Клетка · 2 из 6

Химический состав клетки

Углеводы, липиды и белки

Клетка — это прежде всего вода и четыре группы органических веществ. Разбираем три из них: чем отличаются, из каких «звеньев» собраны и зачем нужны.

Из чего сделана клетка

Больше всего в клетке воды — обычно 70–80 % массы. В воде растворены минеральные соли, в ней идут почти все реакции.

Остальное — органические вещества: белки, липиды, углеводы и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). Они построены на основе углерода, и именно из них собраны все части клетки.

Примерный состав животной клетки по массе. У разных клеток цифры разные: в клетках растений больше углеводов, в жировых — липидов.

Большие органические молекулы устроены одинаково: это цепочки из повторяющихся звеньев. Звенья углеводов — молекулы сахаров, звенья белков — аминокислоты.

Углеводы

Углеводы делят по числу звеньев (колец сахара) в молекуле: одно звено — моносахарид, два — дисахарид, много — полисахарид.

Чем больше звеньев, тем крупнее молекула. Сладкие на вкус и растворимые в воде — только моно- и дисахариды.

Группа	Примеры	Где встречаются
Моносахариды	глюкоза, фруктоза, рибоза	глюкоза — в крови, фруктоза — в плодах, рибоза — в РНК и АТФ
Дисахариды	сахароза, мальтоза, лактоза	сахароза — свёкла и тростник, лактоза — молоко
Полисахариды	крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин	крахмал — у растений, гликоген — у животных и грибов

Зачем углеводы клетке

Энергия. Глюкоза — главное «топливо»: при расщеплении 1 г углеводов выделяется около 17,6 кДж.
Запас. Лишнюю глюкозу клетка собирает в длинные цепи: растения — в крахмал, животные и грибы — в гликоген.
Опора. Целлюлоза образует стенку клеток растений, хитин — стенку клеток грибов и панцирь насекомых.
Строительный материал. Рибоза входит в состав РНК и АТФ, дезоксирибоза — в состав ДНК.

Липиды

Липиды — жиры и жироподобные вещества. Общее у них одно: они не растворяются в воде. Поэтому из них удобно строить перегородки — мембраны.

Молекула жира состоит из глицерина (глицерола) и трёх жирных кислот. Жирные кислоты — длинные «хвосты», которые отталкивают воду.

Молекула жира похожа на гребёнку: «головка» из глицерина и три хвоста жирных кислот.

Жир — самый энергоёмкий запас клетки: при расщеплении 1 г жира выделяется 38,9 кДж, у углеводов и белков — около 17,6 кДж. Поэтому животные запасают жир, а не сахар.

Энергия при расщеплении 1 г вещества. Жир даёт вдвое больше, чем углеводы или белки.

Какие бывают липиды

Простые — только спирт и жирные кислоты. Сложные — липид вместе с другим веществом. Стероиды устроены по-особому: из сцепленных колец.

Зачем липиды клетке

Запас энергии — жир в жировой ткани, масло в семенах растений.
Строительство мембран — фосфолипиды и холестерин.
Регуляция — половые гормоны (эстроген, тестостерон) по строению стероиды.
Защита и теплоизоляция — слой жира под кожей, воск на листьях и перьях.

Белки

Белок — длинная цепочка из аминокислот. В белках живых организмов встречается 20 видов аминокислот. Как из 33 букв алфавита складываются любые слова, так из 20 аминокислот собираются тысячи разных белков.

Цепочка не остаётся прямой — она закручивается и сворачивается. Различают четыре уровня строения белка:

Первичная структура — порядок аминокислот в цепи. Вторичная — спираль. Третичная — клубок (глобула). Четвертичная — несколько клубков вместе, как в гемоглобине.

Работает белок только в своей природной форме. Форма определяет функцию: изменилась форма — белок перестал работать.

Функция белков	Пример
Ферментативная	ферменты ускоряют реакции: амилаза слюны расщепляет крахмал
Строительная	коллаген — в коже и сухожилиях, кератин — в волосах и ногтях
Транспортная	гемоглобин переносит кислород
Двигательная	актин и миозин сокращают мышцы
Защитная	антитела связывают чужие частицы
Сигнальная	гормон инсулин, белки-рецепторы мембраны
Энергетическая	при расщеплении 1 г белка — около 17,6 кДж; запасом служат редко

Денатурация и ренатурация белка

Денатурация — нарушение природной (пространственной) структуры белка. Цепочка аминокислот, то есть первичная структура, при этом остаётся целой. Ренатурация — обратный процесс: белок сам восстанавливает свою форму.

Слабое воздействие — форма нарушена, но может вернуться. Сильное — форма не вернётся. Разрыв самой цепочки — уже не денатурация, а деструкция.

Обратимая денатурация — первичная структура цела; условия вернулись в норму — белок восстанавливается.
Необратимая денатурация — воздействие слишком сильное, форма уже не вернётся. Пример — белок яйца при варке: был прозрачным, стал белым и твёрдым.
Деструкция — разрушена сама цепочка аминокислот. Белка как такового больше нет.

Что вызывает денатурацию
Факторы	Примеры
Физические	высокая температура, УФ-излучение, обезвоживание, механическое воздействие (взбивание белка)
Химические	кислоты, щёлочи, спирт, соли тяжёлых металлов

Проверь себя

1. Какой из этих углеводов — полисахарид?

2. Сколько энергии выделяется при расщеплении 1 г жира?

3. Что происходит с белком яйца при варке?

Термины

Моносахарид: Углевод из одного звена: глюкоза, фруктоза, рибоза.
Дисахарид: Углевод из двух звеньев: сахароза, мальтоза, лактоза.
Полисахарид: Углевод из многих звеньев: крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин.
Липиды: Жиры и жироподобные вещества, нерастворимые в воде.
Фосфолипид: Сложный липид с остатком фосфорной кислоты — основа мембран.
Стероиды: Липиды из системы сцепленных колец: холестерин, половые гормоны.
Аминокислота: Звено белка. В белках встречается 20 видов аминокислот.
Фермент: Белок, который ускоряет химическую реакцию в клетке.
Денатурация: Нарушение пространственной структуры белка при целой цепочке аминокислот.
Ренатурация: Восстановление природной структуры белка после обратимой денатурации.
Деструкция: Разрушение самой цепочки аминокислот — первичной структуры белка.

Источники страницы

НазадКлеточная теорияПочему клетка — единица живого.

ДальшеМембрана и транспортКак липиды и белки собираются в оболочку клетки.