Глава 3. Химическая организация клетки

Живая клетка состоит из ограниченного набора химических элементов, хотя количество их велико. На долю шести элементов приходится более 99 % от сухой массы клеток. Это углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера (C, H, N, O, P, S). Это главные компоненты всех органических соединений клетки.

Химическое соединение, которое в максимальном количестве представлено в клетке, – вода. Практически все внутриклеточные реакции протекают в водной среде. Вода составляет более 70 % клеточной массы.

В растворенном виде в цитоплазме находятся малые органические молекулы, в состав которых входят четыре основных химических элемента, – C, H, O и N. Например, аминокислоты, простые сахара, нуклеотиды и предшественники жирных кислот. Эти молекулы дают начало макромолекулам: нуклеиновым кислотам, белкам, полисахаридам, жирным кислотам. Кроме того, малые молекулы могут расщепляться в клетке до простых соединений, и энергия их химических связей будет использоваться клеткой для многих процессов жизнедеятельности. Так, глюкоза в процессе окисления расщепляется до углекислого газа и воды. Освободившаяся энергия аккумулируется в форме двух важнейших соединений клетки – АТФ и НАД·Н.

Простые сахара используются клеткой для построения сложных полисахаридов, которые являются запасными веществами. В животной клетке вещество запаса гликоген, а в растительной – крахмал. Мономером этих веществ служит глюкоза. Целлюлоза, главный компонент оболочки растительных клеток, тоже является полимером, построенным из простых сахаров.

Аминокислоты являются строительным материалом для синтеза гигантских линейных полимеров – белков. В белках обычно встречается 20 разных аминокислот. Все аминокислоты имеют общую особенность в строении молекул: карбоксильную группу (-СООН) и аминогруппу (-NH₂), связанные с одним и тем же углеродным атомом.

Нуклеотиды при полимеризации образуют РНК и ДНК. В состав нуклеотида входит азотистое основание, связанное с пятиуглеродным сахаром (рибозой или дезоксирибозой), который в свою очередь несет еще и фосфатную группу. Пиримидиновые азотистые основания – цитозин, тимин и урацил – являются производными шестичленного кольца. Пуриновые основания (гуанин и аденин) дополнены вторым пятичленным кольцом. Нуклеотид имеет название, соответствующее азотистому основанию:

Роль нуклеотидов в клетке связана не только с нуклеиновыми кислотами. Основной носитель энергии в клетке – АТФ, имеет в своем составе азотистое основание аденин, соединенное с рибозой, к которой последовательно присоединены три остатка фосфорной кислоты. Другое производное аденина – циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) – служит уникальным внутриклеточным сигналом и регулятором скорости множества реакций в клетке.

Основную роль в метаболизме клеток играют гигантские полимерные макромолекулы – белки, нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), жирные кислоты и углеводы.

Вопросы

1. Перечислите малые органические молекулы цитоплазмы клеток.

2. Какова роль глюкозы в клетке?

3. Назовите вещества запаса растительной и животной клетки.

4. Какова роль аминокислот в клетке? В чем особенность их строения?

5. Что такое нуклеотид?

6. Перечислите и охарактеризуйте известные вам нуклеотиды.

7. Какую роль нуклеотиды выполняют в клетке?

Данный текст является ознакомительным фрагментом.