Химический состав живых организмов
Биохимия
Биохимия-это наука о химических основах процессов жизнедеятельности.
«Биос» - жизнь.
Биохимия-это «химия жизни».
Биохимия-это наука, изучающая состав, строение и свойства различных веществ, из которых построены живые организмы, локализацию этих веществ, химические реакции, которые протекают с этими веществами, то есть пути и закономерности их образования, превращение этих веществ, а также биологическую и физиологическую роль этих веществ.
Биохимия как наука сформировалась в середине-конце 19 века.
Бурное развитие биохимии, так же как и химии началось в конце 19 века - начале 20 века.
В зависимости от предмета изучения, объекта исследования биохимию часто подразделяют на биохимию человека, животных, растений, микробов.
Однако, поскольку в составе всех живых организмов, а также тех процессов, которые там протекают, очень много общего, это деление весьма условно.
Обычно еще биохимию делят на статическую (изучает состав организмов), динамическую (изучает превращения веществ) и функциональную(изучает какие химические процессы лежат в основе жизнедеятельности).
Основные критерии живого.
Все живые организмы обладают рядом общих признаков и свойств, которые отличают их от тел неживой природы:
1) высокоупорядоченное строение (сложное). Вещества живых организмов имеют более высокий уровень организации. Все организмы имеют клеточное и неклеточное строение (вирусы);
2) обмен веществ и энергии. Совокупность процессов дыхания, питания, пищеварения и выделения, посредством которых организм получает вещества, необходимые организму, использует их и выделяет в окружающую среду продукты жизнедеятельности;
3) движение;
4) рост и развитие;
Живые организмы растут, развиваются благодаря поступлению питательных веществ.
5) размножение;
Все живые организмы способны к самовоспроизведению. Процесс воспроизводства связан с химическими реакциями, протекающими в период зарождения потомства.
Размножение связано с передачей наследственной информации;
6) наследственность;
7) раздражимость;
Большинство растений и животных способно реагировать на воздействие извне.
8) саморегуляция.
Способность сохранять постоянно внутреннюю среду организма под действием окружающей среды.
9) изменчивость.
Способность организмов изменять свои свойства под воздействием окружающей среды.
Структура клетки животного.
Структура клетки растения.
| ОРГАНЕЛЛЫ | СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА | ФУНКЦИИ |
| Оболочка | Состоит из целлюлозы. Окружает растительные клетки. Имеет поры | Придает клетке прочность, поддерживает определенную форму, защищает. Является скелетом растений. |
| Наружная клеточная мембрана | Двумембранная клеточная структура. Состоит из билипидного слоя и мозаично вкрапленных белков, снаружи располагаются углеводы. Обладает полупроницаемостью | Ограничивает жидкое содержимое клеток всех организмов. Обеспечивает избирательную проницаемость, защищает, регулирует водно-солевой баланс, обеспечивает обмен с внешней средой. |
| Эндоплазматическая сеть (ЭПС) | Одномембранная структура. Система канальцев, трубочек, цистерн. Пронизывает всю цитоплазму клетки. Гладкая ЭПС и гранулярная ЭПС с рибосомами | Делит клетку на отдельные отсеки, где происходят химические процессы. Обеспечивает сообщение и транспорт вещества в клетке. На гранулярной ЭПС идет синтез белка. На гладкой - синтез липидов |
| Аппарат Гольджи | Одномембранная структура. Система пузырьков, цистерн, в которой находятся продукты синтеза и распада | Обеспечивает упаковку и вынос веществ из клетки, образует первичные лизосомы |
| Лизосомы | Одномембранные шарообразные структуры клетки. Содержат гидролитические ферменты | Обеспечивают расщепление высокомолекулярных веществ, внутриклеточное переваривание |
| Рибосомы | Немембранные структуры грибовидной формы. Состоят из малой и большой субъединиц | Содержатся в ядре, цитоплазме и на гранулярной ЭПС. Участвует в биосинтезе белка. |
| Митохондрии | Двумембранные органеллы продолговатой формы. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует кристы. Заполнена матриксом. Имеются митохондриальные ДНК, РНК, рибосомы. Полуавтономная структура | Являются энергетическими станциями клеток. Обеспечивают дыхательный процесс - кислородное окислене органических веществ. Идет синтез АТФ. |
| Пластиды Хлоропласты | Характерны для растительных клеток. Двумембранные, полуавтономные органеллы продолговатой формы. Внутри заполнены стромой, в которой располагаются граны. Граны образованы из мембранных структур - тилакоидов. Имеются ДНК, РНК, рибосомы | Протекает фотосинтез. На мембранах тилакоидов идут реакции световой фазы, в строме - темновой фазы. Синтез углеводов |
| Хромопласты | Двумембранные органеллы шаровидной формы. Содержат пигменты: красный, оранжевый, желтый. Образуются из хлоропластов | Придают окраску цветкам, плодам. Образуются осенью из хлоропластов, придают листьям желтую окраску |
| Лейкопласты | Двумембранные неокрашенные пластиды шарообразной формы. На свету могут переходить в хлоропласты | Запасают питательные вещества в виде крахмальных зерен |
| Клеточный центр | Немембранные структуры. Состоят их двух центриолей и центросферы | Образует веретено деления клетки, участвуют в делении. После деления клетки удваиваются |
| Вакуоль | Характерна для растительной клетки. Мембранная полость, заполнена клеточным соком | Регулирует осмотическое давление клетки. Накапливает питательные вещества и продукты жизнедеятельности клетки |
| Ядро | Главный компонент клетки. Окружено двухслойной пористой ядерной мембраной. Заполнено кариоплазмой. Содержит ДНК в виде хромосом (хроматина) | Регулирует все процессы в клетке. Обеспечивает передачу наследственной информации. Число хромосом постоянно для каждого вида. Обеспечивает репликацию ДНК и синтез РНК |
| Ядрышко | Темное образование в ядре, от кариоплазмы не отделено | Место образования рибосом |
| Органеллы движения. Реснички. Жгутики | Выросты цитоплазмы, окруженные мембраной | Обеспечивают движение клетки, удаление частичек пыли (мерцательный эпителий) |
Химический состав живых организмов.
1) элементный состав организмов.
В клетках живых организмов обнаружено около 60 элементов. Их называют биогенными.
В книге «Элементы Вселенной» Сиборга приводятся результаты подсчетов, показывающие, что человек (~70кг) состоит из:
О-45,5 кг; С-12,6 кг; Н-7 кг; N-2,1 кг; Са-1,4 кг; Р-700 гр
К, Na, Mg, Fe, Si, F, Cl … 700гр
Кобальт, олово, барий, марганец - чрезвычайно мало.
Все биогенные элементы в зависимости от их содержания в живых организмах принято делить на 4 группы:
1) 98 атомных процентов
приходится на макробиогенные элементы. Кислород-25%, углерод-10%, водород>60%, азот-1%
2) олигобиогенные элементы - десятые доли %.
«олигос» - мало. Содержание: 1,9 атомных процентов состава клетки
Na, Ca, K, Mg, Fe, S, P, Cl.
3) микроэлементы.
Их количество уже сотые доли % и менее того.
Медь, цинк, кобальт, молибден, йод, бром и др.
4) ультрамикробиогенные элементы.
Содержание не превышает 10-6 %. Ванадий, олово, литий, кадмий, ртуть, золото, cелен, теллур.