Примеры биологической роли химических элементов

Приведите примеры биологической роли химических элементов.

Биоэлементы — кислород, водород, углерод, азот, фосфор и сера — являются необходимыми составными частями молекул биологических полимеров — белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот.

Натрий, калий и хлор обеспечивают проницаемость клеточных мембран, работу калий-натриевого (K/Na⁺) насоса, проведение нервного импульса.

Кальций и фосфор являются структурными компонентами межклеточного вещества костной ткани. Помимо этого кальций является одним из факторов свертываемости крови. Железо входит в состав белка эритроцитов — гемоглобина, а медь — в состав сходного с ним белка, тоже являющегося переносчиком кислорода, — гемоцианина (например, в эритроцитах моллюсков).

Магний является обязательной частью хлорофилла клеток растений. А йод и цинк входят в состав гормонов щитовидной и поджелудочной желез соответственно.

Микроэлементы

Что такое микроэлементы? Приведите примеры и охарактеризуйте их биологическое значение.

Микроэлементы — вещества, входящие в состав клетки в малых количествах (от 0,18 до 0,02%). К микроэлементам относятся цинк, медь, йод, фтор, кобальт.

Находясь в составе клетки в виде ионов и иных соединений, они активно участвуют в построении и функционировании живого организма. Так, цинк входит в состав молекулы инсулина — гормона поджелудочной железы. Йод — необходимый компонент тироксина — гормона щитовидной железы. Фтор участвует в образовании костей и эмали зубов. Медь входит в состав молекул некоторых белков, например гемоцианина. Кобальт является компонентом молекулы витамина В12, необходимого организму для кроветворения.

Неорганические вещества клеток

Какие неорганические вещества входят в состав клетки?

Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, наиболее распространенным является вода. В среднем в многоклеточном организме вода составляет до 80% массы тела. Помимо этого, в клетке находятся различные неорганические соли, диссоциированные на ионы. В основном это соли натрия, калия, кальция, фосфаты, карбонаты, хлориды.

Биологическая роль воды и минеральных солей

В чем заключается биологическая роль воды? минеральных солей?

Вода является самым распространенным неорганическим соединением в живых организмах. Ее функции во многом определяются дипольным характером строения ее молекул.

1. Вода — универсальный полярный растворитель; многие химические вещества в присутствии воды диссоциируют на ионы — катионы и анионы.

2. Вода является средой, где протекают различные химические реакции между веществами, находящимися в клетке.

3. Вода выполняет транспортную функцию. Большинство веществ способно проникнуть через клеточную мембрану только в растворенном в воде виде.

4. Вода является важным реагентом реакций гидратации и конечным продуктом многих биохимических реакций, в том числе окисления.

5. Вода выступает как терморегулятор, что обеспечивается ее хорошей теплопроводностью и теплоемкостью и позволяет поддерживать температуру внутри клетки при колебаниях температуры в окружающей среде.

6. Вода является средой для жизни многих живых организмов.

Жизнь без воды невозможна.

Минеральные вещества также имеют важное значение для процессов, происходящих в живых организмах. От концентрации солей в клетке зависят ее буферные свойства — способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.

Органические вещества клетки

Какие органические вещества входят в состав клетки?

Органические вещества составляют в среднем 20–30% от массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры — белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры, а также ряд других молекул — гормоны, пигменты, АТФ, витамины.

Мономеры белков

Из каких простых органических соединений состоят белки?

Белки — линейные нерегулярные биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав белков животного организма входит 20 основных аминокислот. Аминокислоты — амфотерные органические соединения, имеющие карбоксильную группу (кислотную) и аминогруппу (основную) и отличающиеся друг от друга по строению радикала.

Пептиды

Что такое пептиды?

Молекулы, состоящие из аминокислот, соединенных пептидными связями, называются пептидами. Пептидная связь образуется между углеродом кислотной группы одной и азотом основной группы последующей аминокислоты. Соединение двух аминокислот называется дипептидом, трех — трипептидом, более 20 аминокислот — полипептидом.

Первичная структура белка

Что такое первичная структура белка?

Конкретная последовательность аминокислот в полипептидной цепи является первичной структурой белка; она определяется последовательностью нуклеотидов в молекуле ДНК.

Структуры белка

Как образуются вторичная, третичная структуры белка?

Вторичная структура белка образуется за счет водородных связей между остатками карбоксильных и аминогрупп различных аминокислот и имеет вид правозакрученной спирали.

Третичная структура белка образуется за счет соединения аминокислот, находящихся в полипептидной цепи на некотором расстоянии друг от друга, водородными, ионными, дисульфидными (S–S) связями и гидрофобными взаимодействиями. Благодаря этому белковая молекула принимает шарообразную форму и называется глобулой.

Четвертичная структура белка — объединение нескольких белковых молекул, имеющих третичную организацию. В состав четвертичной структуры некоторых белков входят небелковые компоненты. Например, гемоглобин содержит железо.

Разноуровневая структурная организация белковых молекул необходима для выполнения ими их специфических функций.