- Группы химических элементов клетки: таблица
- Вода и ее роль в клетке
- Свойства воды: таблица
- Неорганические соли и их роль в клетке
- Значение ионов в клетке: таблица
- Углеводы и их роль в клетке
- Классификация углеводов и их свойства: таблица
- Функции углеводов
- Липиды и их роль в клетке
- Белки и их роль в клетке
- Уровни организации белковой молекулы: таблица
- Функции белка
- Белки-ферменты
- Нуклеиновые кислоты и их роль в клетке
- Сравнительная характеристика ДНК и РНК: таблица
- Содержание химических элементов в клетке
- Органические и неорганические вещества
- Неорганические соединения
- Минеральные вещества
Группы химических элементов клетки: таблица
Неорганические вещества клетки и их роль. Химические элементы и их роль в клетке.
Из известных ныне около 110 химических элементов в состав клетки входит около 60.
В соответствии с их количественным содержанием они делятся на три группы.
Макроэлементы | Микроэлементы | Ультрамикроэлементы |
Количество определяется десятками процентов | Количество определяется десятыми и сотыми долями процента | Количество определяется тысячными долями процента и менее |
Углерод, азот, водород, кислород | Натрий, калий, кальций, магний, железо, сера, фосфор, хлор | Кадмий, медь, цинк, фтор, кобальт и др. |
Входят в состав основных органических веществ (белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты), а также в состав многих неорганических соединений | Входят в состав органических и неорганических соединений (сложные белки, пигменты, фосфолипиды, нуклеиновые кислоты, неорганические соли и др.) | Входят в состав ферментов, гормонов, витаминов и др. |
Вода и ее роль в клетке
Содержание воды в клетках различных тканей колеблется от 20% (в костной ткани) до 85% (в нервной ткани).
Молекула воды полярная (является диполем), что делает ее хорошим растворителем. Полярность и нелинейность молекулы воды определяется тем, что атомы водорода и кислорода, входящие в ее состав, различны по размерам и электроотрицательности.
Вода – хороший растворитель. Электростатическое притяжение между полярными молекулами воды и ионами сильнее, чем притяжение между катионом и анионом. В водном растворе ионы гидратируются.
Вещества, молекулы которых полярны и легко взаимодействуют с молекулами воды, называются гидрофильными. Вещества, молекулы которых неполярны и не могут растворяться в воде, называют гидрофобными. В воде такие вещества взаимодействуют друг с другом, образуя комплексы таким образом, чтобы с водой соприкасалась как можно меньшая поверхность.
Молекулы воды способны образовывать водородные связи. Одна молекула может образовать водородные связи с 4 другими молекулами воды.
Способность молекул воды образовывать водородные связи обеспечивает ряд ее свойств:
- высокая удельная теплоемкость;
- вязкость и поверхностное натяжение;
- несжимаемость.
Удельная теплоемкость – количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 кг воды на 1°С, очень велика.
Большое количество энергии тратится на разрыв водородных связей.
Водородные связи являются причиной вязкости воды, а также обеспечивают силы поверхностного натяжения: на поверхности воды из-за сильного притяжения ее молекул возникают силы сцепления, направленные внутрь воды.
Свойства воды: таблица
Свойства воды | Роль воды, определяемая этим свойством |
Молекулы воды являются диполями, вода – полярное вещество | Вода – хороший растворитель |
Вода несжимаема | Вода обеспечивает тургор клеток |
Вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью | Вода участвует в теплорегуляции клетки |
Вода обладает текучестью | Вода переносит растворенные в ней вещества |
Другие функции воды в клетке:
- Среда для протекания химических реакций
- Участник и продукт химических реакций
- Источник водорода и кислорода в фотосинтезе цианобактерий и эукариот
- Снижает силу трения в некоторых структурах
Неорганические соли и их роль в клетке
В большинстве клеток и тканей соли присутствуют в растворенном состоянии, т.е. в виде катионов и анионов.
Некоторые ткани содержат нерастворимые соли в составе своего межклеточного вещества (например, костная ткань животных).
Основными катионами клеток являются К+, Na+, Ca2+, Mg2+, основными анионами – Cl-, HPO24-, H2PO4-, HCO-3.
Катионы и анионы распределены неравномерно между клеткой и внеклеточной средой, что является необходимым условием существования клетки.
Так, содержание ионов калия существенно выше внутри клетки, а ионов натрия – во внеклеточной среде.
Значение ионов в клетке: таблица
Ионы натрия, калия и хлора | Участвуют в формировании нервных импульсов |
Ионы калия, кальция, магния | Активируют ряд ферментов |
Ионы кальция |
|
Ионы магния | Входят в состав хлорофилла |
Ионы железа Fe2+ | Входят в состав гемоглобина |
Ионы цинка | Входят в состав гормона поджелудочной железы инсулина |
Ионы иода | Входят в состав гормона щитовидной железы тироксина |
Анионы HPO24-, H2PO4-, HCO-3 | Входят в состав буферных систем клетки, которые поддерживают рН на постоянном уровне |
Анионы РО43- | Входят в состав ряда органических веществ: нуклеотидов, фосфолипидов и др. |
Органические вещества клетки их роль
Углеводы и их роль в клетке
Эти соединения имеют общую формулу Cn(H2O)n, где n>3
Классификация углеводов и их свойства: таблица
Характеристика | Моносахариды | Полисахариды первого порядка | Полисахариды второго порядка |
Строение | Состоят из одной молекулы, которая может включать 3 (триозы), 4 (тетрозы), 5 (пентозы) или 6 (гексозы) атомов углерода | Состоят из 2–4 остатков моносахаридов | Состоят из большого числа остатков моносахаридов |
Свойства | Имеют кристаллическую форму, хорошо растворимы в воде, имеют сладкий вкус | Имеют кристаллическую форму, хорошо растворимы в воде, имеют сладкий вкус | Не имеют кристаллической формы, нерастворимы в воде |
Примеры | Пентозы – рибоза, дезоксирибоза.
Гексозы – глюкоза, фруктоза, галактоза |
Дисахариды – сахароза, мальтоза, лактоза | Крахмал, целлюлоза, гликоген, хитин |
Функции углеводов
- Структурная (целлюлоза входит в состав клеточной стенки клеток растений, хитин входит в состав панциря членистоногих, клеточной стенки клеток грибов).
- Энергетическая (при окислении углеводов выделяется энергия).
- Запасающая (откладываются в запас – крахмал у растений, гликоген у животных).
Липиды и их роль в клетке
Липиды или жиры – это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных карбоновых кислот (жирных кислот).
Молекула липида состоит из гидрофильной головки, в состав которой входит глицерин, остаток фосфорной кислоты (фосфолипид) или углевод (гликолипид), и двух гидрофобных хвостов, состоящих из остатков жирных кислот.
Схема молекулы фосфолипида:
1 – жирнокислотные хвосты;
2 – полярная головка
Функции липидов:
- Структурная (входят в состав мембран).
- Энергетическая (при окислении липидов выделяется энергия).
- Запасающая (откладываются в запас).
- Защитная (липиды образуют прослойки между внутренними органами – сальники).
- Терморегулирующая (липиды обладают низкой теплопроводностью и, образуя теплоизоляционный слой, способствуют сохранению тепла).
- Являются источником эндогенной воды.
Белки и их роль в клетке
Белки представляют собой полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В природе существует около 300 аминокислот, но в белках обнаружено только 20 из них. Особенностью аминокислот является наличие аминогруппы (NH2) и карбоксильной группы (СООН). Участки молекул, лежащие вне амино- и карбоксильной групп и определяющие специфику аминокислоты, называются радикалом.
Аминокислоты, которые не могут синтезироваться в организме человека, называются незаменимыми. К незаменимым относятся гистидин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин.
Аминокислоты, входящие в состав белков, можно разбить на две группы, в зависимости от того, каким является их радикал – полярным или неполярным. К неполярным аминокислотам относятся аланин, валин, изолейцин, лейцин, метионин, пролин, триптофан, фенилаланин. Полярными аминокислотами являются все остальные, например, аргинин, аспарагин, аспарагиновая кислота, гистидин, лизин, тирозин, треонин и др.
Соединение аминокислот в цепь происходит за счет амино- и карбоксильной групп, при этом образуется пептидная связь.
Пептидная связь – прочная ковалентная связь. Разнообразие белков определяется аминокислотами, которые входят в состав белка.
Уровни организации белковой молекулы: таблица
Уровень организации | Описание | Основные взаимодействия |
Первичная | линейная последовательность аминокислот | пептидные связи |
Вторичная | спирально закрученная молекула | водородные связи |
Третичная | глобула (шарообразная молекула) | гидрофобные взаимодействия, электростатические взаимодействия, дисульфидные связи |
Четвертичная | объединение нескольких глобул в единый комплекс | гидрофобные взаимодействия |
Первичная структура белка образуется в результате биосинтеза на рибосомах, однако в таком состоянии белки в клетке не существуют. Они приобретают более высокие уровни организации – вторичную, третичную или четвертичную структуры.
Вторичная структура представляет собой спирально закрученную молекулу. Между витками спирали образуются водородные связи (между кислородом карбоксильной группы и водородом аминогруппы). Водородные связи гораздо слабее ковалентных, но их образуется большое количество, поэтому они обеспечивают образование довольно прочной структуры.
Третичная структура белка представляет собой глобулу – шарообразную структуру. Связи, поддерживающие третичную структуру, довольно слабые. Они возникают, в частности, в результате гидрофобного взаимодействия. Это взаимодействие связано с силами притяжения между неполярными участками белка в водной среде.
Гидрофобные остатки некоторых аминокислот в водном растворе сближаются, «слипаются» и тем самым стабилизируют структуру белка. Внутри белковой глобулы оказываются гидрофобные остатки аминокислот, а на поверхности глобулы – гидрофильные. Кроме гидрофобного взаимодействия в поддержании третичной структуры участвуют электростатические силы между заряженными участками аминокислот.
Между атомами серы, которую содержат некоторые аминокислоты, образуются ковалентные дисульфидные мостики. Третичная структура не является конечной. К макромолекуле белка могут присоединяться макромолекулы такого же белка или молекулы других белков. Такая структура называется четвертичной.
Начиная со вторичной структуры пространственные конформации белка поддерживаются слабыми взаимодействиями. Под воздействием внешних факторов (изменение температуры, солевого состава среды, рН, под действием радиации и иных факторов) слабые связи, стабилизирующие макромолекулу, рвутся, что приводит к изменению структуры белка. Этот процесс называется денатурацией. Денатурация может быть обратимой и необратимой
Функции белка
Белки выполняют наиболее разнообразные функции по сравнению с другими веществами клетки.
- Структурная – белки входят в состав биомембран и ряда органоидов, например, рибосом. Белки соединительных тканей обеспечивают их прочность и эластичность: кератин шерсти и волос, коллаген сухожилий, хрящей и др.
- Ферментативная – белки являются биокатализаторами, которые ускоряют протекание биохимических реакций в клетке (далее – подробно).
- Транспортная – многие белки являются транспортерами ряда веществ, например, гемоглобин переносит кислород; многие белки клеточных мембран образуют транспортные системы клетки: каналы, обменники, насосы.
- Регуляторная – белки-регуляторы контролируют процессы, происходящие в клетке. Например, гормоны пептидной или белковой природы (гормон роста, инсулин и др.), влияя на продукцию или активность белков-ферментов, управляют обменными процессами в клетке.
- Двигательная – белки осуществляют движения клеток или их частей, например белки мышечной ткани актин и миозин обеспечивают движение мышц.
- Защитная функция белков реализуется антителами, интерфероном и фибриногеном.
- Антитела, вырабатываемые лимфоцитами, противостоят возбудителям болезней.
- Интерферон – белок, приостанавливающий размножение вирусов.
- Фибриноген – растворимый белок плазмы крови, на последнем этапе свертывания крови переходящий в нерастворимый белок фибрин, который участвует в образовании тромба.
- Рецепторную или сигнальную функцию выполняют специфические белки, встроенные в биомембраны, которые реагируют с химическими веществами (например, гормонами или нейромедиаторами), вызывая изменение функционирования клетки.
- Энергетическая – белки после их расщепления на аминокислоты и дезаминирования (реакция отщепления аминогруппы) служат субстратами для реакций энергетического обмена. Дезаминирование аминокислот – отщепление аминогруппы, которая преобразуется в аммиак, а затем в мочевину.
Белки-ферменты
Фермент – биологический катализатор белковой природы, ускоряющий биохимические процессы в клетке.
Субстрат – вещество, с которым взаимодействует фермент.
Ферментативная реакция проходит по следующей схеме:
В ходе ферментативной реакции образуется фермент-субстратный комплекс, который распадается на свободный фермент и продукт реакции. Таким образом, фермент не расходуется в ходе реакции.
Фермент имеет центр для связывания субстрата, который называют активным центром. Субстрат и фермент подходят друг к другу, как ключ к замку.
Для активизации фермента необходимы специальные вещества, в роли которых могут выступать витамины (никотиновая кислота, витамины группы В), ионы металлов и др.
Кроме активаторов, известны вещества, которые, напротив, снижают скорость ферментативной реакции или вообще прекращают ее. Эти вещества называются ингибиторами.
Скорость ферментативной реакции зависит от ряда факторов внешней среды, в частности от температуры, и рН среды, а также от наличия ингибиторов. Максимальная скорость ферментативной реакции отмечается при оптимальных значениях температуры и рН, а также в отсутствие ингибиторов.
Фермент активен при определенной температуре среды. Увеличение или уменьшение температуры приводит к снижению скорости ферментативной реакции. Оптимальная температура для ферментов человеческого организма 37–380С. Кроме того, для каждого фермента существует оптимальное значение рН, при котором трехмерная структура фермента в области активного центра принимает необходимую форму.
Нуклеиновые кислоты и их роль в клетке
Нуклеиновые кислоты были открыты в конце XIX века Мишером. Их структура была изучена уже в ХХ веке. Расшифровка структуры ДНК связана с именами Уотсона и Крика (1953).
Различают дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК) кислоты. Мономерами нуклеиновых кислот (НК) являются нуклеотиды. В состав каждого нуклеотида входят азотистое основание, пентоза, остаток фосфорной кислоты.
Азотистые основания разделяются на две группы – производные пурина и производные пиримидина. К пуриновым азотистым основаниям относятся аденин и гуанин, к пиримидиновым принадлежат тимин, цитозин и урацил.
Пентозы (пятиуглеродные моносахариды) представлены рибозой и дезоксирибозой.
Соединение нуклеотидов в цепь происходит благодаря эфирным связям, которые образуются между остатками пентоз и фосфорной кислоты. Таким образом, формируется сахарно-фосфорный скелет молекулы.
Сравнительная характеристика ДНК и РНК: таблица
Признак | ДНК | РНК |
Локализация в клетке | Ядро, митохондрии, хлоропласты | Ядро, митохондрии, хлоропласты, цитоплазма, рибосомы |
Локализация в ядре | Хромосомы | Ядрышко |
Вид молекулы | Двойная правозакрученная спираль (две полинуклеотидные цепи, соединенные водородными связями) | Одна полинуклеотидная цепь |
Мономеры | Дезоксирибонуклеотиды | Рибонуклеотиды |
Строение мономера | ||
Пуриновые азотистые основания | Аденин, гуанин | Аденин, гуанин |
Пиримидиновые азотистые основания | Тимин, цитозин | Урацил, цитозин |
Пентоза | Дезоксирибоза | Рибоза |
Остаток фосфорной кислоты | имеется | имеется |
Свойства | Стабильность, способность к самоудвоению | Лабильность |
Функции |
|
Различны для разных видов РНК
|
Двойная спираль ДНК образуется благодаря наличию водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями разных цепей.
Комплементарными являются такие азотистые основания, пространственная конфигурация которых позволяет образовывать им между собой водородные связи.
Комплементарную пару образуют одно пуриновое и одно пиримидиновое основания.
Комплементарные пары:
- аденин – тимин
- тимин – аденин
- гуанин – цитозин
- цитозин – гуанин
- аденин – урацил (при образовании и-РНК)
Между тимином и аденином образуется две, а между гуанином и цитозином – три водородные связи.
Содержание химических элементов в клетке
Вода и другие неорганические вещества, их роль в жизнедеятельности клетки. Органические вещества, их роль в клетке. Самоудвоение ДНК.
К неорганическим соединениям клетки относятся вода и различные соли.
В среднем в клетке содержится около 80% воды: в клетках эмбриона воды до 95%, в клетках старых организмов — 60%, то есть количество воды зависит от интенсивности обмена веществ.
Количество воды зависит также от вида ткани: в нейронах ее 85%, в костях — не более 20%. При потере организмом 20% воды наступает смерть. Вода определяет тургор (упругость) тканей, создает среду для химических реакций, участвует в реакциях гидролиза, в световой фазе фотосинтеза, в терморегуляции, является хорошим растворителем.
По отношению к воде различают вещества гидрофильные (полярные вещества) — хорошо растворимые в воде и гидрофобные (неполярные вещества) — плохо растворимые в воде.
Роль солей в организме заключается в обеспечении трансмембранной разности потенциалов (вследствие разницы во внутри- и внеклеточной концентрации ионов калия и натрия), создании буферных свойств (за счет наличия в цитоплазме анионов фосфорной и угольной кислоты), в создании осмотического давления клетки и т.д.
В состав неорганических веществ клетки входят микроэлементы (их доля составляет менее 0,1%). К ним относятся цинк, марганец и кобальт, которые входят в состав активных центров ферментов; железо в составе гемоглобина; магний в составе хлорофилла; йод в составе гормонов щитовидной железы и др.
К органическим веществам клетки относятся белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты.
Белки— это гетерополимеры, состоящие из 20 различных мономеров — природных альфа-аминокислот.
Белки — нерегулярные полимеры.
Общее строение аминокислоты может быть представлено следующим образом: R—CCNH2)—СООН. Аминокислоты в белке связаны пептидной связью —N(H)—С(=0). Аминокислоты разделяют на заменимые, синтезирующиеся в самом организме, и незаменимые, которые животный организм получает с пищей.
Среди белков различают протеины — состоят только из аминокислот и протеиды — содержат небелковую часть (например, гемоглобин, который состоит из белка глобина и порфирина — гема).
В строении молекулы белка различают первичную структуру — последовательность аминокислотных остатков; вторичную — как правило, это спиральная структура (альфа-спираль), которая удерживается множеством водородных связей, возникающих между находящимися близко друг от друга С=0 и NH-группами.
Другой тип вторичной структуры — бета-слой, или складчатый слой, — это две параллельные полипептидные цепи, связанные водородными связями, перпендикулярными цепям. Третичная структура белковой молекулы — это пространственная конфигурация, напоминающая компактную глобулу. Она поддерживается ионными, водородными и дисульфидными (S=S) связями, а также гидрофобными взаимодействиями. Четвертичная структура образуется при взаимодействии нескольких глобул (например, молекула гемоглобина состоит из четырех таких субъединиц).
Утрата белковой молекулой своей структуры называется денатурацией; она может быть вызвана температурой, обезвоживанием, облучением и т.д. Если при денатурации первичная структура не нарушается, то при восстановлении нормальных условий полностью воссоздается структура белка.
Функции белков в клетке очень разнообразны.
Они играют роль катализаторов, то есть ускоряют химические реакции в организме (ферменты ускоряют реакции в десятки и сотни тысяч раз). Белки выполняют также строительную функцию (входят в состав мембран и органоидов клетки, а также в состав внеклеточных структур, например, волокна коллагена в соединительной ткани).
Движение организмов обеспечивается специальными белками (актином и миозином). Белки выполняют также транспортную функцию (например, гемоглобин транспортирует 02). Белки входят в состав иммунной системы организма (антитела и антигены), обеспечивают свертывание крови (например, белок фибриноген плазмы крови), то есть выполняют защитную функцию.
Они служат одним из источников энергии (при распаде 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии). Различают также регуляторную функцию белков, так как многие гормоны являются белками (например, гормоны гипофиза, поджелудочной железы и т.д.).
Кроме того, в организме имеются еще и резервные белки, являющиеся источником питания для развития плода.
Углеводы — это органические соединения, в состав которых входят водород, углерод и кислород.
Образуются из воды и углекислого газа в процессе фотосинтеза в хлоропластах зеленых растений (у бактерий в процессе бактериального фотосинтеза или хемосинтеза).
Различают моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза), дисахариды (сахароза, мальтоза), полисахариды (крахмал, клетчатка, гликоген, хитин).
Углеводы выполняют следующие функции: являются источником энергии (при распаде 1 г глюкозы освобождается 17,6 кДж энергии), выполняют строительную функцию (целлюлозная оболочка в растительных клетках, хитин в скелете насекомых и в клеточной стенке грибов), входят в состав ДНК, РНК и АТФ в виде дезоксирибозы и рибозы.
Обычно в клетке животных организмов содержится около 1% углеводов (в клетках печени до 5%), а в растительных клетках до 90%.
Жиры и липиды относятся к группе неполярных органических соединений, то есть являются гидрофобными веществами. Жиры — это триглицериды высших жирных кислот, липиды — большой класс органических веществ с гидрофобными свойствами (например, холестерин). К липидам относят фосфолипиды (в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены группами, содержащими фосфор, а иногда также азот) и стероиды (в основе их структуры лежат 4 углеродных кольца).
Эти соединения выполняют энергетическую функцию (при распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж), структурную (являются основой биологических мембран), защитную (защита от ударов, теплорегуляция, гидроизоляция).
АТФ — это аденозинтрифосфат, нуклеотид, относящийся к группе нуклеиновых кислот.
Концентрация АТФ в клетке мала (в среднем 0,04%; в скелетных мышцах 0,5%). Молекула АТФ состоит из адени- на, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. При гидролизе остатка фосфорной кислоты выделяется энергия:
Связь между остатками фосфорной кислоты является макроэргической, при ее расщеплении выделяется примерно в 4 раза больше энергии, чем при расщеплении других связей.
Энергию АТФ клетка использует в процессах биосинтеза, при движении, при производстве тепла, при проведении нервных импульсов, в процессе фотосинтеза и т.д.
АТФ является универсальным аккумулятором энергии в живых организмах.
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — это молекула, состоящая из двух спирально закрученных полинуклеотидных цепей. ДНК образует правую спираль шириной примерно 20 ангстрем, длиной несколько сотен микрон и молекулярной массой дальтон. Структура ДНК была расшифрована Д. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г. Мономером ДНК является дезоксирибонуклеотид, состоящий из азотистого основания (аденина (А), цитозина (Ц), тимина (Т) или гуанина (Г)), пентозы (дезоксирибозы) и фосфата.
Нуклеотиды соединяются в цепь за счет остатков фосфорной кислоты, расположенных между пентозами; в полинуклеотиде может быть до 30 тыс. нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов одной цепи комплементарна, то есть соответствует последовательности в другой цепи.
Цепи удерживаются за счет водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями: по две водородные связи между А и Т и по три между Г и Ц. В интерфазе перед делением клетки происходит репликация (редупликация) ДНК: ДНК раскручивается с одного конца, и на каждой цепи синтезируется новая комплементарная цепь; это ферментативный процесс, идущий с использованием энергии АТФ.
ДНК содержится в основном в ядре; к внеядерным формам ДНК относятся митохондриальная и пластидная.
РНК (рибонуклеиновая кислота) — это молекула, состоящая из одной цепи нуклеотидов. Рибонуклеотид состоит из одного из четырех азотистых оснований, но вместо тимина (Т) в РНК урацил (У), а вместо дезоксирибозы — рибоза.
В клетке имеются разные виды РНК: тРНК (транспортная — транспортирует аминокислоты к рибосомам), и РНК (информационная — переносит информацию о последовательности аминокислот с ДНК на белок), рРНК (рибосомальная — входит в состав рибосом), митохондриальная РНК и др.
Перед делением клетки происходит удвоение ДНК для того, чтобы обеспечить нормальный набор генов в обеих образующихся клетках.
Удвоение ДНК получило название редупликации.
При редупликации водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями аденином-тимином и гуанином-цитозином разрываются специальным ферментом. Нити, составляющие двойную спираль ДНК, расходятся, и к каждому нуклеотиду обеих нитей последовательно подстраиваются комплементарные нуклеотиды.
Подстраивающиеся нуклеотиды соединяются в две нити ДНК, каждая из которых представляет копию разошедшихся нитей ДНК. Таким образом, в результате редупликации возникают две одинаковые двойные спирали ДНК, состоящие из нити «материнской» молекулы и вновь синтезированной нити.
В процессе удвоения ДНК участвует много ферментов. Как на любой синтез в клетке, на редупликацию затрачивается энергия АТФ.
Органические и неорганические вещества
Организм человека и животных состоит из органических и неорганических веществ, что определяется тем в каком виде потребляются и усваиваются ими жидкости и продукты питания.
Органические и неорганические вещества имеют общие и различные свойства.
Неорганические вещества растворяются в воде и впитываются растениями . В растениях неорганические вещества меняют свое состояние и переходят в органическое вещество.
Это тот же самый химический элемент, но его связи меняются после того, как из жидкости он попадает в клетку растения, т.е. в структуру растительного вещества. Органические вещества, попадающие с растительной пищей в организм человека и животных, идентичны химическим элементам живой материи. Усваиваясь организмом из растительной пищи, химические элементы сохраняют природные свойства живой материи, т.е. органическое состояние.
Живой организм может усваивать вещества из воздуха, жидкостей, растительной и животной пищи. С воздухом и водой живой организм получает в основном неорганические вещества, которые могут входить в состав клеток живого организма, если своевременно не были удалены из него.
Неорганические вещества отсутствуют в чистой дождевой воде, в дистиллированной воде и в свежеприготовленных соках ягод, фруктов и овощей. При хранении соков ягод, фруктов и овощей химические элементы утрачивают органическое состояние и переходят в неорганические вещества. Только растение имеет свойство длительное время, а именно до полного созревания, сохранять химические элементы в органическом состоянии.
Неорганические соединения
1.Вода, её свойства и значение для биологических процессов.
Вода — универсальный растворитель.
Она имеет высокую теплоёмкость и одновременно высокую для жидкостей теплопроводность. Эти свойства делают воду идеальной жидкостью для подержания теплового равновесия организма.
Благодаря полярности своих молекул вода выступает в роли стабилизатора структуры.
Вода — источник кислорода и водорода , она является основной средой где протекают биохимические и химические реакции, важнейшим реагентом и продуктом биохимических реакций.
Для воды характерна полная прозрачность в видимом участке спектра, что имеет значение для процесса фотосинтеза, транспирации.
Вода практически не сжимается, что очень важно для придания формы органам, создания тургора и обеспечения определённого положения органов и частей организма в пространстве.
Благодаря воде возможно осуществление осмотических реакций в живых клетках.
Вода — основное средство передвижения веществ в организме ( кровообращение, восходящий и нисходящий токи растворов по телу растения и т.д.).
Минеральные вещества
В составе живых организмов современными методами химического анализа обнаружено 80 элементов периодической системы.
По количественному составу их разделяют на три основные группы.
Макроэлементы составляют основную массу органических и неорганических соединений, концентрация их колеблется от 60% до 0.001% массы тела (кислород, водород, углерод, азот, сера, магний, калий, натрий, железо и др.).
Микроэлементы — преимущественно ионы тяжёлых металлов.