Производство и продажа ионизаторов
- Задайте ваш вопрос
- +7 (931) 521-29-11 Бесплатно по РФ
Блог
Из этой статьи вы узнаете:
Химический состав клетки изучают школьники на уроках биологии, однако это знание не теряет своей актуальности и после выпуска со школьной скамьи. Понимание того, как устроен наш организм, необходимо для формирования правильных привычек и поведения, которое сохранит здоровье и красоту. Например, важными элементами клетки являются водород и вода, дефицит которых напрямую оказывает влияние на качество жизни.
В нашей статье мы расскажем, как устроена клетка, какие элементы и соединения входят в ее состав и как это все поможет в повседневной жизни.
Существует тесная связь между живой и неживой природой, ведь в составе живых организмов – вещества, которые образованы атомами химических элементов, такими же самыми, что и тела неживой природы. Клетки различных биологических организмов содержат в себе атомы одних и тех же химических элементов, что доказывает теорию о единстве всего живого.
На сегодняшний день известно свыше 115 элементов. В клетках живых организмов содержится порядка 80 из них.
Рассмотрим, какой химический состав имеют клетки живых веществ.
Химические элементы присутствуют в составе живых клеток в различном процентном соотношении, в связи с чем все они подразделяются на три группы.
Первая группа – макроэлементы, в нее входят те вещества, которые составляют более 0,001 % от массы тела. Любой организм на 98 % состоит из следующих главных химических элементов:
Около 65-75 % занимает кислород – он содержится в молекулах воды, а также в органических компонентах и минеральных веществах клеток.
Доля углерода составляет порядка 15-18 % – его имеют в своем составе молекулы всех органических веществ.
8-10 % составляет доля водорода, он присутствует в молекулах воды и является обязательной составляющей органических веществ.
Порядка 1,5-3 % занимает азот, его содержат такие крайне важные соединения, как белки и нуклеиновые кислоты.
Имеются в химическом составе клеток и другие вещества из группы макроэлементов, но они составляют совсем небольшой процент массы тела: фосфор P (0,2-1 %), калий K (0,15-0,4 %), сера S (0,15-0,2 %), железо Fe (0,01-0,02 %), магний Mg (0,02-0,03 %), натрий Na (0,02-0,03 %), кальций Ca (0,04-2,00 %), хлор Cl (0,05-0,1 %).
Вторая группа – микроэлементы, в нее входят те вещества, которые содержатся в массе тела клетки в очень небольшом количестве 0,000001-0,001 %. К ним относятся бор B, кобальт Co, цинк Zn, никель Ni, медь Cu, молибден Mo, ванадий V, йод I, бром Br, алюминий Al, марганец Mn, фтор F.
Ультрамикроэлементы – это третья группа, их количество в массе тела составляет не более 0,000001 %. К ним относятся золото Au, уран U, радий Ra, ртуть Hg, свинец Pb, бериллий Вe, цезий Cs, селен Se.
То, в каком количестве химический элемент содержится в массе клетки, не характеризует его значимость для живого организма. В этом легко убедиться на примере йода. Он входит в группу микроэлементов, но участвует в синтезе гормонов щитовидной железы, которые играют важнейшую роль для человеческого организма – регулирование обмена веществ и нормальное функционирование всех тканей.
Молекулы органических и неорганических соединений клеток образованы атомами химических элементов.
Среди важнейших неорганических веществ выделяют воду и минеральные соли, к важнейшим органическим веществам относят белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. Органические вещества – это углеводородные соединения и их производные, имеющие в своем составе атомы таких химических элементов, как кислород, водород, фосфор или азот.
Органические вещества, содержащиеся в клетках, подразделяются на низкомолекулярные и высокомолекулярные соединения. К первой группе относят моносахариды, аминокислоты, спирты, нуклеотиды. Высокомолекулярные соединения также называют полимерами, к ним относятся белки, нуклеиновые кислоты, липиды и полисахариды.
Макромолекулы таких соединений имеют высокую молекулярную массу, а по структуре они представляют собой длинные цепочки из много раз повторяющихся звеньев. Полимеры играют большую роль в жизнедеятельности клеток, обеспечивая нормальную работу всех систем живого организма. Полимеры, имеющие естественное происхождение и входящие в химический состав клеток живых веществ, называют биополимерами.
Низкомолекулярные органические вещества, образованные из макромолекул, называют мономерами. Они имеют простой химический состав. Нуклеиновые кислоты состоят из таких мономеров, как нуклеотиды, белки имеют в своем составе аминокислоты, а полисахариды образуются остатками глюкозы.
Углеводами называют природные органические вещества, которые состоят из молекул простых сахаров на основе атомов углерода, водорода и кислорода. Они могут быть образованы одной молекулой (моносахариды), 2-10 молекулами (олигосахариды), 10 и более молекулами (полисахариды). Животные клетки содержат в себе 1-5 % углеводов, растительные клетки могут иметь до 70 % углеводов в своем составе.
| Выполняемая функция | Описание |
|
Энергетическая |
Подавляющая часть энергии, необходимой для нормальной жизнедеятельности, достается организму в результате окисления простых сахаров, главным образом глюкозы. |
|
Запасающая |
Клетки растений накапливают крахмал, животные клетки, а также клетки грибов и бактерий накапливают гликоген. Эти вещества являются для них источниками глюкозы, когда в ней появляется необходимость. |
|
Строительная (структурная) |
Нуклеиновые кислоты имеют в своем составе такие углеводы, как рибоза и дезоксирибоза. Рибоза также входит в состав свободных нуклеотидов, играющих большую роль во внутриклеточных процессах. |
|
Рецепторная |
Клетки должны узнавать друг друга, поэтому в клеточных мембранах содержатся гликопротеины. |
Липидами называется большая группа органических соединений, к которой относятся жиры и жироподобные вещества, некоторые спирты. Они входят в химический состав всех живых клеток, но их содержание колеблется от 2-3 % в растительных клетках до 50-90 % в животных тканях.
| Выполняемая функция | Описание |
|
Строительная (структурная) |
Структурная основа биологических мембран в составе клеток – фосфолипиды и белки. Холестерин придает клеточным мембранам животных «жесткость». |
|
Гормональная (регуляторная) |
Стероидные гормоны играют большую роль в жизнедеятельности живых организмов. Такой гормон, как тестостерон, является основным половым гормоном у мужчин, он обеспечивает нормальную половую функцию и отвечает за развитие вторичных половых признаков. |
|
Энергетическая |
Жирные кислоты в процессе окисления вырабатывают в 2 раза больше энергии и такого необходимого для жизнедеятельности нуклеотида, как АТФ, чем в процессе распада того же числа молекул глюкозы. |
|
Запасающая |
Для любого живого организма жиры являются источниками энергии, получаемой с пищей. Также при окислении 1 грамма жиров вырабатывается 1,1 грамм воды. |
|
Защитная |
Подкожный жир млекопитающих защищает от охлаждения и опасных для организма механических воздействий |
К самому большому и разнообразному классу органических соединений клеток относятся белки. Строение и химический состав клеток белков делает их биологическими гетерополимерами, состоящими из таких мономеров, как аминокислоты.
| Выполняемая функция | Описание |
|
Каталитическая (ферментативная) |
Как простые, так и сложные ферменты имеют структуру белков. В живом организме они работают как катализаторы, ускоряя протекающие химические реакции. |
|
Строительная (структурная) |
Ногти и волосы человека содержат кератин, основой соединительных тканей, костей и хрящей является коллаген, а связки и стенки кровеносных сосудов содержат эластин. Все эти вещества являются склеропротеинами, или фибриллярными белками, и обеспечивают организму прочность и защиту. |
|
Транспортная |
Некоторые белки могут присоединять к себе и переносить по организму важные вещества. Гемоглобин в такой роли переносит кислород от легких в другие ткани организма и помогает выводить из клеток углекислый газ. |
|
Гормональная (регуляторная) |
Гормоны, играющие важную роль для организма, по своей природе являются белками и пептидами. Инсулин (белок) и глюкагон (пептид) устанавливают нормальный уровень глюкозы в крови. А соматропин, также являющийся белком, называют гормоном роста. |
|
Защитная |
Иммунный ответ нашего организма опасным инфекциям обеспечивают иммуноглобулины, или антитела. Против вирусов выступают белки, называемые интерферонами. |
|
Сократительная (двигательная) |
Взаимодействие таких белков, как актин и миозин, способствует нормальному сокращению мышц. |
|
Рецепторная (сигнальная) |
В состав надмембранного комплекса клетки, называемого гликокаликсом, входят гликопротеины. Их роль – принимать и распознавать информацию, поступающую из окружающей среды. |
|
Запасающая |
Миоглобин является связывающим белком в мышцах скелета и сердца, он обеспечивает организму запас кислорода. |
|
Энергетическая |
Распад 1 грамма белков обеспечивает организму более чем 17 кДж энергии. |
Неорганические вещества, входящие в химический состав клетки, представляют собой соли, имеющие твердое или диссоциированное состояние. Диссоциация – это процесс распада молекул вещества на катионы и анионы. При таком процессе внутри клетки концентрируется большое количество калия K и еще больше натрия Na.
Во внешней клеточной среде также содержится много натрия Na, но калий K присутствует там в небольшом количестве. Способна ли клетка изменять свои физико-химические свойства в ответ на внешние воздействия, зависит от того, в каком соотношении сконцентрированы ионы натрия Na+, калия K+, кальция Ca2+ и магния Mg2+.
Ткани многоклеточных живых организмов содержат в межклеточном веществе катионы кальция Ca2+, который помогает сцепляться клеткам и упорядочивает их расположение. Концентрация солей внутри клетки регулирует осмотическое давление и буферное действие. Под буферными свойствами клетки подразумевается ее способность к сохранению слабощелочной реакции своего содержимого. Наибольшее влияние на буферность оказывают анионы H2PO4- и HPO42-. Буфером в крови и жидкостях вне клетки выступают H2CO3 и анионы HCO3-.
Реакция во внутриклеточном пространстве остается практически неизменной за счет связывания катионов водорода Н+ и гидроксоионов ОН- при помощи анионов слабых кислот и слабых щелочей. Костная ткань позвоночных и раковины моллюсков прочны благодаря входящим в их состав нерастворимым солям, таким как фосфорнокислый кальций Ca3(PO4)2.
Вода, химическая формула которой известна всем (H2O), – вещество, преобладающее в строении живых организмов. Около 80-85 % массы тела приходится на воду, при этом ее количество в разных клетках различается. К примеру, эмаль зубов содержит порядка 10 % воды, а тело медузы состоит из нее на 98 %.
Физико-химические свойства воды делают ее роль наиболее важной для нормального протекания всех процессов жизнедеятельности. Более того, вода – универсальный растворитель для значительного количества как органических, так и неорганических веществ. Такое ее свойство обусловлено полярностью молекул и способностью их к образованию водородных связей. Вода является естественным участником подавляющего числа химических реакций и превращений. Большая часть внутриклеточных химических реакций тоже протекает исключительно в водном растворе.
Молекулы воды сцепляются между собой с помощью водородных связей, количество которых может меняться в зависимости от температуры. Лед тает при температуре свыше 0 °C, при этом распадается порядка 15 % водородных связей, температура 40 °С разрушает уже 50 %. При температуре свыше 100 °C вода испаряется и переходит в газообразное состояние – в этом случае происходит разрушение всех водородных связей. Это обуславливает высокую удельную теплоемкость воды.
Если меняется температура внешней среды, происходит процесс поглощения или выделения теплоты водой. Этот процесс является результатом разрыва или образования новых водородных связей. Таким образом, во внутриклеточном пространстве происходят меньшие изменения температуры, чем во внешней среде. Эффективный механизм регуляции теплообмена основан на процессе испарения воды с тел животных или растений.
Такое явление, как осмос, составляет основу механизма обмена и жизнедеятельности клеток живой природы. И вода участвует в этом процессе в качестве растворителя. Осмос – это диффузия, иными словами, односторонний перенос молекул воды или другого растворителя через полупроницаемую мембрану в растворенное вещество с большей концентрацией. Полупроницаемые мембраны способны пропускать через свой слой молекулы растворителя, но ионы и молекулы растворенного вещества не могут пройти через них.
Питьевая вода, которую обогащают газообразными молекулами водорода, не связанными между собой, называют водородной водой. Молекулярный водород способен победить оксиданты – вещества, негативно влияющие на здоровье путем развития процессов воспаления различных органов и тканей. Опасные вещества в человеческом организме могут появляться под влиянием:
отсутствия или низкого уровня физической активности;
высокой степени загрязненности воздуха;
таких вредных привычек, как употребление алкоголя или курение.
Водородную воду советуют пить для вывода оксидантов из организма. Ценность такой жидкости заключается в том, что:
она участвует в процессах обмена, помогает побороть свободные радикалы;
клеткам поступают полезные микроэлементы за счет эффективного проникновения молекул воды в биологические мембраны, что обусловлено небольшим размером этих молекул;
отсутствуют противопоказания к ее употреблению.
Более того, человеческий организм не тратит энергию с целью усвоения водородной воды, в отличие от питьевой, ведь молекулярный водород не относится к окислителям.
Первым научное исследование о пользе и вреде водородной воды опубликовал журнал Nature Medicine «Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals».
Норма употребляемой воды для каждого человека индивидуальна, ведь она зависит от рациона его питания. Важно подходить к данному вопросу, учитывая, какие продукты и в каком количестве человек привык употреблять в пищу за день, будь то свежие фрукты, овощи, повседневные термически обработанные блюда, хлеб, сладости, напитки и многое другое. Более того, суточную норму воды следует рассчитывать, основываясь на образе жизни человека и качестве выпиваемой им воды.
К сожалению, наукой не принимается во внимание биологическая доступность воды, и учитывается исключительно вода из крана и бутилированная, ведь только она доступна городскому человеку.
Усвоение воды произойдет быстрее, если ее биологические свойства будут схожи с биологическими свойствами организма, ведь в этом случае ему не придется затрачивать лишнюю энергию. Если же биологические свойства будут сильно различаться, то для процесса усвоения воды организм человека начнет расходовать свои ресурсы, и уменьшится объем усваиваемой воды. К слову, из 2 литров бутилированной воды наш организм сможет усвоить всего 2 стакана, вследствие сильного различия биологических свойств.
[sales_slider]Для того чтобы организм полностью усваивал выпитый стакан воды, она должна иметь низкое поверхностное натяжение, отрицательный заряд и верный уровень pH – такими свойствами обладает качественная биологически доступная вода.
Нашему организму будет требоваться меньшее количество воды, если пить биологически доступную воду, ведь она легче усваивается.
Многие задаются вопросом, что лучше – пить воду маленькими глотками или залпом?
Ответ однозначный – воду лучше пить медленно и делать маленькие глотки. Употреблять воду по расписанию стоит только в том случае, если при этом вы будете пить ее медленно.
В заключение сделаем вывод, что употребляемые нами продукты питания и питьевая вода непосредственно влияют на наш организм на клеточном уровне. Для поддержания своего тела в тонусе без вреда для здоровья необходимо пить качественную воду и следить за тем, чтобы питание было здоровым и сбалансированным.
читайте также
Мы в соц.сетях:
Популярные статьи
Акции
