§ 7. Химический состав клетки

Определения и обозначения

Неорганические вещества клетки — это вода и минеральные соли, входящие в её состав. Они нужны не только как части клеточного содержимого: без них клетка не могла бы нормально работать. Вода растворяет многие вещества, а соли помогают поддерживать жизнедеятельность клетки и организма.

Органические вещества клетки — вещества, характерные для живых организмов. К основным группам, изучаемым в этой теме, относятся белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Каждая группа выполняет свои задачи, поэтому по названию вещества можно понять не всё: нужно ещё знать его роль.

Белки — органические вещества, из которых построены важные части клетки и которые участвуют в её жизнедеятельности. Они нужны, чтобы клеточные структуры могли существовать и выполнять работу. Поэтому белки связывают прежде всего со строительной ролью и участием в процессах внутри клетки.

Углеводы — органические вещества, служащие клетке главным образом источником энергии. Энергия необходима для процессов, благодаря которым клетка живёт и работает. Углеводы нельзя путать с веществами, которые хранят наследственную информацию: это задача нуклеиновых кислот.

Как это устроено

Клетка состоит из воды, минеральных солей и органических веществ. Их соотношение связано с условиями жизни организма, потому что клетки разных организмов выполняют разные задачи и существуют в разной среде. Например, потребности клетки зависят от того, какие процессы в ней происходят и какие вещества ей нужны для работы. Поэтому химический состав клетки — не случайный набор: он соответствует её жизнедеятельности.

Вода составляет значительную часть клетки, потому что она хорошо подходит для растворения многих веществ. Растворённые вещества могут перемещаться и взаимодействовать, а значит, клетке легче использовать их в работе. Вода служит также средой, в которой протекают процессы жизнедеятельности. Если бы этой среды не было, многие процессы внутри клетки не могли бы происходить обычным образом.

Минеральные соли встречаются в клетке в растворённом виде и в составе твёрдых образований. Растворённые соли участвуют в работе клеток, а твёрдые образования помогают создавать прочные части организма. Значит, их роль не сводится только к строительству твёрдых частей: они нужны и для нормальной жизнедеятельности. Разные формы присутствия солей позволяют им выполнять разные задачи.

Белки, жиры и углеводы относятся к органическим веществам, но выполняют неодинаковые функции. Белки входят в состав важных частей клетки и участвуют в её работе, а углеводы прежде всего дают клетке энергию. Жиры также могут быть связаны со строительством клетки и запасом энергии. Такое разделение помогает понять, почему организму нужны все эти группы, а не какое-то одно вещество вместо остальных.

Нуклеиновые кислоты тоже входят в состав клетки, но их значение отличается от роли белков, жиров и углеводов. Они связаны с хранением и передачей наследственной информации, то есть сведений, которые помогают передавать особенности организма потомству. Поэтому нуклеиновые кислоты важны для сохранения информации при смене поколений. Их нельзя считать источником энергии только потому, что они являются органическими веществами.

Основные вещества клетки и их значение

Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите группу или конкретное вещество в первом столбце. Затем посмотрите, какие примеры к нему относятся и какую роль они выполняют. Сравнивая строки, легче заметить, что вещества одной клетки могут иметь совершенно разные задачи.

Разбор задач

Задача 1. Раздели перечисленные вещества на органические и неорганические: вода, белки, минеральные соли, жиры. Нужно распределить каждое название, а затем объяснить выбор. Вспомним, какие вещества входят в каждую группу, и проверим список по очереди.

1. Вода относится к неорганическим веществам.
2. Белки относятся к органическим веществам.
3. Минеральные соли — неорганические вещества.
4. Жиры — органические вещества.

Ответ: неорганические — вода и минеральные соли; органические — белки и жиры. Здесь важно классифицировать каждое вещество отдельно, а не выбирать по тому, что оно находится в живой клетке: в клетке присутствуют обе группы.

Задача 2. В клетке обнаружили много воды. Назови две причины, почему вода важна для её жизнедеятельности. В условии просят привести именно две причины, поэтому найдём две разные роли воды, а не повторим одну и ту же мысль другими словами.

1. Вспомним, что многие вещества растворяются в воде. Благодаря этому клетка может содержать растворённые вещества.
2. Назовём вторую роль: вода служит средой, в которой происходят процессы жизнедеятельности.

Ответ: вода растворяет многие вещества и служит средой для процессов в клетке. Эти причины связаны между собой, но обозначают разные стороны её значения: наличие растворённых веществ и возможность протекания процессов.

Задача 3. Сравни роль углеводов и нуклеиновых кислот в клетке: чем они различаются по значению? Сначала определим функцию каждой группы отдельно. Затем сопоставим их и не будем считать, что все органические вещества выполняют одну и ту же задачу.

1. Углеводы нужны клетке главным образом как источник энергии.
2. Нуклеиновые кислоты связаны с хранением и передачей наследственной информации.
3. Сравним результаты: одна группа помогает обеспечивать клетку энергией, другая связана с наследственными сведениями.

Ответ: углеводы выполняют преимущественно энергетическую роль, а нуклеиновые кислоты хранят и передают наследственную информацию. Для проверки не смешивай слова «органические вещества» с одной общей функцией: эта группа объединяет вещества с разным значением.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что клетка состоит только из органических веществ. Так думают, когда запоминают белки, жиры и углеводы, но забывают про воду и соли. Проверь себя: в составе клетки должны быть названы обе группы — органические и неорганические.

Ошибка: относить воду или минеральные соли к органическим веществам. Вероятно, это происходит потому, что оба вещества находятся внутри живой клетки. Проверка простая: к неорганическим относятся именно вода и минеральные соли, а к органическим — белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Ошибка: приписывать всем органическим веществам одну функцию. Можно ошибочно решить, что раз белки, жиры и углеводы объединены в группу, то они взаимозаменяемы. Проверь себя, назвав роль каждого: у белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот функции различаются.

Ошибка: считать, что минеральные соли нужны только для образования твёрдых частей. Такую мысль легко запомнить, если думать лишь о солях в составе твёрдых образований. Но соли бывают и растворёнными, и участвуют в жизнедеятельности; значит, при ответе нужно назвать обе формы и не ограничиваться строительной ролью.

Связь с другими темами

До изучения химического состава важно знать, что клетка — основная структурная и функциональная единица живого организма. Новые сведения помогут разбираться в строении клетки, питании организмов и обмене веществ — процессах, связанных с превращением и использованием веществ. Понимание роли нуклеиновых кислот подготовит к теме наследственности. Так знания о веществах клетки связывают её устройство с работой всего организма и передачей его признаков.

Что запомнить

• В клетке есть неорганические и органические вещества.
• К неорганическим веществам клетки относятся вода и минеральные соли.
• Вода растворяет многие вещества и служит средой для процессов в клетке.
• Минеральные соли необходимы для нормальной работы клетки и организма.
• Белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты относятся к органическим веществам.
• У разных групп органических веществ разные функции.