Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Органические вещества клетки

Особенности строения молекул органических веществ

В современной химии и биологии органическими веществами называют все соединения, в состав которых входит химический элемент углерод (исключение: карбидов, угольной кислоты, карбонатов, оксиды углерода и цианидов). Кроме неотъемлемых для всех органических соединений углерода и водорода, в них почти всегда присутствует кислород, реже — азот. В состав органических соединений могут входить такие неметаллы, как фосфор (довольно часто) и сера (значительно реже). Также могут содержаться еще и ионы металлов (Fe2+, Cu2+, Mg2+), а также разнообразные остатки минеральных соединений (чаще всего это производные ортофосфорной кислоты).

Свое название органические вещества получили потому, что сначала ученые считали: живые организмы и неживые тела построены из различных соединений, а следовательно, вещества, свойственные живым организмам, можно получить только от живого. И только когда из аммиака (NH3) и оксида углерода (CO2) было синтезировано органическое соединение — мочевину (CH2N2O), стало очевидно: вещества, которые выделяют живые организмы, по своему составу не отличаются от химических соединений неживых тел. Подробнее об этом можно прочитать в статье Химический состав клетки.

Научные методы в биологии постоянно совершенствуются и сейчас известно уже более 3 млн органических соединений. Часть из них выделены из живых организмов, однако значительно больше синтезировано в лабораториях, а простые органические соединения (углеводороды) входят в состав нефти и газа.

В чем заключаются особенности строения органических соединений? Атомы в них сочетаются ковалентными связями, основой которых служит перекрытие внешних орбит различных атомов. Это самый прочный тип химической связи, он возникает в результате обобществления электронов различных атомов, что приводит к их связывания в одну молекулу. Таким образом, пара электронов одновременно принадлежит двум соседним атомам. Особо прочные ковалентные связи образуются между атомами кислорода, углерода, водорода и азота, которые составляют 98% массы клетки.

С чем это связано? Объяснение такое: чем легче атомы элементов, тем более крепкие между ними ковалентные связи, а упомянутые элементы являются самыми легкими из химических элементов, способных образовывать ковалентные связи. Типичный пример соединения с ковалентными связями — вода, в которой два электрона двух атомов водорода обобществлены с двумя электронами внешней орбитали атома кислорода.

Органические соединения — это разнообразные соединения углерода, которые могут образовываться в организме или в лабораторных условиях из простых неорганических соединений. Молекулы органических веществ, образующихся в клетках, называют биомолекулами.

Биологические молекулы

Все органические вещества. что синтезируются живыми организмами и являются постоянными составляющими клеток, называют биологическими молекулами.

Именно из простых органических соединений: спиртов, альдегидов, кетонов, карбоновых кислот, аминов, синтезирующихся в клетках, — в конце концов образуются огромные молекулы, которые еще называют высокомолекулярными соединениями. Цепи из атомов углерода образуют скелет органической молекулы. Из таких огромных молекул строятся клетки.

Органические вещества могут составить около 15% массы клетки. Всего выделяют четыре группы органических соединений, которые непременно входят в состав клетки любого организма: липиды, углеводы, белки и нуклеиновые кислоты.

Соотношение основных химических соединений в клетке

Вещество Концентрация в массе,%
Вода 85.0
Белки 10.0
Нуклеиновые кислоты 1.1
Липиды 2.0
Углеводы 0.4
Минеральные соли 1.5

В состав каждой клетки живого организма входят липиды (от греч. Липос — жир), которые по своей химической структуре являются соединениями жирных кислот и различных многоатомных спиртов. Кроме них, в эту группу органических веществ включают еще некоторые соединения, нерастворимые в воде.

Одна из характерных особенностей любого живого организма или клеток, из которых он построен, — это химический состав, основу которого составляют биологические полимеры. Полимерами (от греч. поли — много и мерос — часть) называют любые гигантские молекулы, состоящие из одинаковых частей — мономеров (от греч. монос — один и мерос — часть) — довольно простых органических молекул, которые способны взаимодействовать между собой и повторяются сотни, тысячи и даже миллионы раз, образуя очень длинные цепи. Наиболее известными биополимерами являются простые углеводы (моносахариды), сложные углеводы (полисахариды), белки и нуклеиновые кислоты.

Белки — это одна из групп биологических полимеров, мономерами которых являются аминокислоты. Обычно их молекулярная масса составляет тысячи а. е. м., однако в виде исключения случаются белки, достигают миллионных значений. Белки были выделены в отдельный класс биологических молекул еще в XVIII в., когда было обнаружено их уникальное свойство превращаться в желеобразное вещество при нагревании или воздействии кислот. В то время одним из основных объектов этих исследований был яичный белок, откуда и происходит название.

Будьте первым, кто оставит комментарий!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *