневищах. Это также можно легко проверить. Достаточно капнуть несколько капель йода на клубень картофеля.

Обнаружение жиров

Жир можно обнаружить в семенах подсолнечника. Поместите несколько семечек на лист белой бумаги и попробуйте раздавить их с помощью пестика. Вскоре на бумаге выступят характерные масляные пятна.

Химический состав клетки

Вода

Это самое распространенное вещество на Земле. Вода не только окружает каждый живой организм снаружи, но и находится внутри.

В среднем живые клетки состоят из воды на 60–80%. Потеря всего 20% воды приводит к смерти.

Почему же вода так важна?

Вода – это универсальный растворитель для большинства веществ, а также участник химических реакций, важных для организма.

Таким образом, от содержания воды в организме зависит скорость большинства химических процессов, а значит, и обмена веществ в целом.

Форма клетки, ее объем и упругость также поддерживаются водой.

Вода участвует в процессе терморегуляции. За счет испарения воды с поверхности листьев и потоотделения тела растений и животных охлаждаются и регулируют температуру.

Минеральные вещества

Кровь и межклеточная жидкость содержат большое количество различных неорганических солей. Они позволяют поддерживать постоянство внутренней среды организма. Кальций входит в состав костей и раковин моллюсков, участвует в процессе сокращения мускулатуры. Вместе с калием кальций обеспечивает выполнение жизненно важных функций, таких как раздражимость.

{"questions":[{"content":"Какие из ниже перечисленных веществ являются органическими?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Белки","Жиры","Углеводы","Вода","Нуклеиновые кислоты","Зола","Сода"],"answer":[0,1,2,4]}}}]}

Углеводы

Функции углеводов в организме разнообразны.

Углеводы придают прочность и жесткость клеточным стенкам растений (целлюлоза). Углевод хитин образует жесткие покровы насекомых. Раствор углеводов в растительной вакуоли поддерживает внутриклеточное давление.

В виде сложных углеводов, крахмала и гликогена, растения и животные запасают энергию. А в результате их расщепления живые организмы получают энергию.

Белки

Разнообразие белков в живом организме очень велико.

Белки входят в состав многих клеточных структур, регулируют процессы жизнедеятельности и могут запасаться в клетке. Из белков состоят мышцы, и сокращаются они именно благодаря белкам. За счет белков волосы, ногти, рога и копыта обладают высокой прочностью. Гемоглобин, транспортный белок крови, переносит кислород и углекислый газ.

Без белков было бы невозможно пищеварение. Ведь ферменты, разлагающие компоненты пищи, также являются белками.

Жиры

Жиры выступают в роли стратегического запаса энергии и даже воды.

Благодаря теплоизоляционным свойствам жировой ткани многие животные способны переносить очень низкие температуры. Например, перед спячкой медведь накапливает толстую жировую прослойку, которая будет не только «кормить», но и «согревать» его.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты крайне важны для любого живого организма.

Именно в виде нуклеиновых кислот хранится наследственная информация. С помощью нуклеиновых кислот наследственная информация передается от родителей потомкам.

В клетке нуклеиновые кислоты образуют специальные структуры (хромосомы), которые находятся в клеточном ядре.

Что указывает на общность живой и неживой природы?

Все живые клетки, как и объекты неживой природы, состоят из одних и тех же химических элементов. Уже знакомые вам белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты состоят из углерода, водорода и кислорода. В состав белков входит также азот. Нуклеиновые кислоты содержат не только азот, но еще и фосфор.

{"questions":[{"content":"Какова роль нуклеиновых кислот?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Хранение наследственной информации","Хранение и передача наследственной информации","Накопление энергии","Обеспечение прочности каких-либо структур"],"explanations":["Роль нуклеиновых кислот не ограничивается лишь хранением наследственной информации. Будьте внимательны!","","",""],"answer":[1]}}}]}

Назовите известные вам углеводы. Какие из них встречаются в растительных, а какие — в животных организмах? Охарактеризуйте значение этих веществ.

Глюкоза – органическое соединение, углевод. Это один из самых распространенных и доступных источников энергии для всех живых организмов. Этот углевод встречается в ягодных и фруктовых соках. Также глюкоза образует более сложные углеводы.

Фруктоза – органическое соединение, углевод. Несмотря на свое название, фруктоза выполняет важные функции в организмах не только растений, но и животных. Как и глюкоза, фруктоза входит в состав многих более сложных углеводов. Фруктозу активно используют в пищевой промышленности в качестве подсластителя, безопасного для диабетиков.

Сахароза – углевод, состоящий из одной глюкозы и одной фруктозы. По сути, сахароза – это хорошо знакомый вам сахар.

Крахмал – сложный очень разветвленный углевод, состоящий из большого количества глюкозы. Это основной запасной углевод в растительных клетках.

Гликоген – сложный ветвистый углевод, состоящий из глюкозы. Растения запасают крахмал, а животные – гликоген.

Целлюлоза (клетчатка) – сложный углевод, представляющий собой длинную цепочку глюкозы. Основной компонент жестких клеточных стенок растений.

Хитин – сложный углевод в составе жестких покровов насекомых, ракообразных и других беспозвоночных.

{"questions":[{"content":"Какие углеводы встречаются в растительных организмах, а какие в животных?[[grouper-1]]","widgets":{"grouper-1":{"type":"grouper","labels":["Животные","Растения","И в растениях, и в животных"],"items":[["Хитин","Гликоген"],["Сахароза","Целлюлоза","Крахмал"],["Глюкоза","Фруктоза"]]}}}]}