Біологія. Практичний довідник. 9 клас

Хімічний склад клітини та біологічні молекули

Особливості хімічного складу живих організмів. Біологічно важливі речовини

До складу живих організмів входить близько 90 хімічних елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва. Біологічні функції виявлені лише в 30 з них. Усі ці елементи трапляються і в неживій природі, що свідчить про єдність живої та неживої природи.

Однак співвідношення хімічних елементів у живих організмів інше, ніж в об’єктах неживої природи. Усі живі організми різко відрізняються від навколишньої неорганічної природи за кількісним складом елементів. Наприклад, у ґрунті Карбону менше ніж 1 %, а в рослинах — близько 18 %; уміст Силіцію в ґрунті — 33 %, а в рослинах — 0,15 %.

Це вказує на вибіркову здатність організмів використовувати лише певні хімічні елементи, які необхідні для побудови й життєдіяльності клітини.

Якщо хімічний склад живих організмів відносно подібний, то компонентів неживої природи — різний.

Наприклад, у літосфері переважає Si, Al, О2, у гідросфері — Н2 і О2, в атмосфері — N2, О2.

Залежно від вмісту елементів в організмах живих істот їх можна поділити на групи.

I. Органогенні елементи (О2, С, Н2, N2). На них припадає майже 98 % хімічного вмісту клітини.

Оксиген (О2) — вміст у клітині — 65-75 %; входить до складу молекул води й органічних сполук; забезпечує реакції окиснення.

Карбон (С) — вміст у клітині — 15-18 %; входить до складу молекул органічної речовини, кісток, черепашок.

Гідроген (Н2) — вміст у клітині — 8-10 %; компонент води та органічних сполук.

Нітроген (N2) — вміст у клітині — 1,5-10 %; структурний компонент амінокислот, білків, нуклеїнових кислот, АТФ, хлорофілу, вітамінів.

II. Макроелементи (Р, К, S, Cl2, Са, Na, Mg, Fe), масова частка яких становить 1,9 %.

Фосфор (Р) відіграє важливу роль у діяльності головного мозку, серцево-судинної системи та формуванні кісток.

Калій (К) — основний позитивно заряджений іон в організмі тварин; забезпечує транспортування речовин через клітинні мембрани; зумовлює нормальний ритм серцевої діяльності.

Сульфур (S) — входить до складу амінокислот, білків, вітаміну В1 і деяких ферментів.

Хлор (Сl2) — основний негативно заряджений іон в організмі тварин та людини; входить до складу хлоридної кислоти шлункового соку.

Кальцій (Са) — входить до складу клітинної стінки рослин, кісток, зубної емалі, мушель молюсків; активує зсідання крові; регулює скорочення м’язів, діяльність серця людини й тварин.

Натрій (Na)— головний внутрішньоклітинний позитивно заряджений іон; забезпечує транспортування речовин через клітинні мембрани, нормальний ритм серцевої діяльності.

Магній (Mg) — структурний компонент хлорофілу, а також кісток і зубів; активує енергетичний обмін, синтез ДНК.

Ферум (Fe) — входить до складу багатьох ферментів, гемоглобіну; бере участь у синтезі хлорофілу, процесах дихання і фотосинтезу.

III. Мікроелементи (Zn, Мn, Co, Сu, Mo, Cr, Br, J; усього близько 50). Уміст кожного з них у клітині менший ніж 0,01 %. Відіграють важливу роль у процесах життєдіяльності — входять до складу ферментів, гормонів, дихальних пігментів, емалі зубів.

IV. Ультрамікроелементи (U, Ag, Au, Be, Ra, Pb та інші). Уміст кожного з них у клітині — менш ніж 0,001 %. Більшість з них визнані необхідними для життєдіяльності рослин і тварин, хоча їх фізіологічну роль в організмах ще не встановлено. Деякі з цих елементів входять до складу ферментів.

Ті самі мікро- й макроелементи в різних організмах можуть виконувати різні біологічні функції. Наприклад, Магній у хребетних тварин сприяє розвитку кісткової тканини, а в рослин він бере участь у процесі фотосинтезу.

У різних організмах уміст елементів може суттєво відрізнятися. Наприклад, у бурих водоростях накопичується багато Йоду, у молюсків — Купруму, у сіркобактерій — Сульфуру, у хвощів — Силіцію і Хрому, у жовтецевих — Літію, у болотній рясці — Радію, у хребетних — Феруму, у деяких бактерій — Мангану.