Клеточный уровень.

Клетка – структурная и функциональная единица, а также единица размножения и развития всех живых организмов.

Химическая организация клетки.

Элементный состав. 98 % массы клетки образуют 4 элемента: водород, кислород, углерод и азот. Их называют макроэлементами. Вместе с серой и фосфором, которые входят во вторую группу, их называют биоэлементами. Биоэлементы являются необходимыми составными частями молекул биологических полимеров – белков и нуклеиновых кислот. Во вторую группу кроме серы и фосфора входят калий, натрий, кальций, магний, железо и хлор. Натрий, калий и хлор обеспечивают проницаемость клеточных мембран для различных веществ и проведение импульса по нервному волокну. Кальций и фосфор участвуют в формировании межклеточного вещества костной ткани. Кроме того, кальций – один из факторов, от которых зависит нормальная свертываемость крови. Железо входит в состав гемоглобина, участвующего в переносе кислорода от легких к тканям. Магний в клетках растений включен в хлорофилл, а у животных входит в состав ферментов, участвующих в биохимических превращениях. К микроэлементам относятся цинк, медь, йод, фтор и некоторые другие. Общий их вклад в массу клетки всего 0,02 %.

Клетка состоит из неорганических и органических компонентов. К неорганическим относятся вода и минеральные соли. К органическим компонентам относятся белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты и нуклеотиды.

Белки – линейные нерегулярные биологические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Аминокислоты – амфотерные органические соединения, в состав которых входит кислотная (карбоксильная) группа, основная (аминогруппа) группа и радикал. Выделяют следующие структуры белков:

- первичная структура представляет собой определенную последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Аминокислоты связаны друг с другом пептидными связями, возникающими между углеродом карбоксильной группы одной и азотом аминогруппы последующей аминокислоты.

- вторичная структура – спираль, образованная полипептидной цепью, которая удерживается водородными связями.

- третичная структура – глобула, в которую сворачивается спираль; удерживается: дисульфидными, ионными, гидрофобными и водородными связями.

- четвертичная структура – структурно-функциональный комплекс белковых молекул, обладающих третичной структурной организацией.

Функции белков: каталитическая – все ферменты, ускоряющие процессы метаболизма в организме имеют белковую природу, пластическая, регуляторная, сигнальная (рецепторы), транспортная, двигательная, защитная (антитела) и энергетическая (17,6 кДж).

Углеводы (сахариды) – органические вещества с общей формулой С_n(H₂O)_m. Простые углеводы называются моносахаридами, сложные – полисахаридами. Функции: пластическая, сигнальная, резервная, энергетическая (17,6 кДж).

Жиры (липиды) представляют собой эфиры высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. Функции: пластическая (мембраны клеток), растворитель, резервная, энергетическая 938,9 кДж).

Метаболизм – обмен веществ, протекающий в клетках живых организмов. Обменные процессы обеспечивают постоянство внутренней среды организма – т.н. гомеостаз.

Совокупность реакций биологического синтеза называется пластическим обменом: из веществ, поступающих в клетку извне, образуются молекулы, подобные соединениям клетки, т.е. происходит ассимиляция. Процессом, противоположным синтезу, является диссимиляция – совокупность реакций расщепления. При расщеплении высокомолекулярных соединений выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза – т.н. энергетический обмен. Энергетический обмен состоит из трех этапов: подготовительного, бескислородного и кислородного.

Важную роль в получении энергии клетками растений играет фотосинтез. Фотосинтез – это процесс образования органических молекул из неорганических за счет использования энергии света.

Основной теорией уровня является клеточная теория. Ее основные положения:

1. Клетка является структурно-функциональной единицей, а также единицей развития всех живых организмов.

2. Клеткам присуще мембранное строение.

3. Ядро – главная составная часть клетки.

4. Клетки размножаются только делением.

5. Клеточное строение организма – свидетельство того, что растения и животные имеют единое происхождение.