logo
Книга по анатомиии

2. Хімічний склад клітини

Клітини складаються з двох груп речовин — неорганічних (вода і ряд неорганічних речовин) і органічних (білки, вуглеводи, жири, нуклеїнові кислоти, гормони, вітаміни тощо).

Серед живої речовини клітини на першому місці за вагою стоїть вода, яка виконує багато функцій: збереження об’єму, пружність клітини, розчинення хімічних речовин. Вона входить до складу плазми крові, лімфи, за її допомогою до клітин підводяться поживні речовини і видаляються кінцеві продукти обміну. Вода бере участь у всіх хімічних реакціях. Завдяки високій теплоємності вода охороняє цитоплазму від різних коливань температури і сприяє теплорегуляції клітин і організму.

Мінеральні солі знаходяться у дисоційованому стані у вигляді катіонів і аніонів — K+, Na+, Ca2+, Cl-, HCO3-, H2POта інші. Від концентрації солей залежить надходження води у клітину. Осмотичний градієнт існує всередині кожного організму і регулюється мінеральними речовинами клітини.

За кількісним складом мінеральні речовини можна розділити на три основні групи: 1. Макроелементи складають основну масу органічних і неорганічних речовин. Це оксиген, гідроген, карбон, нітроген, фосфор, калій, кальцій, калій, магній, натрій, хлор, ферум. Їх сумарна частка становить 1,9%. Чотири хімічні елементи, зокрема оксиген, гідроген, карбон, нітроген, становлять майже 98% і входять до складу органічних сполук. Тому їх ще називають органогенними.

2. Мікроелементи: понад 50%, складові компоненти ферментів, гормонів тощо. Вміст їх — 0,001 — 0,000001%. Це марганець, бор, кобальт, купрум, молібден, цинк, ванадій, йод, бром, манган.

3. Ультрамікроелементи з концентрацією менше 0,0000001% — аурум, аргентум, платина, плюмбум тощо.

Усі хімічні елементи, що містяться в клітині, входять до складу органічних і неорганічних сполук або перебувають у вигляді йонів. Вони відіграють велику роль у живленні клітин, їхньому рості, побудові тканин та органів, підтримують кислотно-лужну рівновагу, беруть участь в обміні речовин та енергії, у процесах подразнення та збудження клітини.

За структурою більшість органічних сполук, які входять до складу клітини, характеризуються великими розмірами і становлять макромолекули. Є три типи макромолекул: полісахариди (вуглеводи), білки, нуклеїнові кислоти, мономерами яких є відповідно: моносахариди, амінокислоти, нуклеотиди. Крім того, велике значення в життєдіяльності клітини відіграють ліпіди, вітаміни, гормони.

Вуглеводи — кількість їх у клітині 1­ ­– 2%, іноді — 5%, виконують такі функції: будівельну (входять до складу опорних елементів клітини організму); енергетичну (від окиснення 1 г вуглеводів виділяється 17,6 кДж (4,2 ккал); запасання поживних речовин (глікоген відкладається в печінці і служить енергетичним резервом); захисну (слиз, який виділяється різними залозами, багатий на вуглеводи та їхні похідні, уберігає стінки органів (стравоходу, шлунку, кишечнику) від механічних пошкоджень, проникнення бактерій, вірусів); регуляторну (їжа складається з клітковини, яка викликає механічне подразнення шлунка і кишечнику). До специфічних функцій вуглеводів відносяться: проведення нервових імпульсів, утворення антитіл, забезпечення певної групи крові.

Ліпіди — це сполуки високомолекулярних жирних кислот і трьохатомного спирту — гліцерину. Ліпіди поділяються на прості ліпіди (нейтральні жири) і складні ліпіди (фосфоліпіди, гліколіпіди, ліпопротеїди, стерини і стероїди). Функції ліпідів: будівельна (бере участь у будові мембран усіх клітин, тканин і органів; утворення гормонів, жиророзчинних вітамінів); енергетична (у разі повного окиснення 1 г жирів виділяється 38,9 кДж (9,3 ккал), тобто майже удвічі більше, ніж при повному розщепленні такої самої кількості вуглеводів; крім того, при окисненні 1 г жирів утворюється 1,1 г води); запасання поживних речовин (депо жиру — підшкірна клітковина, надниркова залоза, сальник); захисна (полягає у захисті внутрішніх органів від механічних пошкоджень: наприклад, нирки людини вкриті м‘яким жировим шаром); теплоізоляціна (накопичуючись у підшкірній клітковині, жири запобігають переохолодженню); регуляторна (ліпіди входять до складу гормонів, які беруть участь у регуляції життєвих функцій організму).

Білки відносяться до органічних сполук, які мають назву полімерів. До їх складу входять атоми вуглецю, водню, кисню, азоту, сірки, до деяких — атоми металів — заліза, цинку, міді. Мономерами білків є амінокислоти, яких налічується більше 20.

За складом білки можуть бути:

а) нуклеопротеїди складаються з нуклеїнової кислоти і амінокислоти (хромосоми);

б) глікопротеїди складаються з вуглеводів і амінокислот (плазма крові);

в) хромопротеїди складаються з пігменту і амінокислоти (гемоглобін);

г) фосфопротеїди складаються з фосфорної кислоти і амінокислоти (казеїн молока).

Функції білків:

Вітаміни мають високу фізіологічну активність, складну і різноманітну хімічну будову, необхідні для нормального росту і розвитку організму. Більшість з них є компонентами ферментних систем (коферментами). Вітаміни регулюють окислення вуглеводів, органічних кислот, амінокислот. У клітинах людини синтезуються лише вітаміни Д, Е, К, В. Вітаміни поділяються на водорозчинні (С, вітаміни групи В, РР) і жиророзчинні (А, Д, Е, К).

Ферменти є клітинними каталізаторами біохімічних реакцій. Основу ферментів складають білки, до яких може приєднуватися небілкова частина (вітаміни, метали тощо). Ферменти каталізують лише певні реакції. Кожна молекула ферменту здатна здійснювати від декількох тисяч до декількох мільйонів операцій за хвилину. Для ферментів характерна закономірна локалізація, оскільки процес розщеплення або синтезу будь-якої речовини в клітині поділений на ряд хімічних операцій, які закономірно ідуть одна за одною. Кожну з цих операцій каталізує свій фермент. Дія ферментів залежить від температури і pH середовища.

Нуклеїнові кислоти забезпечують процеси синтезу білка, чим визначають характер обміну речовин, закономірності росту і розвитку, явища спадковості і мінливості. Є дві групи нуклеїнових кислот — ДНК і РНК, які відрізняються будовою і біологічними властивостями. ДНК переважно знаходиться у ядрі, входить до складу хроматину, зосереджена у хромосомах. ДНК входить до складу мітохондрій, центросом. Основні резервуари РНК — ядерця ядра і рибосоми, що розташовані в цитоплазмі.

Нуклеїнові кислоти — це полімери, мономерами яких є нуклеотиди.

Основна біологічна функція ДНК полягає у зберіганні, постійному самовідновленні і передаванні генетичної (спадкової) інформації у клітині.

Біологічна роль РНК пов’язана з синтезом білка, тобто з реалізацією спадкової інформації. Саме РНК є посередником між ДНК і молекулою білка, що буде синтезуватися.

АТФ (аденозинтрифосфорна кислота) є головним джерелом і переносником енергії будь-яких процесів, які відбуваються в клітині. Хімічна енергія фосфорних зв’язків використовується для механічної роботи під час скорочення м’язів, біоелектричної роботи — при передачі нервового імпульсу, осмотичній роботі — при переміщенні молекул; хімічної роботи — при синтезі молекул в процесі росту. Запас АТФ у клітині невеликий, тому поповнення АТФ йде за рахунок розщеплення вуглеводів, ліпідів.