Структура і функції людини на рівні клітини і макромолекул

Клітина (cellula, cytus) — елементарна одиниця живого, яка здійснює передачу генетичної інформації шляхом самовідтворен­ня. Кожна клітина представляє складну систему біополімерів, що містить ядро і цитоплазму, з розташованими в ній органелами, укладеними в клітинну оболонку — цитолему (плазмалему). Ос­новні властивості клітин — це подразнення, провідність, скоро­тність тощо.

Життя підтримується завдяки клітинному розподілу, суть якого лежить в подвоєнні ДНК і рівномірному її розподілі між двома дочірніми клітинами. Проте деякі високоспеціалізовані клітини (наприклад, нервові) втратили здатність розмножувати­ся. Інші, також високоспеціалізовані (наприклад, клітини печін­ки — гепатоцити), які у звичайних умовах не діляться, після різ­них пошкоджень або видалення частини органу починають діли­тися. І, нарешті, існують високоспеціалізовані клітини (напри­клад, клітини крові, епітелію), які також не діляться, проте шви­дко гинуть і постійно заміщаються завдяки інтенсивному поділу стовбурних (або камбіальних) клітин, що здатні ділитися. Ця категорія клітин називається такими, що оновлюються.

У елементарному складі клітини нараховують більше 70 елементів, серед яких найбільш частими є кисень, вуглець, водень, азот. На частку кисню припадає 65% загальної маси, на частку вуглецю - 18%, водню - 10%, азоту - 3%.

Після цих елементів йдуть кальцій, фосфор, калій, сірка, натрій, хлор. Оскільки всі ці елементи зустрічаються в клітинах у великій кількості, часто їх називають макроелементами. Марганець, мідь, йод, кобальт та інші, які виявляються в микроколичествах, називають мікроелементами.

Хімічні елементи, що входять до складу клітин і які мають біологічними функціями, називають біогенними.

Хімічні елементи беруть участь у побудові речовини клітин у вигляді іонів (катіонів та аніонів) або хімічних сполук. *, Ca ²*, Mg ² *. Важливими є катіони К *, Na *, Ca ² *, Mg ² *. 2 PO 4 ¯, Cl ¯ и HCO ³¯. Що стосується аніонів, то ними є H 2 PO 4 ¯, Cl ¯ і HCO ³ ¯.

З'єднуючись хімічними зв'язками, групи атомів утворюють так звані малі органічні молекули, якими є амінокислоти, нуклеотиди, цукру і жирні кислоти. З цих малих молекул у клітинах формуються макромолекули у вигляді білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів і ліпідів.

Неорганічними сполуками клітини є вода і мінеральні солі.

Органічними (углеродсодержащими) з'єднаннями клітини є білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи, ліпіди і АТФ.

Клітини є високоорганізованими діфференіроаннимі утвореннями, а розмноження клітин забезпечує фізичну основу генетичної безперервності між батьківськими клітинами і дочірніми клітинами.

Через клітини відбувається поглинання, перетворення, запасання та використання речовин і енергії. Структури клітин є ареною, на якій здійснюються численні біологічні реакції, зокрема, ферментація, дихання, фотосинтез, дуплікація хромосом, причому ці процеси мають місце як у одноклітинних організмів, так і в клітинах багатоклітинних організмів. Можна сказати, що життя багатоклітинних організмів грунтується на життя їх клітин.

Білки, Будучи макромолекулами, вони являють собою лінійні полімери, в яких мономерами є амінокислоти, кожна з яких складається з аміногрупи (- NH 2), карбоксильної групи (- COOH), атома водню і R-групи, приєднаної до атома вуглецю, який називають α - вуглецевим атомом.

Білки розрізняються по складу на прості і складні. Прості білки складаються тільки з амінокислот. Складні білки містять сполуки як органічні, так і неорганічні.

. Вуглеводи - це органічні сполуки вуглецю, водню і кисню з загальною формулою (СН2) n.

Вуглеводи володіють структурної функцією, причому найпоширенішим структурним вуглеводом є целюлоза. Іншими структурними вуглеводними елементами є глікозаміноглікани-міноглікани (кислі мукополісахариди) і протеоглікани.

Вуглеводи є найважливішим джерелом енергії в організмі, яка звільняється в результаті окисно-відновних реакцій. Вуглеводи служать своєрідним поживним резервом клітин, запасаючись в них у вигляді глікогену в клітинах тварин і крохмалю в клітинах рослин.

Ліпіди - жири, які є сполуками, що складаються з жирних кислот і гліцірола. Ліпіди зустрічаються майже у всіх клітинах, але в основному в невеликих кількостях, хоча деякі клітини містять ці сполуки в дуже великих кількостях, що доходять до 90% їх сухої маси. Вони виявляються в нервовій тканині, чоловічих статевих клітинах, в насінні рослин. Ліпіди в поєднанні з іншими сполуками утворюють більш складні з'єднання і мають низку найважливіших властивостей у житті клітин. Перш за все, оскільки вуглеводи можуть переводиться в ліпіди, то останні виконують роль накопичувач енергії, бо окислення ліпідів супроводжується виділенням енергії.