"Биология", Пасечник В.В., Каменский А.А., Швецов Г.Г. / Под ред. Пасечника В.В.
Клетка состоит из атомов химических элементов и образованных ими веществ. Особенно распространены кислород, углерод, водород и азот: они входят в состав многих соединений, необходимых для жизни. В клетке есть неорганические вещества — вода и минеральные соли — и органические: белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Они образуют клеточные структуры, участвуют в реакциях, обеспечивают клетку энергией и сохраняют наследственную информацию.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Химический состав клетки — это совокупность химических элементов и веществ, из которых она состоит. Элементы клетки встречаются также в неживой природе, потому что живые организмы построены из тех же атомов, что и окружающий мир. Изучение состава помогает понять, из чего образуются клеточные структуры и какие вещества нужны для их работы.
Химический элемент клетки — вид атомов, присутствующий в клетке. По содержанию элементы делят на макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы: первые представлены сравнительно большими количествами, а последние — крайне малыми. Такое деление показывает, сколько элемента нужно клетке, но само по себе не говорит о его значимости.
Неорганические вещества клетки — прежде всего вода и минеральные соли. В отличие от большинства органических соединений, они не имеют характерного углеродного скелета, то есть цепочек атомов углерода. Это различие помогает распределять клеточные вещества по основным группам.
Органические вещества клетки — белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Они имеют сложное строение и участвуют в образовании клеточных структур, получении энергии и других процессах. Знание их функций помогает объяснить, как клетка устроена и поддерживает жизнедеятельность.
Клетка состоит из атомов разных химических элементов, однако их соотношение не такое, как в земной коре или воздухе. Особенно распространены кислород, углерод, водород и азот, потому что на основе этих атомов образуются многие вещества клетки. Например, углерод способен соединяться с другими атомами и формировать основу сложных органических соединений. Кислород и водород входят также в состав воды, а азот встречается в белках и нуклеиновых кислотах.
Элементы присутствуют в клетке в неодинаковых количествах, поскольку для одних веществ клетке требуется много исходных атомов, а для других достаточно небольшого количества. Элементы, составляющие заметную долю содержимого клетки, называют макроэлементами; содержащиеся в малых количествах — микроэлементами. Ультрамикроэлементы представлены ещё меньшими количествами. Даже небольшого количества микроэлемента может быть достаточно для его участия в важных процессах, поэтому его нехватка способна нарушить работу клетки.
Вода — основная составляющая многих клеток, и её свойства объясняют такую роль. Многие вещества растворяются в воде, поэтому могут смешиваться и перемещаться внутри клетки. В водной среде идут химические реакции, необходимые для жизнедеятельности. Движение воды также помогает переносить растворённые вещества между участками клетки.
Минеральные соли находятся в клетке как в растворённом виде, так и в составе твёрдых образований. Растворённые соли помогают поддерживать свойства клеточной среды, от которых зависит протекание процессов. Соли, входящие в твёрдые образования, участвуют в формировании отдельных клеточных структур. Таким образом, их роль не ограничивается одним способом присутствия в клетке.
Органические вещества различаются строением, поэтому выполняют разные задачи. Белки могут образовывать клеточные структуры и регулировать процессы; жиры и углеводы дают клетке энергию, а также участвуют в построении структур. Нуклеиновые кислоты отличаются особой ролью: они хранят и передают наследственную информацию. Разделение веществ по функциям помогает понять, почему клетке необходимы не только строительные компоненты, но и источники энергии и носители информации.
| Группа веществ | Примеры | Особенности и содержание | Основные функции |
|---|---|---|---|
| Неорганические вещества | Вода, минеральные соли | Не имеют углеродного скелета, характерного для большинства органических соединений | Создают условия для реакций, поддерживают свойства клеточной среды и участвуют в работе структур |
| Вода | Вода | Основная составляющая многих клеток; содержание зависит от типа клетки | Растворяет вещества, служит средой для реакций и помогает переносить вещества |
| Минеральные соли | Растворённые соли; соли в твёрдых образованиях | Присутствуют и в растворе, и в составе твёрдых образований | Поддерживают свойства клеточной среды и участвуют в работе клеточных структур |
| Органические вещества | Белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты | Имеют сложное строение; включают соединения с углеродным скелетом | Выполняют строительные, энергетические, регулирующие и информационные функции |
| Белки | Белки | Сложные органические вещества | Строительная и регулирующая |
| Жиры и углеводы | Жиры, углеводы | Органические вещества, участвующие в обмене веществ | Энергетическая и структурная |
| Нуклеиновые кислоты | ДНК и РНК | Органические вещества, связанные с наследственной информацией | Хранение и передача наследственной информации |
Таблица помогает сначала определить общую группу вещества, а затем уточнить его примеры и функции. Если в задании спрашивают о роли конкретного вещества, ищите строку с его названием, а не только обобщённую строку группы. Помните, что один вид веществ может выполнять несколько функций.
Условие. Распределите воду, белки, минеральные соли и углеводы на неорганические и органические вещества клетки. Чтобы не перепутать группы, сначала вспомним, какие вещества к ним относят. Затем распределим каждый пример отдельно.
Ответ: неорганические вещества — вода и минеральные соли; органические вещества — белки и углеводы. Основание для распределения — принадлежность вещества к одной из двух групп, а не его функция.
Условие. В клетке обнаружен элемент, который содержится в очень малом количестве, но необходим для нормальной работы организма. Определите его группу и объясните ответ. Здесь важно не смешивать два разных признака: количество элемента и его значение для организма.
Ответ: элемент относится к микроэлементам, если речь идёт о малом содержании; если оно крайне мало — к ультрамикроэлементам. Одного указания «очень мало» недостаточно, чтобы без уточнения выбрать между этими двумя группами, но ясно, что это не макроэлемент. Малое содержание не означает малую значимость.
Условие. Установите, какие вещества клетки обеспечивают растворение и перенос веществ, какие служат источником энергии, а какие хранят наследственную информацию. Обоснуйте соответствие. Для решения сопоставим каждую названную функцию с известной ролью веществ.
Ответ: вода растворяет и помогает переносить вещества; углеводы и жиры служат источниками энергии; наследственную информацию хранят и передают нуклеиновые кислоты. Такое соответствие устанавливают по функции каждого вещества, а не по тому, органическое оно или неорганическое. В частности, вода не является источником наследственной информации, а углеводы не заменяют нуклеиновые кислоты.
Ошибка: считать микроэлементы неважными из-за их малого содержания. Так думают, потому что количество элемента принимают за меру его значимости. Проверьте себя: классификация по содержанию не отменяет необходимости элемента для нормальной работы клетки.
Ошибка: относить все вещества клетки к органическим. Такое впечатление может возникнуть из-за разнообразия органических соединений. Проверьте каждый пример: вода и минеральные соли — неорганические вещества, а белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты — органические.
Ошибка: сводить роль воды только к растворению веществ. Это упрощение пропускает другие процессы, в которых вода участвует. Для проверки назовите все три роли: растворитель, среда химических реакций и участник перемещения веществ.
Ошибка: приписывать углеводам хранение наследственной информации. Эту функцию связывают с нуклеиновыми кислотами, тогда как углеводы выполняют энергетическую и структурную роль. Проверьте себя, соотнося каждую функцию с отдельной группой веществ.
Для изучения состава клетки нужно знать, что вещества состоят из атомов химических элементов, а атомы могут образовывать сложные соединения. Эти знания пригодятся при разборе строения клетки и обмена веществ: реакции и перенос соединений зависят от состава клеточной среды. Связь состава с питанием и клеточным дыханием помогает понять, откуда клетка получает вещества и энергию. Белки и нуклеиновые кислоты станут основой для дальнейшего изучения наследственности и передачи признаков.
Почему в клетке особенно много кислорода, углерода, водорода и азота?
Эти элементы входят в состав многих веществ клетки, в том числе белков, углеводов, жиров и нуклеиновых кислот. Кислород и водород также входят в состав воды, которой в клетках обычно много.
Чем макроэлементы отличаются от микроэлементов?
Макроэлементы содержатся в клетке в сравнительно больших количествах, а микроэлементы — в малых. При этом микроэлементы тоже необходимы: их недостаток способен нарушить работу клетки.
Почему вода необходима клетке?
Вода служит растворителем, поэтому многие вещества могут находиться в клетке в растворённом виде. В водной среде протекают химические реакции, а перемещение воды помогает переносить вещества.
К каким веществам — органическим или неорганическим — относятся минеральные соли?
Минеральные соли относятся к неорганическим веществам. В клетке они могут быть растворены или входить в состав твёрдых образований.
Какие вещества клетки связаны с хранением наследственной информации?
Наследственную информацию хранят нуклеиновые кислоты. Их строение позволяет сохранять сведения о признаках организма и передавать их при делении клетки.
§ 5. Химический состав клетки
