Л1. Химичен състав на клетката Flashcards
Химични елементи в неживата и живата природа
- в неживата 99% са O, Si, Al, Ca, Fe и др.
- в живата има само около 30 елемента, като преобладават леку елемент
- Няма качествена разлика в елементите, образуващи живата и неживата природа; разликата е само количествена.
Макроелементи
- тези, които са в най-голямо количество в живите организми (98%)
- H, O, C, N
- макроелементи, влизат и биогенните
Микроелементи
- P,S, Na, Ca, Cl, Mg, Fe
Ултрамикроелементи
Mn, Co, Cu, Zn, Mo
В клетката са най-застъпени 4 вида с-ния:
- въглехидрати (H,O,C
- белтъци (H,O,C,N,S)
- НК (H,O,C,N,P)
- липиди (H,O,C)
Йони в клетката
- Na+, K+ - участват в генерирането на нервните импулси
- Ca2+ , Mg2+ - кофактори на много ензими
- Mg2+ - сглобяване на рибозоми, част от молекулата на хлорофила за процеса фотосинтеза
- Ca2+ - сглобянване на актинови микрофиламенти, образува соли – кости и зъби
- Fe2+ - част от молекулата на хеоглобина – дихателен пигмент, който пренася кислород в кръвта главно на гръбначни животни
- Cl- - най-важният едновалентен анион в клетката и в телесните течности; заедно с натрия и калия, хлорът пренася електрични заряди, когато е в разтворено състояние в телесните течности, затова тези 3 елемента са главните „електролити“ - те определят фунционирането на нервните клетки, участват в регулацията на телесните течности и на киселинно-алкалното равновесие в организма.
Концентрация на йони в клетката
- поддържа се на постоянно равнище с помощта на специални механизми.
- Йонният състав на клетката наподобява този на моркста вода.
Свойства на солите:
- поддържат рН
-осмотично налягане
-участват в образуването и предаването на енергия - участват в модификацията на белтъци
- кофактори на различни ензими
- представляват сигнали
- в някои тъкани се отлагат като неразтворими соли
Функции на микроелементи
изпълняват важни фунцки в метаболитните процеси :
- Cu – част от дихателния пигмент, пренасящ кислород в хемолимфата на много безгръбначни.
- Mn, Zn – ко-фактори на ензими, необходими за протичането на различни химични реакции в клетката
- I – участва в молекулата тироксин
- F – необходим за изграждането на зъбния емайл
- Со - компонент на витамин В12, който се синтезира от някои микроорганизми, например в стомашния тракт на човека. (недостигът на този витамин води до развитие на анемия)
Вода
- най-широко разпространеното съединение в живите организми
- вътрешна течна среда за клетките, а клетките са потопени във воден разтвор – телесните течности.
Съдържание на водата
- в различните видове клетки силно варира (70 – 80%) и намалява със стареенето им
- бива свободна и свързана
Структура на водната молекула
- 2 водородни атома, свързани ковалентно с един кислороден атом
- образува се V образна форма с ъгъл между Н атоми от 109.5о, но поради отблъскването на електроните ъгъла намаля до 104.5о;
- кислородния атом има силна електроотрицателност (способност на ядрото да привлича електроните), това издърпва електронните двойки до ядрото и оголва ядрата на Н атоми (те са протони) и затова молекулата на водата придобива полярност(става дипол);
- всеки кислороден атом може да взаимодейства с два други Н атома чрез водородни връзки, това придава определена „структура”, но тя не е постоянно защото Н връзките постоянно се образуват и разкъсват
Свойства на водата
- Полярността на водната молекула обяснява особените свойства на водата, които я отличават от други молекули
- добър разтворител
- висока топлоемкост
-най-добрия топлопроводник след металите
-високо повърхностно напрежение
-нисък вискозитет
Водата като разтворител
- Добър разтворител за полярни молекули
- Когато във водата попаднат кристални соли, те дисоциират до йони – във водна среда всеки от йоните на солта се привлича от водните молекули.
-Молекулите, които нямат полярни групи, не могат да се разтварят във вода. Когато такава молекула попадне във вода, се образува малко пространство, в което тя се разполага; стените на тази кухина са образувани от водни молекули, свързани с водородни връзки. Подобни взаимодействия играят важна роля при образуването на биологичните структури, като клетъчни мембрани. Те са в основата на формиране на специфичната пространствена структура на макромолекулите.
Топлинни свойства на водата
- замръзва при 0 градуса и кипи при 100
-топлоемкост – може да поема голямо количество топлина при сравнително малко повишаване на темпартутурата - свойство на топлинен буфер. Водата поглъща топлината в огранизма, отделена при протичане на химични реакции, разпределя я равномерно и така предпазва клетката от увреждане.
-добър проводник – спомага за пренасяне на топлина от 1 клетка към друга
Водата като среда на живот
- много химични реакции в клетките протичат със свързване или отделяне на вода
-в твърдо агрегатно състояние тя има по-малка плътност в сравнение с течно, най-високата плътност на водата е при 4 градуса, - ледът е по-лек от водата и това предпазва обитателите на водни басейни от замръзване при ниски температутри на средата.
Повърхностно напрежение на водата
- То се формира на граничната водна повърхност с въздушната среда и се определя от здравото свързване на водните молекули, поради това водата образува капки, а не се разстила в тънък слой.
-Повърхностното напрежение определя капилярните свойства на водата, това позволява изкачването й по проводящата тъкан на растенията.
-високото повърхностно напрежение на водата е основен фактор за изграждането на мембранните структури на клетките.
Осмоза, осмотично налягане
– Това е силата, която движи водните молекули през пропусклива мембрана, разделяща водата от разтвора, от по-ниска към по-висока концентрация
– Колкото е по-голяма концентрацията на разтворите, толкова е по-голямо осмотичното налягане
– Концентрацията се определя от броя частици заемащи даден обем
Изотоничност, Хипертоничност, Хипотоничност
– Изоточничнот: равна концентрация от двете страни на пропускливата мембрана; обема на клетката не се променя
– Хипертоничност(високо осмотично налягане): частиците извън клетката са повече и тя губи вода и се сбръчква
– Хипотоничност(ниско осмотично налягане): частиците вътре в клетката са повече, водата навлиза и клетката се пука
Киселинно-алкално равновесие; скала рН
– Има голямо значение за работата на ензимите, защото те работят в точно определено рН (близко до неутралното)
– Степента на киселинност зависи от концентрацията на на Н+ за единица обем, а алаклността зависи от концентрацията на ОН-.
– И двете могат да се определят от концентрацията на Н+.
– Границите са 0—7—14.
– Неутрално- рН 7
– Силно киселинно – рН 1.
– Силно алкално – рН 14.
– В клетката рН е 7,2, а в кървта 7,4/
– Нарушение на рН се избягва чрез буферни системи, които неутрализират тези продукти.
Прости захари
Простите захари (онозахаридите са широко разпорстранени и в животински, и в растителни клетки
-глюкозидни връзки
- молекулата им е изградена от няколко въглеродни атома, като най-често се срещат съставените от 5 (пентоза), 6 (хексоза). Важно значение за клетката има пентозата рибоза (градивен елемент на нуклеиновите киселини) и хексозата глюкоза – доставя енергия и участва в много други клетъчни процеси
- монозахаридите са структурни звена (мономери), които изграждат олигозахаридите (напр. дизахири като захароза (глюкоза и фруктоза) и лактозата (глюкоза и галактоза) и полизахаридите.
Полизахариди
- макромолекули с дълги вериги, образувани от стотици и хиляди мономери ;
- могат да бъдат включени еднакви или рзлични мономери ; напр.: скорбялата, целулозата и гликогенът са иградени от остатъци на глюкозата, а хиалуроновата киселина – от редуващи се остатъци на 2 различни мономера – глюкуронова киселина и ацетилглюкозамин; свързвайки се, образуват линейни (скорбяла, целулоза) или разклонени (гликоген) вериги.
въглеводородите заемат централно място в метаболиза на…
фотосинтезиращите организми (автотрофи); някои полизахариди служат като енергичен резерв – гликоген при животни, скорбяла при растения
Полизахариди (функции)
-много полизахариди служат като извънклетъчни опорни структури ; други влизат в състава на съединителната тъкан на гръбначните и външния скелет на членестоногите (хитин)
-най-разпространенто съединение в природата – целулозата (в клетъчната стена на растенията)
- въглехидратите – придават биологична специфичност на повърхността на животинските клетки и осигуряват контакта между съседни клетки
- Полизахаридите служат като резерви за глюкоза, като структурни компоненти или като “лепило“, което задържа някои клетки заедно
