в состав каких органических молекул входят сера и фосфор

Дополнительный материал по теме «Химический состав клетки»

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ Элементный химический состав клетки

Макроэлементы :I группа (основные): кислород (0), углерод (С), водород (Н), азот ( N )

Главные компоненты всех органических соединений, на долю этих элементов приходится 98% от массы живых клеток

II группа: фосфор (Р), сера ( S ), калий (К), магний ( Mg ), ( Na ) натрий, кальций (Са), железо ( Fe ), хлор (С1), кремний ( Si )

Обязательные компоненты всех живых организмов, 1-2% от массы живых клеток

алюминий (А1), марганец (Мп), цинк ( Zn ), молибден (Мо), кобальт (Со), никель ( Ni ), йод (I), бром (Вг), фтор ( F ), бор (В) и др.

Входят в состав биологически активных соединений (ферментов, гормонов и витаминов) и влияют на обмен веществ; оказывают влияние на усвоение организмом других микроэлементов; могут накапливаться в живых организмах (например, водоросли накапливают йод, лютики — литий, ряска — радий и т.д.). Суммарное содержание около 0,1%

золото (Аи), бериллий ( Be ), серебро ( Ag ), уран ( U ), ртуть ( Hg ), радий ( Ra ), селен ( Se )

Физиологическая роль этих компонентов в живых организмах пока до конца не установлена, суммарное содержание менее 0,01%

Биоэлементы, или органогены: кислород (О), углерод (С), водород (Н), азот ( N ), фосфор (Р), сера ( S )

Составляют основу большинства органических молекул

Значение важнейших химических элементов для клетки и организма

Значение для клетки и организма

Входит в состав воды и органических веществ

Входит в состав всех органических соединений, раковин моллюсков, скелета коралловых полипов, покровов тела простейших, бикарбонатной буферной системы клетки

Входит в состав воды и органических веществ

Входит в состав аминокислот, белков, нуклеиновых кислот. АТФ, хлорофилла, витаминов, НАД, НАДФ, ФАД

Входит в состав клеточной стенки растений, костной ткани и зубной эмали животных, раковин моллюсков, скелета коралловых полипов; активирует свёртывание крови и сокращение мышечных волокон, регулирует избирательную проницаемость клеточных мембран, участвует в синаптической передаче нервных импульсов, образовании желчи

Входит в состав костной ткани и зубной эмали, нуклеиновых кислот, АТФ, НАД, НАДФ, ФАД, фосфолипидов, фосфатной буферной системы и некоторых ферментов

Входит в состав некоторых аминокислот (цистеин, цистин, метионин), витамина В,, инсулина и некоторых ферментов

Содержится в клетке только в ионном виде; активирует ферменты белкового синтеза, обеспечивает нормальный сердечный ритм, участвует в процессе фотосинтеза, создании мембранных потенциалов клетки, регулирует водный обмен; вместе с натрием формирует осмотический потенциал плазмы крови

Преобладает в организмах животных в виде отрицательного иона, входит в состав соляной кислоты желудочного сока, плазмы крови, участвует в создании мембранных потенциалов клетки

Содержится в клетке только в ионном виде; обеспечивает нормальный сердечный ритм, влияет на синтез гормонов, участвует в создании мембранных потенциалов клетки, входит в состав плазмы крови; вместе с калием формирует осмотический потенциал плазмы крови

Входит в состав молекул хлорофилла, костей и зубов и некоторых ферментов для функционирования мышечной, нервной и костной тканей; активирует энергетический обмен и синтез ДНК

Входит в состав гормонов щитовидной железы

Входит в состав многих ферментов, гемоглобина и миоглобина; участвует в биосинтезе хлорофилла, в процессах дыхания и фотосинтеза

Входит в состав гемоцианинов у беспозвоночных и некоторых ферментов; участвует в процессах кроветворения, фотосинтеза, синтеза гемоглобина

Входит в состав некоторых ферментов или повышает их активность; участвует в развитии костей, ассимиляции азота и процессе фотосинтеза, улучшает усвоение организмом меди

Входит в состав некоторых ферментов; участвует в процессах связывания атмосферного азота клубеньковыми бактериями, регулирует работу устьичного аппарата у растений

Входит в состав витамина B ₁₂ ; участвует в фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями и развитии эритроцитов, синтезе гемоглобина

Влияет на ростовые процессы растений, активирует восстановительные ферменты дыхания

Входит в состав некоторых ферментов, расщепляющих полипептиды и угольную кислоту, участвующих в спиртовом брожении у бактерий, и инсулина; участвует в синтезе растительных гормонов и спиртовом брожении

Входит в состав эмали зубов и костей; влияет на метаболизм стронция

Входит в состав витамина В, — составной части фермента, участвующего в расщеплении пировиноградной кислоты

Источник

В состав каких органических молекул входят сера и фосфор

Таблица 1. Содержание химических элементов в клетке

По содержанию в клетке можно выделить три группы элементов.

— В первую группу входят кислород, углерод, водород и азот. На их долю приходится почти 98% всего состава клетки.

Каких-либо элементов, присущих только живой природе, в клетке не обнаружено. Все перечисленные химические элементы входят и в состав неживой природы. Это указывает на единство живой и неживой природы.

(У многих клеток среда слабощелочная и ее рН почти не изменяется, так как в ней постоянно поддерживается определенное соотношение катионов и анионов.)

Из неорганических веществ в живой природе огромную роль играет вода.

В молекуле воды атом кислорода ковалентно связан с двумя атомами водорода. Молекула воды полярна, так как атом кислорода имеет частично отрицательный заряд, а каждый из двух атомов водорода имеет

частично положительный заряд. Между атомом кислорода одной молекулы воды и атомом водорода другой молекулы образуется водородная связь. Водородные связи обеспечивают соединение большого числа молекул воды. При нагревании воды значительная часть энергии расходуется на разрыв водородных связей, что и определяет ее высокую теплоемкость.

Вода играет большую роль в химических реакциях, протекающих в клетке в водных растворах. Она растворяет ненужные организму продукты обмена веществ и тем самым способствует выводу их из организма. Большое содержание воды в клетке придает ей упругость. Вода способствует перемещению различных веществ внутри клетки или из клетки в клетку.

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

Другой тип классификации элементов в клетке:

К макроэлементам относятся кислород, углерод, водород, фосфор, калий, сера, хлор, кальций, магний, натрий, железо.
К микроэлеметам относятся марганец, медь, цинк, йод, фтор.
К ультрамикроэлементам относятся серебро, золото, бром, селен.

ОРГАНИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

В настоящее время обнаружено свыше 2000 ферментов. Их эффективность во много раз выше, чем эффективность неорганических катализаторов, используемых в производстве. Так, 1 мг железа в составе фермента каталазы заменяет 10 т неорганического железа. Каталаза увеличивает скорость разложения пероксида водорода (Н₂О₂) в 10 11 раз. Фермент, катализирующий реакцию образования угольной кислоты (СО₂+Н₂О = Н₂СО₃), ускоряет реакцию в 10 7 раз.

Важным свойством ферментов является специфичность их действия, каждый фермент катализирует только одну или небольшую группу сходных реакций.

Вещество, на которое воздействует фермент, называют субстратом. Структуры молекулы фермента и субстрата должны точно соответствовать друг другу. Этим объясняется специфичность действия ферментов. При соединении субстрата с ферментом пространственная структура фермента изменяется.

Последовательность взаимодействия фермента и субстрата можно изобразить схематично:

Ферменты функционируют лишь при определенной температуре, концентрации веществ, кислотности среды. Изменение условий приводит к изменению третичной и четвертичной структуры белковой молекулы, а, следовательно, и к подавлению активности фермента. Как это происходит? Каталитической активностью обладает лишь определенный участок молекулы фермента, называемый активным центром. Активный центр содержит от 3 до 12 аминокислотных остатков и формируется в результате изгиба полипептидной цепи.

Под влиянием разных факторов изменяется структура молекулы фермента. При этом нарушается пространственная конфигурация активного центра, и фермент теряет свою активность.

Молекулы нуклеиновых кислот представляют собой очень длинные цепи, состоящие из многих сотен и даже миллионов нуклеотидов. Любая нуклеиновая кислота содержит всего четыре типа нуклеотидов. Функции молекул нуклеиновых кислот зависят от их строения, входящих в их состав нуклеотидов, их числа в цепи и последовательности соединения в молекуле.

Таким образом, нуклеотиды ДНК различаются лишь типом азотистого основания.

Молекула ДНК состоит из огромного множества нуклеотидов, соединенных в цепочку в определенной последовательности. Каждый вид молекулы ДНК имеет свойственное ей число и последовательность нуклеотидов.

Молекулы ДНК очень длинные. Например, для буквенной записи последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК из одной клетки человека (46 хромосом) потребовалась бы книга объемом около 820000 страниц. Чередование четырех типов нуклеотидов может образовать бесконечное множество вариантов молекул ДНК. Указанные особенности строения молекул ДНК позволяют им хранить огромный объем информации обо всех признаках организмов.

В 1953 г. американским биологом Дж. Уотсоном и английским физиком Ф. Криком была создана модель строения молекулы ДНК. Ученые установили, что каждая молекула ДНК состоит из двух цепей, связанных между собой и спирально закрученных. Она имеет вид двойной спирали. В каждой цепи четыре типа нуклеотидов чередуются в определенной последовательности.

Молекулы АТФ не только расщепляются, но и синтезируются, по этому их содержание в клетке относительно постоянно. Значение АТФ в жизни клетки огромно. Эти молекулы играют ведущую роль в энергетическом обмене, необходимом для обеспечения жизнедеятельности клетки и организма в целом.

Рис. Схема строения АТФ.

аденин –

Источник

Химический состав клетки: микро- и макроэлементы

Содержание:

Клетки всех живых организмов имеют сходный химический состав, включающий в себя органические и неорганические вещества. Каждое из таких соединений выполняет в структуре живого определенную функцию, которая связана с их строением.

Химический состав клетки

Большая часть химических элементов, находящихся в Периодической системе Менделеева Д.И., обнаружена внутри живых клеток. Там они находятся не в хаотичном расположении, а образуют органические и неорганические соединения. Хотя соединений неорганического типа внутри «живого» больше, роль органических веществ гораздо значимее!

Областью биологии, занимающейся изучением химического состава клеток, является биохимия. На долю органических веществ выпала функция определения уникальности живого организма на планете.

Макро- и микроэлементы

Все содержащиеся внутри живых клеток элементы объединяют в две большие группы: микроэлементы и макроэлементы.

О микроэлементах

Внутри живых клеток содержится минимальная часть микроэлементов (0,01%), но без этого количества живые организмы не могут полноценно существовать. В категорию микроэлементов относят:

Условия окружающей среды определяют концентрацию химических элементов внутри живого организма. К примеру, повышенное содержание меди имеется внутри моллюсков, а железа – в позвоночных организмах.

Про макроэлементы

Внутри живого организма содержание макроэлементов составляет около 99%. Наиболее важная роль из них отводится:

Это органогенные элементы, так как они образуют главные органические соединения. Остальные (сера, фосфор и прочие) отвечают за происходящие в живом организме процессы.

При избытке либо дефиците в организме микро- и макроэлементов развиваются различные заболевания. Поэтому, периодически следует восполнять концентрацию данных элементов в живом организме, увеличивая или уменьшая их количество в пище.

Неорганические вещества клетки

В категорию неорганических соединений относят минеральные соли и воду.

Органические вещества клетки

К органическим соединениям, находящимся внутри живого относят:

Взаимосвязь строения и функций неорганических и органических веществ

Выполняемые неорганическими и органическими веществами функции тесно связаны с их строением. Так, покрывающая клетку мембрана (оболочка) содержит в своем составе углеводы, белки и липиды. Находящиеся на поверхности клеточной оболочки белки-рецепторы воспринимают сигналы из окружающего пространства, выполняя тем самым рецепторную функцию.

Содержание липидов (жиров) внутри мембран определяет проницаемость оболочки для одних соединений и непроницаемость для других. Углеводы ответственны за синтез молекул АТФ, запасающих энергию. Аналогично связано строение других компонентов клетки с их составом.

Роль химических веществ в клетке и организме человека

Внутри живых организмов каждое химическое вещество играет определенную роль, благодаря чему весь организм способен полноценно жить. Так, присутствие в клетке магния способствует выработке некоторых ферментов и формированию хлорофилла у растений. Кальций формирует прочность зубов и костей человека, а также активирует работу волокон мышц.

Без серы в организме не смогут образовываться белки, а без ионов натрия и калия в клетку не смогут поступать некоторые соединения.

Функции химических элементов в клетке

Входят в состав воды;

в составе серосодержащих аминокислот, белков.

Источник

Биология. 9 класс

Клетки живых организмов состоят из разных химических элементов.
Из известных на данный момент 118 химических элементов в состав живых клеток обязательно входят 24 элемента. Эти элементы образуют с водой легкорастворимые соединения. Они содержатся и в объектах неживой природы, но соотношение этих элементов в живом и неживом веществе различается (рис. 1).

Относительное содержание химических элементов в земной коре и организме человека.
В неживой природе преобладающими элементами являются кислород, кремний, алюминий и натрий.
В живых организмах преобладающими элементами являются водород, кислород, углерод и азот. Кроме этого выделяют ещё два важных для живых организмов элемента, а именно: фосфор и серу.
Шесть элементов, а именно углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера (C, H, N, O, P, S), называют органогенными, или биогенными элементами, так как именно они входят в состав органических соединений, а элементы кислород и водород, кроме того, образуют молекулы воды. На долю соединений биогенных элементов приходится 98% от массы любой клетки.
Около 2% от массы клеток приходится на следующие элементы: калий, натрий, кальций, хлор, магний, железо. Остальные химические элементы содержатся в клетке в значительно меньшем количестве.
Таким образом, все химические элементы по содержанию в живом организме делятся на три большие группы.
Элементы, количество которых составляет до 10-2 % от массы тела – это макроэлементы.
Те элементы, на долю которых приходит от 10-2 до10-6 – микроэлементы.
Элементы, содержание которых не превышает 10-6 % массы тела – ультрамикроэлементы.

Химические элементы в живом организме
Русский и украинский ученый В. И. Вернадский доказал, что все живые организмы способны усваивать (ассимилировать) элементы из внешней среды и накапливать (концентрировать) их в определенных органах и тканях. Например, большое количество микроэлементов накапливается в печени, в костной и мышечной ткани.
Химические элементы образуют неорганические и органические вещества.
Неорганические вещества в организмах: вода и минеральные вещества (ионы солей; катионы: калий, натрий, кальций и магний; анионы: хлор, сульфат анион, гидрокарбонат анион).
Органические вещества: мономеры (моносахариды, аминокислоты, нуклеотиды, жирные кислоты и липиды) и полимеры (полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты).

Источник

В состав каких органических молекул входят сера и фосфор

Химический состав клетки

Какие химические элементы входят в состав клетки?

Примеры биологической роли химических элементов

Приведите примеры биологической роли химических элементов.

Биоэлементы — кислород, водород, углерод, азот, фосфор и сера — являются необходимыми составными частями молекул биологических полимеров — белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот.

Натрий, калий и хлор обеспечивают проницаемость клеточных мембран, работу калий-натриевого (K/Na + ) насоса, проведение нервного импульса.

Кальций и фосфор являются структурными компонентами межклеточного вещества костной ткани. Помимо этого кальций является одним из факторов свертываемости крови. Железо входит в состав белка эритроцитов — гемоглобина, а медь — в состав сходного с ним белка, тоже являющегося переносчиком кислорода, — гемоцианина (например, в эритроцитах моллюсков).

Магний является обязательной частью хлорофилла клеток растений. А йод и цинк входят в состав гормонов щитовидной и поджелудочной желез соответственно.

Микроэлементы

Что такое микроэлементы? Приведите примеры и охарактеризуйте их биологическое значение.

Микроэлементы — вещества, входящие в состав клетки в малых количествах (от 0,18 до 0,02%). К микроэлементам относятся цинк, медь, йод, фтор, кобальт.

Находясь в составе клетки в виде ионов и иных соединений, они активно участвуют в построении и функционировании живого организма. Так, цинк входит в состав молекулы инсулина — гормона поджелудочной железы. Йод — необходимый компонент тироксина — гормона щитовидной железы. Фтор участвует в образовании костей и эмали зубов. Медь входит в состав молекул некоторых белков, например гемоцианина. Кобальт является компонентом молекулы витамина В12, необходимого организму для кроветворения.

Неорганические вещества клеток

Какие неорганические вещества входят в состав клетки?

Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, наиболее распространенным является вода. В среднем в многоклеточном организме вода составляет до 80% массы тела. Помимо этого, в клетке находятся различные неорганические соли, диссоциированные на ионы. В основном это соли натрия, калия, кальция, фосфаты, карбонаты, хлориды.

Биологическая роль воды и минеральных солей

В чем заключается биологическая роль воды? минеральных солей?

Вода является самым распространенным неорганическим соединением в живых организмах. Ее функции во многом определяются дипольным характером строения ее молекул.

1. Вода — универсальный полярный растворитель; многие химические вещества в присутствии воды диссоциируют на ионы — катионы и анионы.

2. Вода является средой, где протекают различные химические реакции между веществами, находящимися в клетке.

3. Вода выполняет транспортную функцию. Большинство веществ способно проникнуть через клеточную мембрану только в растворенном в воде виде.

4. Вода является важным реагентом реакций гидратации и конечным продуктом многих биохимических реакций, в том числе окисления.

5. Вода выступает как терморегулятор, что обеспечивается ее хорошей теплопроводностью и теплоемкостью и позволяет поддерживать температуру внутри клетки при колебаниях температуры в окружающей среде.

6. Вода является средой для жизни многих живых организмов.

Жизнь без воды невозможна.

Минеральные вещества также имеют важное значение для процессов, происходящих в живых организмах. От концентрации солей в клетке зависят ее буферные свойства — способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.

Органические вещества клетки

Какие органические вещества входят в состав клетки?

Органические вещества составляют в среднем 20–30% от массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры — белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры, а также ряд других молекул — гормоны, пигменты, АТФ, витамины.

Мономеры белков

Из каких простых органических соединений состоят белки?

Белки — линейные нерегулярные биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав белков животного организма входит 20 основных аминокислот. Аминокислоты — амфотерные органические соединения, имеющие карбоксильную группу (кислотную) и аминогруппу (основную) и отличающиеся друг от друга по строению радикала.

Пептиды

Молекулы, состоящие из аминокислот, соединенных пептидными связями, называются пептидами. Пептидная связь образуется между углеродом кислотной группы одной и азотом основной группы последующей аминокислоты. Соединение двух аминокислот называется дипептидом, трех — трипептидом, более 20 аминокислот — полипептидом.

Первичная структура белка

Что такое первичная структура белка?

Конкретная последовательность аминокислот в полипептидной цепи является первичной структурой белка; она определяется последовательностью нуклеотидов в молекуле ДНК.

Структуры белка

Как образуются вторичная, третичная структуры белка?

Вторичная структура белка образуется за счет водородных связей между остатками карбоксильных и аминогрупп различных аминокислот и имеет вид правозакрученной спирали.

Третичная структура белка образуется за счет соединения аминокислот, находящихся в полипептидной цепи на некотором расстоянии друг от друга, водородными, ионными, дисульфидными (S–S) связями и гидрофобными взаимодействиями. Благодаря этому белковая молекула принимает шарообразную форму и называется глобулой.

Четвертичная структура белка — объединение нескольких белковых молекул, имеющих третичную организацию. В состав четвертичной структуры некоторых белков входят небелковые компоненты. Например, гемоглобин содержит железо.

Разноуровневая структурная организация белковых молекул необходима для выполнения ими их специфических функций.

Источник