Химический состав клеток
Макроэлементы, их роль в клетке. В
клетках разных организмов обнаружено около 70 элементов периодической
системы элементов Д. И. Менделеева, но лишь 24 из них имеют вполне
установленное значение и встречаются постоянно во всех типах клегок.
Наибольший
удельный вес в элементном составе клетки приходится на кислород,
углерод, водород и азот. Это так называемые основные, или биогенные,
элементы. Атомы этих элементов образуют молекулы всех органических
веществ клеток; на их долю приходится более 95% массы клеток, причем
относительное содержание элементов в живом веществе намного выше, чем в
земной коре. К главным элементам органических молекул относятся также
фосфор и сера.
Жизненно важными являются, кроме того, кальций,
магний, калий, натрий и хлор (в клетках животных) , входящие в состав
клетки в виде ионов. Их содержание в клетке исчисляется десятыми и
сотыми долями процента. Перечисленные элементы составляют группу
макроэлементов.
Ионы кальция принимают участие в регуляции ряда
клеточных процессов, в том числе мышечного сокращения и других
двигательных функций, а также в свертывании крови. Нерастворимые соли
кальция участвуют в формировании костей и зубов, карбонат кальция — в
образовании раковин моллюсков, укреплении оболочек клеток некоторых
видов растений. Концентрация ионов магния важна для поддержания
целостности и функционирования рибосом. Кроме того, магний входит в
состав хлорофилла и поддерживает нормальную работу митохондрий.
Ионы
калия и натрия участвуют в поддержании определенной ионной силы и
создании буферной среды, регулируют осмотическое давление в клетке,
обусловливают нормальный ритм сердечной деятельности, обеспечивают
передачу нервного импульса. Хлор в виде анионов участвует в создании
солевой среды животных организмов (для растений хлор является
микроэлементом) и, кроме того, иногда входит в состав органических
соединений.
Микроэлементы, их роль в клетке. Другие химические
элементы — медь, марганец, железо, кобальт, цинк, а также (для некоторых
организмов) бор, фтор, хром, селен, алюминий, кремний, молибден и иод
—- содержатся в небольших количествах (не более 0,01% массы клеток) .
Они относятся к группе микроэлементов.
Процентное содержание в
организме того или иного элемента никоим образом не характеризует
степень его важности и необходимости в организме. Кобальт, например,
входит в состав витамина В12, иод — в состав гормонов тироксина и
тиронина, а медь — в состав ферментов, катализирующих
окислительно-восстановительные процессы; кроме того, медь участвует в
переносе кислорода в тканях моллюсков. Железо является составной частью
комплексов, выполняющих ряд жизненно важных функций. К ним относятся,
например, гем гемоглобина, некоторые ферменты и переносчики электронов
(цитохром С) .
Значительное число ферментов с разнообразным механизмом действия содержат ионы цинка, марганца, кобальта и молибдена.
Кремний
встречается у диатомовых водорослей, хвощей, губок и моллюсков. В
хрящах и связках позвоночных животных его содержание может достигать
нескольких сотых долей процента.
Бор влияет на рост растений, фтор входит в состав эмали зубов и костей.