Положения современной клеточной теории

• Определение понятия “клетка”. Клетка — элементарная живая система, единица строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития организмов.

• Клетки всех живых организмов гомологичны, едины по строению и происхождению.

• Образование клеток в процессе индивидуального развития. Новые клетки возникают только путем деления ранее существовавших клеток.

• Клетка и организм. Клетка может быть самостоятельным организмом, осуществляющим всю полноту процессов жизнедеятельности (прокариоты и одноклеточные эукариоты). Все многоклеточные организмы состоят из клеток. Рост и развитие многоклеточного организма — следствие роста и размножения одной или нескольких исходных клеток.

• Функции клеток. В клетках осуществляются: обмен веществ, раздражимость и возбудимость, движение, размножение и дифференцировка.

• Эволюция клетки. Клеточная организация возникла на заре жизни и прошла длительный путь эволюционного развития от безъядерных форм (прокариот) к ядерным (эукариотам).

35.3. Общая характеристика химического состава клетки

Все клетки, независимо от уровня организации, сходны по химическому составу. В клетке содержится несколько тысяч веществ, которые участвуют в разнообразных химических реакциях.

В живых организмах обнаружено свыше 60 химических элементов периодической системы Д.И.Менделеева.

По количественному содержанию в живом веществе элементы делятся на три категории:

• Макроэлементы (O, C, H, N, K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, Fe). К макроэлементам относят элементы, концентрация которых превышает 0,001%. Они составляют основную массу живого вещества клетки (около 99%). Особенно высока концентрация C, N, H, O (98% всех макроэлементов).

• Микроэлементы ( Zn, Mn, Cu, Co, Mo и многие другие), доля которых составляет от 0,001% до 0,000001% (1,9% массы клетки). Микроэлементы входят в состав биологически активных веществ — ферментов, витаминов и гормонов.

• Ультрамикроэлементы (Hg, Au, U, Ra и др.), концентрация которых не превышает 0,000001% (0,01% массы клетки). Роль большинства элементов этой группы до сих пор не выяснена.

Макро- и микроэлементы присутствуют в живой материи в виде разнообразных химических соединений, которые подразделяются на неорганические и органические вещества.

К неорганическим веществам относятся:

• вода, составляющая примерно 70-80% массы организма;

• минеральные вещества — 1-1,5%.

К органическим веществам относятся:

• белки, занимающие среди органических веществ первое место по массе (в среднем — 10-20%, в сухом веществе — 40-50%);

• жиры — 1-5%;

• углеводы — 0,2-2,0%;

• нуклеиновые кислоты 1-2%;

• АТФ и другие низкомолекулярные органические вещества — 0,1-0,5%.

35.4. Неорганические вещества клетки

Вода

Вода — самое распространенное в живых организмах неорганическое соединение. Ее содержание колеблется в широких пределах: в клетках эмали зубов вода составляет по массе около 10%, а в клетках развивающегося зародыша — более 90%.

Без воды жизнь невозможна. Она не только обязательный компонент живых клеток, но и среда обитания организмов. Биологическое значение воды основано на ее химических и физических свойствах.

Физические и химические

свойства воды

Химические и физические свойства воды необычны. Они объясняются, прежде всего, малыми размерами молекул воды, их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями.

В молекуле воды один атом кислорода ковалентно связан с двумя атомами водорода. Молекула полярна: кислородный атом несет частичный отрицательный заряд, а два водородных — частично положительные заряды. Это делает молекулу воды диполем. Поэтому при взаимодействии молекул воды друг с другом между ними устанавливаются водородные связи. Они слабее ковалентной, но, поскольку каждая молекула воды способна образовывать 4 водородные связи, они существенно влияют на физические свойства воды. Большая теплоемкость, теплота плавления и теплота парообразования объясняются тем, что большая часть поглощаемого водой тепла расходуется на разрыв водородных связей между ее молекулами. Вода обладает высокой теплопроводностью. Вода практически не сжимается, прозрачна в видимом участке спектра. Наконец, вода — единственное вещество, плотность которого в жидком состоянии больше, чем в твердом.