З чого складається клітина й організм?

Усі живі організми значно відрізняються від навколишньої неорганічної природи за кількісним хімічним складом. Наприклад, Карбону в рослинах міститься близько 18 %, у ґрунті — менше 1 %, а Силіцію, навпаки, у рослинах — 0,15 %, а в ґрунті — 33 %. Високий уміст Карбону в живих організмах пов’язаний з тим, що їхніми складниками є сполуки Карбону, які називають органічними.

Деякі організми накопичують певні хімічні елементи. Так, водорості накопичують Йод, жовтець — Літій, болотна ряска — Радій тощо. З-поміж неорганічних сполук у клітині найбільше води. Що вища інтенсивність обміну речовин у тій чи тій тканині, то більше вона містить води. Вода виконує в клітинах багато функцій: збереження об’єму, забезпечення пружності клітин, розчинення різних речовин. Крім того, вода — це середовище, у якому відбуваються всі хімічні процеси. Вона безпосередньо бере участь у всіх хімічних реакціях. Так, розщеплення жирів, вуглеводів та інших органічних сполук відбувається в результаті хімічної взаємодії їх з водою. Завдяки високій теплоємності вода захищає цитоплазму від різких коливань температури, сприяє терморегуляції клітин і організму. Частина молекул води (~15 %) у клітинах перебуває у зв’язаному з білковими молекулами стані. Вони ізолюють білкові молекули одну від одної в колоїдних розчинах¹.

¹ Колоїдний розчин (від грец. κολλά- клей, λεδεσ - вид) на відміну від істинних розчинів, колоїдні містять частинки розміром від 1 нм до 1000 нм, які рівномірно розподілені в однорідному середовищі.

Органічні речовини клітини та їхні функції наведено в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2

Функції органічних речовин у клітині

Органічні речовини	Виконувані функції
Білки	Ферментативна, будівельна, регуляторна, захисна, транспортна, скорочувальна, запасальна
Ферменти	Каталізатори хімічних реакцій, що відбуваються в організмах
Ліпіди та вуглеводи	Будівельна, енергетична; є запасними поживними речовинами організму. Унаслідок розщеплення вуглеводів і жирів в організмі виділяється велика кількість енергії, необхідної для процесів життєдіяльності
Нуклеїнові кислоти	Передача спадкової інформації, синтез білків, регуляція всіх процесів життєдіяльності клітини

Еукаріотична клітина складається із зовнішньої клітинної мембрани, цитоплазми з органелами та ядра (мал. 2.3).

Мал. 2.3. Будова клітини: а — тваринна клітина; б — рослинна клітина

Докладніше про будову клітини в покликанні:

https://www.youtube.com/watch?v=URUJD5NEXC8

Для опису енергетичних процесів, які розглядатимемо далі, важливо пригадати роль мітохондрій і хлоропластів. Хлоропласти — пластиди (двомембранні органели рослинних клітин), які мають зелене забарвлення за рахунок пігменту хлорофілу, вони забезпечують процес фотосинтезу.

Мітохондрії — це напівавтономні мембранні структури довгастої форми. Їхня кількість у клітинах — різна, збільшується в результаті поділу. У процесі дихання в них відбувається остаточне окиснення речовин киснем повітря. При цьому виділена енергія запасається в молекулах АТФ, синтез яких відбувається в цих структурах, тому їх називають «енергетичними станціями» клітини. АТФ (аденозинтрифосфатна кислота) — основний переносник енергії в клітині. За своїм складом АТФ — нуклеотид, що включає в себе три фосфатні групи, рибозу (залишок цукру) та аденін (залишок азотистої основи). Будь-якій клітині для забезпечення процесів життєдіяльності необхідна енергія.

Уся енергія безлічі хімічних реакцій, що відбуваються в організмах, акумулюється в енергію хімічних зв’язків молекули АТФ, що робить увесь енергетичний обмін універсальним: є чітко визначений носій енергії. Чому саме АТФ став універсальною «енергетичною валютою» живих систем, наразі до кінця невідомо, проте як функціонує АТФ — досліджено досить добре.

Хімічний склад живих організмів представлений великим різноманіттям хімічних елементів. З них основну частину (98 %) становлять органогенні елементи, тобто ті елементи, що визначають основні властивості організмів, передусім Карбон, Гідроген, Оксиген і Нітроген. Решту хімічного складу (2 %) становлять групи макро- (Фосфор, Сульфур, Хлор, Калій, Натрій, Кальцій, Магній, Ферум), мікро- (Купрум, Цинк, Кобальт, Алюміній, Селен, Йод, Флуор, Бром тощо) та ультрамікроелементів, що різняться вмістом в організмі (10^-2-10^-12 %). Усі вони забезпечують виконання певних функцій, необхідних для нормального функціонування організму.

Зміст