Неорганические вещества клетки. Минеральные соли

Минеральные соли могут содержаться в организме в растворенном виде (диссоциированными на ионы) или в нерастворимом виде.

Важную роль в жизнедеятельности клетки играют растворимые минеральные соли, представленные в основном катионами К + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ и анионами НРО 4 2- , Н 2 РО 4- , Сl - , НСO 3- .

Многие ионы неравномерно распределены между клеткой и окружающей средой. Именно благодаря существованию подобных градиентов концентраций осуществляются многие важные процессы жизнедеятельности, такие, например, как возбуждение нервных клеток и сокращение мышечных волокон.

На внешней клеточной мембране высокая концентрация ионов Na + , а на внутренней — ионов К + . Этот факт обуславливает передачу возбуждения по нервам и мышце. Са +2 , Mg +2 являются активаторами многих ферментов, если их недостаточно, то нарушается процесс обмена веществ. Mg +2 поддерживает целостность рибосом, работу митохондрий. Са 3 (РО 4) 2 есть в составе костей, а СаСО 3 — в составе раковин моллюсков.

Ионы растворимых солей Na + , K + , Cl - Mg 2+ , SO 4 2- в организме человека и животных выполняют ряд важных функций:

• создают условия для передачи нервных импульсов;
• регулируют проницаемость мембран;
• участвуют в мышечных сокращениях;
• поддерживают осмотическое давление крови и нормализуют водный баланс;
• регулируют кислотно-щелочной баланс;
• усиливают действие желудочных соков, участвуют в формировании кислых и щелочных ферментов.

Анионы слабых кислот участвуют в поддержании кислотно-щелочного баланса (рН) клетки. Анионы фосфорной кислоты необходимы для синтеза главной энергетической молекулы — АТФ, нуклеотидов и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК).

От концентрации солей внутри клетки зависят буферные свойства, то есть способность поддерживать слабощелочную среду. Внутри клетки буферность обеспечивается анионами Н 2 РО 4 - , во внеклеточной жидкости и в крови роль буфера играют НРО 4 -2 , НСО 3 - .

Неорганические соли — KNO 3 , CaSO 4 , Na 3 PO 4 — служат важными компонентами минерального питания растений.

Функции минеральных солей в клетке и организме

Роль	Пояснение	Примеры
Создание осмотического баланса	Состав минеральных солей и их концентрация определяют осмотическое давление жидкостей внутри клеток и полостей тела. Благодаря осмотическому давлению формируется гидроскелет беспозвоночных и тургор растений	Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Cl - , HCO 3 - , H 2 PO 4 - , HPO 4 2- , SO 4 2-
Поддержание буферных свойств	Буферность — способность поддерживать рН на определенном уровне. За поддержание рН клеток и тканей отвечают фосфатная и бикарбонатная буферные системы	HPO 4 2- + H + ↔ H 2 PO 4 - ; HCO 3 - + H + ↔ H 2 CO 3
Поддержание градиентов концентраций	В клетке и межклеточном пространстве поддерживаются определенные концентрации ионов. Благодаря существованию градиентов концентраций осуществляются такие важные процессы жизнедеятельности, как возбуждение нервных клеток и сокращение мышечных волокон	Na + , K + , Ca 2+ , Cl -
Формирование скелетных образований	Кости скелета позвоночных в основном состоят из фосфатов кальция и магния. Раковины моллюсков формируются из карбоната кальция	Ca 2+ , Mg 2+ , PO 4 3- , CO 3 2-
Передача нервных импульсов	Участвуют в работе химических синапсов	Ca 2+ , К + , Na + , Cl -

Минеральные соли - просто незаменимый элемент для жизни и здоровья каждого человека. Находятся эти вещества в обычном виде простых соединений в природе. Некоторое из них - комплексные соли - имеют сложное строение и широко применяются в промышленности. Простые соединения являются составляющими компонентами всех органов и тканей и занимают пять процентов от общего веса тела. Наиболее важны для человека следующие: калий, натрий, кальций, сера, фосфор, магний, марганец, кобальт, йод и фтор. Выводятся они вместе с остальными продуктами, поэтому человеку нужно постоянно заботиться о надлежащем уровне солей в организме. Обычно при правильном и рациональном питании вопрос о нехватке солей не возникает - природные продукты, которые мы потребляем, в достаточном количестве содержат необходимые для организма полезные вещества.

Если человек будет питаться однообразно, то минеральные соли из определенного продукта не будут удовлетворять всего разнообразия, которое нужно. Вследствие этого нарушится механизм всасывания солей и их выведения, что приведет к заболеванию. Например, если у маленьких детей не хватает кальция, то им грозит рахит, а у взрослых людей могут разрушаться зубы, выпадать волосы, становятся ломкими кости. Недостаток железа отразится на составе крови и спровоцирует так называемое малокровие (железодефицитная анемия).

Природные свойства солей кальция, магния и натрия способствуют слаженной работе органов пищеварения, благодаря чему у человека нормализуется обмен веществ, ускоряется метаболизм, энергообмен. Потребность индивида в кальции довольно значительна - в сутки требуется около одного грамма, чтобы полноценно участвовать во всех процессах. Пополнять соли кальция можно посредством таких продуктов, как творог, сыр, молоко, кефир, яичный желток, шпинат, салат, цветная капуста. Из этого набора легче всего усваивается кальций из молочных продуктов, поэтому пренебрегать ими не стоит.

Для нормализации работы нервной системы незаменим фосфор. Содержатся его соли в печени, яйцах, мозгах, ржаном хлебе, сырах. За сутки необходимо дать организму два с половиной грамма фосфора. С учетом того, что лучше всего он высвобождается из продуктов растительного происхождения, то и получать этот элемент необходимо оттуда.

Также бесценна для организма обычная соль. Человеку нужно в сутки около пятнадцати граммов - употреблять ее с пищей, но учитывать то, что этот элемент есть и в некоторых продуктах. Если человек ест продукты животного происхождения, то солить их можно совсем чуть-чуть, ведь соль содержится в употребляемой пище. Однако многие люди для улучшения вкуса любят чрезмерно приправлять блюда, что приводит к избытку ее в организме. Это может провоцировать определенные расстройства, ведь соль задерживает воду, а значит, могут возникнуть отеки, осложнения на почки, печень, сердце. Повышается давление, хуже работает нервная система.

За свои чудодейственные свойства минеральные соли получили заслуженное признание в косметологии. Во время процедур омоложения кожи, изготовления масок для лица, соли применяются очень широко. Они разглаживают морщинки, железо обогащает кожу кислородом, калий создает оптимальное между клетками кожи, сохраняет влагу, медь является своеобразным антисептиком - она препятствует размножению бактерий, марганец на клеточном уровне участвует в процессе дыхания, энергообмена, микроциркуляции веществ.

Минеральные соли продаются в аптеках, с ними можно принимать ванны, делать и ног, маски для лица, мыть волосы, укреплять ногти.

Натрий является микроэлементом, который отвечает за распределение жидкости в организме и поддержку водно-солевого равновесия. Недостаток или избыток соли в организме обязательно отразится на общем самочувствии. Большая часть натрия усваивается в тонком кишечнике..

Для чего необходим натрий организму?

Натрий оказывает воздействие на все системы организма. С его помощью происходит выработка желудочного сока и активация различных ферментов. Оказывает влияние на обмен веществ и участвует в поддержке кислотно-щелочного баланса.

Натрий важен для нервной и мышечной системы. Благодаря ему происходит защита от солнечного удара. При недостатке соли в организме возникают различные сбои всех систем организма. Очень важно знать,в каких продуктах содержится соль, которая необходима для организма, чтобы предотвратить серьезные заболевания.

Очень многие продукты богаты солью, так что недостаток натрия в организме встречается очень редко. К дефициту натрия могут привести бессолевые диеты и большое употребление жидкости и мочегонных средств. Недостаток натрия чаще всего является причиной судорог, тошноты и рвоты, а также потеривеса. Вследствие дефицита натрия могут начать выпадать волосы и возникнуть кожные заболевания.

Избыток натрия – это причина остеопороза, заболеваний почек и надпочечников, нервозности, гипертонии и артериальной гипертензии. Человека мучает постоянная жажда, и могут появиться камни в почках. Переизбыток натрия в организме возникает по причине того, что почки не могут справиться с переработкой большого количества микроэлемента.

Таблица содержания соли в продуктах питания

Растительные продукты – злаки, бобовые, овощи. Натрием богаты такие каши, как рис, пшено, овсянка и перловка. Содержится натрий в капусте, сельдерее, свекле и моркови. Им богаты фасоль и горох.

Продукты животного происхождения . К ним можно отнести такие субпродукты, как мозги и почки. Высокий процент натрия в морепродуктах. Употребление морской капусты, раков, мидий, крабов и омаров повысит процент натрия в организме. Употребление рыбы и молочных продуктов также повышает уровень натрия в организме. Богаты натрием яйца, сыры и молоко.

Большое количество натрия содержится в готовых продуктах питания. Различные рассолы, соусы, консервы и маринады повышают процент натрия в организме. В большинстве случаев именно из-за этих продуктов питания происходит переизбыток натрий в организме.

В каких продуктах содержатся минеральные соли?

Минеральные соли необходимы для нашего организма. Они поступают посредством пищи. Минеральные соли оказывают влияние на обмен веществ и поддерживают водно-солевой баланс. Недостаток тех или иных минералов ведет к серьезным заболеваниям. В большинстве случаев недостаток минералов возникает из-за употребления некачественной воды и продуктов питания. Привести к дефициту тех или иных элементов могут заболевания пищеварительной системы и большие кровопотери. Некоторые лекарства препятствуют усвоению питательных элементов организмом.

В каких продуктах содержится соль кальция?

Кальций необходим для того, чтобы белки, поступающие в наш организм, лучше усваивались. Он влияет на процесс усвоения фосфора и других минералов. В составе крови присутствуют соли кальция, которые отвечают за свертываемость. Их недостаток отражается на состоянии сердца. Кальций важен для костной системы, зубов и волос. Основными источниками кальция являются молочные продукты.

Продукты богатые солями кальция – молоко, кефир, творог, петрушка, фасоль и лук. Большое количество кальция содержится в морепродуктах, яйцах и моркови. Многие каши также богаты солями кальция. При дефиците кальция в свой рацион стоит включать гречку и овсянку. Немного меньше кальция содержится в томатах, апельсинах, пшене, макаронах и манной крупе.

В каких продуктах содержится соль магния?

Недостаток магний отражается на состоянии мышц и головного мозга. Соли магния важны для нормальной деятельности нервной системы, сердца и ЖКТ. Дефицит магния чаще всего проявляется нервными заболеваниями и атеросклерозом. Для поддержания уровня магния в организме, взрослый человек должен потреблять не менее 500 мг этого элемента.

Большое количество магния содержится в пшене, морской капусте, сухофруктах и отрубях. Восполнить недостаток элемента можно с помощью морепродуктов, гороха, гречневой каши, петрушки и салата. Небольшое количество магния содержится в смородине, изюме и свекле.

В каких продуктах содержится соль калия?

Калий важен для всех органов и систем организма. При его недостатке в первую очередь страдает сердце. Отражается дефицит калия на мышцах и состоянии нервной системы. Рекомендуется употреблять продукты богатые калием при заболеваниях кишечника, печени и селезенки. Особенно ощутим дефицит калия при приеме мочегонных средств и рвоте.

Людям с сердечными заболеваниями стоит включать в свой рацион продукты богатые калием. Солями калия богаты яйца. Этот элемент содержится в молоке, капусте и горохе. Очень много калия в картофеле, лимонах, орехах и клюкве.

В каких продуктах содержится соль натрия?

Дефицит натрия в организме наблюдается очень редко. Чаще всего люди сталкиваются с его избытком из-за большого потребления поваренной соли. Натрий необходим для сердечной системы. Этот элемент поддерживает водно-солевой баланс. Чтобы избежать дефицита натрия, в день необходимо употреблять около 2 грамм соли.

Избыток соли может привести к заболеваниям почек, атеросклерозу и гипертонии, а недостаток – похудению. Большое количество натрия содержится в рыбе и колбасах. Квашеная капуста также богата натрием. Различные рассолы и соусы поставляют в наш организм натрий.

В каких продуктах содержится соль фосфора?

Фосфор необходим для костной ткани, сердца и нервной системы. Его недостаток может привести к заболеваниям сердца, почек, печени и мозга. Лучше всего фосфор усваивается из продуктов животного происхождения. В день человеку нужно около 1600 мг фосфора.

Фосфором богаты крупы, морепродукты, говяжья печень и сыры. Полезно употреблять при дефиците этого элемента шоколад, горох и фасоль. Немного меньше фосфора содержится в яйцах, картофеле и моркови.

В каких продуктах содержится соль оксалаты?

Соль оксалаты или щавелевая кислота оказывает положительное воздействие при головной боли, бесплодии, аменореи и туберкулезе. Она эффективна в борьбе с болезнетворными бактериями и вирусами. Однако избыток солей оксалаты может стать причиной камней в почках и общей слабости.

Источниками соли оксалаты служат ревень и шпинат. Высокое количество щавелевой кислоты содержится в чае и кофе. Свекла, лайм и бананы также богаты этим элементом.

Соль необходима нашему организму для нормального функционирования. Её избыток опасен также, как и дефицит. Именно поэтому журнал сайт советует придерживаться правильного и разнообразного питания.

Химический состав клеток растений и животных весьма сходен, что говорит о единстве их происхождения. В клетках обнаружено более 80 химических элементов, однако только в отношении 27 из них известна физиологическая роль.

Все элементы делят на три группы:

• макроэлементы, содержание которых в клетке составляет до 10 - 3%. Это кислород, углерод, водород, азот, фосфор, сера, кальций, натрий и магний, составляющие вместе свыше 99% массы клеток;
• микроэлементы, содержание которых колеблется от 10 - 3% до 10 - 12%. Это марганец, медь, цинк, кобальт, никель, йод, бром, фтор; на их долю приходится менее 1,0 % массы клеток;
• мультрамикроэлементы, составляющие менее 10 - 12%. Это золото, серебро, уран, селен к др. - в сумме менее 0,01% массы клетки. Физиологическая роль большинства этих элементов не установлена.

Все перечисленные элементы входят в состав неорганических и органических веществ живых организмов или содержатся в виде ионов.

Неорганические соединения клеток представлены водой и минеральными солями.

Самое распространенное неорганическое соединение в клетках живых организмов - вода. Ее содержание в разных клетках колеблется от 10% в эмали зуба до 85% в нервных клетках и до 97 % в клетках развивающегося зародыша. Количество воды в клетках зависит от характера обменных процессов: чем они интенсивнее, тем выше содержание воды. В среднем в теле многоклеточных содержится около 80 % воды. Такое высокое содержание воды говорит о важной роли, обусловленной ее химической природой.

Дипольный характер молекулы воды позволяет ей формировать вокруг белков водную (сольватную) оболочку, препятствующую склеиванию их друг с другом. Это связанная вода, составляющая 4 - 5% от всего ее содержания. Остальную воду (около 95%) называют свободной. Свободная вода является универсальным растворителем для многих органических и неорганических соединений. Большинство химических реакций идет только в растворах. Проникновение веществ в клетку и выведение из нее продуктов диссимиляции в большинстве случаев возможно только в растворенном виде. Вода принимает и непосредственное участие в биохимических реакциях, протекающих в клетке (реакции гидролиза). С водой связана также регуляция теплового режима клеток, так как она обладает хорошей теплопроводностью и теплоемкостью.

Вода активно участвует в регуляции осмотического давления в клетках. Проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор вещества называется осмосом, а давление, с которым растворитель (вода) проникает через мембрану, - осмотическим. Величина осмотического давления возрастает с увеличением концентрации раствора. Осмотическое давление жидкостей организма человека и большинства млекопитающих равно давлению 0,85 % раствора хлорида натрия. Растворы с таким осмотическим давлением называются изотоническими, более концентрированные - гипертоническими, а менее концентрированные - гипотоническими. Явление осмоса лежит в основе напряжения стенок растительных клеток (тургор).

По отношению к воде все вещества делятся на гидрофильные (водорастворимые) - минеральные соли, кислоты, щелочи, моносахариды, белки и др. и гидрофобные (водонерастворимые) - жиры, полисахариды, некоторые соли и витамины и др. Кроме воды растворителями могут быть жиры и спирты.

Минеральные соли в определенных концентрациях необходимы для нормальной жизнедеятельности клеток. Так, азот и сера входят в состав белков, фосфор - в состав ДНК, РНК и АТФ, магний - в состав многих ферментов и хлорофилла, железо - в состав гемоглобина, цинк - в состав гормона поджелудочной железы, йод - в состав гормонов щитовидной железы и т. д. Нерастворимые соли кальция и фосфора обеспечивают прочность костной ткани, катионы натрия, калия и кальция - раздражимость клеток. Ионы кальция принимают участие в свертывании крови.

Анионы слабых кислот и слабые щелочи связывают ионы водорода (Н+) и гидроксила (ОН-), вследствие чего в клетках и межклеточной жидкости на постоянном уровне поддерживается слабощелочная реакция. Это явление называется буферностъю.

Органические соединения составляют около 20 - 30 % массы живых клеток. К ним относятся биологические полимеры - белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды, а также жиры, гормоны, пигменты, АТФ и др.

Белки

Белки составляют 10 - 18 % от общей массы клетки (50 - 80 % от сухой массы). Молекулярная масса белков колеблется от десятков тысяч до многих миллионов единиц. Белки - это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Все белки живых организмов построены из 20 аминокислот. Несмотря на это, разнообразие белковых молекул огромно. Они различаются по величине, структуре и функциям, которые определяются количеством и порядком расположения аминокислот. Помимо простых белков (альбумины, глобулины, гистоны) имеются и сложные, представляющие собой соединения белков с углеводами (гликопротеиды), жирами (липопротеиды) и нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды).

Каждая аминокислота состоит из углеводородного радикала, соединенного с карбоксильной группой, имеющей кислотные свойства (-СООН), и аминогруппой (-NH2), обладающей основными свойствами. Аминокислоты отличаются одна от другой только радикалами. Аминокислоты являются амфотерными соединениями, обладающими одновременно свойствами и кислот, и оснований. Это явление обусловливает возможность соединения кислот в длинные цепочки. При этом устанавливаются прочные ковалентные (пептидные) связи между углеродом кислотной и азотом основной групп (-CO-NH-) с выделением молекулы воды. Соединения, состоящие из двух аминокислотных остатков, называются дипептидами, из трех - трипептидами, из многих - полипептидами.

Белки живых организмов состоят из сотен и тысяч аминокислот, т. е. представляют собой макромолекулы. Различные свойства и функции белковых молекул определяются последовательностью соединения аминокислот, которая закодирована в ДНК. Эту последовательность называют первичной структурой молекулы белка, от которой, в свою очередь, зависят последующие уровни пространственной организации и биологические свойства белков. Первичная структура белковой молекулы обусловлена пептидными связями.

Вторичная структура белковой молекулы достигается ее спирализацией благодаря установлению между атомами соседних витков спирали водородных связей. Они слабее ковалентных, но, многократно повторенные, создают довольно прочное соединение. Функционирование в виде закрученной спирали характерно для некоторых фибриллярных белков (коллаген, фибриноген, миозин, актин и др.).

Многие белковые молекулы становятся функционально активными только после приобретения глобулярной (третичной) структуры. Она формируется путем многократного сворачивания спирали в трехмерное образование - глобулу. Эта структура сшивается, как правило, еще более слабыми дисульфидными связями. Глобулярную структуру имеет большинство белков (альбумины, глобулины и др.).

Для выполнения некоторых функций требуется участие белков с более высоким уровнем организации, при котором возникает объединение нескольких глобулярных белковых молекул в единую систему - четвертичную структуру (химические связи могут быть разные). Например, молекула гемоглобина состоит из четырех различных глобул и геминовой группы, содержащей ион железа.

Утрата белковой молекулой своей структурной организации называется денатурацией. Причиной ее могут быть различные химические (кислоты, щелочи, спирт, соли тяжелых металлов и др.) и физические (высокие температура и давление, ионизирующие излучения и др.) факторы. Вначале разрушается очень слабая - четвертичная, затем третичная, вторичная, а при более жестких условиях и первичная структура. Если под действием денатурирующего фактора не затрагивается первичная структура, то при возвращении белковых молекул в нормальные условия среды их структура полностью восстанавливается, т. е. происходит ренатурация. Это свойство белковых молекул широко используется в медицине для приготовления вакцин и сывороток и в пищевой промышленности для получения пищевых концентратов. При необратимой денатурации (разрушении первичной структуры) белки теряют свои свойства.

Белки выполняют следующие функции: строительную, каталитическую, транспортную, двигательную, защитную, сигнальную, регуляторную и энергетическую.

Как строительный материал белки входят в состав всех клеточных мембран, гиалоплазмы, органоидов, ядерного сока, хромосом и ядрышек.

Каталитическую (ферментативную) функцию выполняют белки-ферменты, в десятки и сотни тысяч раз ускоряющие течение биохимических реакций в клетках при нормальном давлении и температуре около 37 °С. Каждый фермент может катализировать только одну реакцию, т. е. действие ферментов строго специфично. Специфичность ферментов обусловлена наличием одного или нескольких активных центров, в которых происходит тесный контакт между молекулами фермента и специфического вещества (субстрата). Некоторые ферменты применяются в медицинской практике и пищевой промышленности.

Транспортная функция белков заключается в переносе веществ, например кислорода (гемоглобин) и некоторых биологически активных веществ (гормонов).

Двигательная функция белков состоит в том, что все виды двигательных реакций клеток и организмов обеспечиваются специальными сократительными белками - актином и миозином. Они содержатся во всех мышцах, ресничках и жгутиках. Их нити способны сокращаться с использованием энергии АТФ.

Защитная функция белков связана с выработкой лейкоцитами особых белковых веществ - антител в ответ на проникновение в организм чужеродных белков или микроорганизмов. Антитела связывают, нейтрализуют и разрушают не свойственные организму соединения. Примером защитной функции белков может служить превращение фибриногена в фибрин при свертывании крови.

Сигнальная (рецепторная) функция осуществляется белками благодаря способности их молекул изменять свою структуру под влиянием многих химических и физических факторов, вследствие чего клетка или организм воспринимают эти изменения.

Регуляторная функция осуществляется гормонами, имеющими белковую природу (например, инсулин).

Энергетическая функция белков заключается в их способности быть источником энергии в клетке (как правило, при отсутствии других). При полном ферментативном расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.

Углеводы

Углеводы - обязательный компонент как животных, так и растительных клеток. В растительных клетках их содержание достигает 90 % сухой массы (в клубнях картофеля), а в животных - 5 % (в клетках печени). В состав молекул углеводов входят углерод, водород и кислород, причем количество атомов водорода в большинстве случаев вдвое превышает число атомов кислорода.

Все углеводы подразделяются на моно-, ди- и полисахариды. Моносахариды чаще содержат пять (пентозы) или шесть (гексозы) атомов углерода, столько же кислорода и вдвое больше водорода (например, C6H12OH - глюкоза). Пентозы (рибоза и дезоксирибоза) входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ. Гексозы (глюкоза и фруктоза) постоянно присутствуют в клетках плодов растений, придавая им сладкий вкус. Глюкоза содержится в крови и служит источником энергии для клеток и тканей животных. Дисахариды объединяют в одной молекуле два моносахарида. Пищевой сахар (сахароза) состоит из молекул глюкозы и фруктозы, молочный сахар (лактоза) включает глюкозу и галактозу. Все моно- и дисахариды хорошо растворимы в воде и имеют сладкий вкус. Молекулы полисахаридов образуются в результате полимеризации моносахаридов. Мономером полисахаридов - крахмала, гликогена, целлюлозы (клетчатки) является глюкоза. Полисахариды практически нерастворимы в воде и не обладают сладким вкусом. Основные полисахариды - крахмал (в растительных клетках) и гликоген (в клетках животных) откладываются в виде включений и служат запасными энергетическими веществами.

Углеводы образуются в зеленых растениях в процессе фотосинтеза и могут использоваться в дальнейшем для биосинтеза аминокислот, жирных кислот и других соединений.

Углеводы выполняют три основные функции: строительную (структурную), энергетическую и запасающую. Целлюлоза образует стенки растительных клеток; сложный полисахарид - хитин - наружный скелет членистоногих. Углеводы в соединении с белками (гликопротеиды) входят в состав костей, хрящей, сухожилий и связок. Углеводы выполняют роль основного источника энергии в клетке: при окислении 1 г углеводов высвобождается 17,6 кДж энергии. Гликоген откладывается в мышцах и клетках печени в качестве запасного питательного вещества.

Липиды

Липиды (жиры) и липоиды являются обязательными компонентами всех клеток. Жиры представляют собой сложные эфиры высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина, а липоиды - жирных кислот с другими спиртами. Эти соединения нерастворимы в воде (гидрофобны). Липиды могут образовывать сложные комплексы с белками (липопротеиды), углеводами (гликолипиды), остатками фосфорной кислоты (фосфолипиды) и др. Содержание жиров в клетке колеблется от 5 до 15 % массы сухого вещества, а в клетках подкожной жировой клетчатки - до 90 %.

Жиры выполняют строительную, энергетическую, запасающую и защитную функции. Бимолекулярный слой липидов (преимущественно фосфолипиды) образует основу всех биологических мембран клеток. Липиды входят в состав оболочек нервных волокон. Жиры являются источником энергии: при полном расщеплении 1 г жира высвобождается 38,9 кДж энергии. Они служат источником воды, выделяющейся при их окислении. Жиры являются запасным источником энергии, накапливаясь в жировой ткани животных и в плодах и семенах растений. Они защищают органы от механических повреждений (например, почки окутаны мягким жировым «футляром»). Накапливаясь в подкожной жировой клетчатке некоторых животных (киты, тюлени), жиры выполняют теплоизоляционную функцию.

Нуклеиновые кислоты Нуклеиновые кислоты имеют первостепенное биологическое значение и представляют собой сложные высокомолекулярные биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Они впервые были обнаружены в ядрах клеток, откуда и их название.

Существует два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). ДНК входит в основном в хроматин ядра, хотя небольшое ее количество содержится и в некоторых органоидах (митохондрии, пластиды). РНК содержится в ядрышках, рибосомах и в цитоплазме клетки.

Структура молекулы ДНК была впервые расшифрована Дж. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г. Она представляет собой две полинуклеотидные цепи, соединенные друг с другом. Мономерами ДНК являются нуклеотиды, в состав которых входят: пятиуглеродный сахар - дезоксирибоза, остаток фосфорной кислоты и азотистое основание. Нуклеотиды отличаются один от другого только азотистыми основаниями. В состав нуклеотидов ДНК входят следующие азотистые основания: аденин, гуанин, цитозин и тимин. Нуклеотиды соединяются в цепочку путем образования ковалентных связей между дезоксирибозой одного и остатком фосфорной кислоты соседнего нуклеотида. Обе цепочки объединяются в одну молекулу водородными связями, возникающими между азотистыми основаниями разных цепочек, причем в силу определенной пространственной конфигурации между аденином и тимином устанавливаются две связи, а между гуанином и цитозином - три. Вследствие этого нуклеотиды двух цепочек образуют пары: А-Т, Г-Ц. Строгое соответствие нуклеотидов друг другу в парных цепочках ДНК называется комплементарное. Это свойство лежит в основе репликации (самоудвоения) молекулы ДНК, т. е. образования новой молекулы на основе исходной.

Репликация

Репликация происходит следующим образом. Под действием специального фермента (ДНК-полимеразы) разрываются водородные связи между нуклеотидами двух цепочек, и к освободившимся связям по принципу комплементарности присоединяются соответствующие нуклеотиды ДНК (А-Т, Г-Ц). Следовательно, порядок нуклеотидов в «старой» цепочке ДНК определяет порядок нуклеотидов в «новой», т. е. «старая» цепочка ДНК является матрицей для синтеза «новой». Такие реакции называются реакциями матричного синтеза, они характерны только для живого. Молекулы ДНК могут содержать от 200 до 2 x 108 нуклеотидов. Огромное разнообразие молекул ДНК достигается разными их размерами и различной последовательностью нуклеотидов.

Роль ДНК в клетке заключается в хранении, воспроизведении и передаче генетической информации. Благодаря матричному синтезу наследственная информация дочерних клеток точно соответствует материнской.

РНК

РНК, как и ДНК, представляет собой полимер, построенный из мономеров - нуклеотидов. Структура нуклеотидов РНК сходна с таковой ДНК, но имеются следующие отличия: вместо дезоксирибозы в состав нуклеотидов РНК входит пятиуглеродный сахар - рибоза, а вместо азотистого основания тимина - урацил. Остальные три азотистых основания те же: аденин, гуанин и цитозин. По сравнению с ДНК в состав РНК входит меньше нуклеотидов и, следовательно, ее молекулярная масса меньше.

Известны двух- и одноцепочечные РНК. Двухцепочечные РНК содержатся в некоторых вирусах, выполняя (как и ДНК) роль хранителя и передатчика наследственной информации. В клетках других организмов встречаются одноцепочечные РНК, которые представляют собой копии соответствующих участков ДНК.

В клетках существуют три типа РНК: информационная, транспортная и рибосомальная.

Информационная РНК (и-РНК) состоит из 300 - 30 000 нуклеотидов и составляет примерно 5 % от всей РНК, содержащейся в клетке. Она представляет собой копию определенного участка ДНК (гена). Молекулы и-РНК выполняют роль переносчиков генетической информации от ДНК к месту синтеза белка (в рибосомы) и непосредственно участвуют в сборке его молекул.

Транспортная РНК (т-РНК) составляет до 10 % от всей РНК клетки и состоит из 75-85 нуклеотидов. Молекулы т-РНК транспортируют аминокислоты из цитоплазмы в рибосомы.

Основную часть РНК цитоплазмы (около 85 %) составляет рибосомальная РНК (р-РНК). Она входит в состав рибосом. Молекулы р-РНК включают 3 - 5 тыс. нуклеотидов. Считают, что р-РНК обеспечивает определенное пространственное взаиморасположение и-РНК и т-РНК.

Минеральные соли относятся к необходимым компонентам принимаемой пищи, а их отсутствие способно привести к гибели живого организма. Они очень активно участвуют в деятельности всех элементов организма, а также в нормализации функционирования его систем. Минеральные вещества необходимы для кроветворения, формирования различных тканей. Так, например, кальций и фосфор – основные структурные элементы костных тканей. Считается, что человеку необходимо не меньше двадцати различных минеральных солей. В наш организм они могут поступать с водой и продуктами питания.

Для некоторых видов продуктов характерна высокая концентрация определенных минеральных веществ, в том числе и редких. Злаки содержат много кремния, а морские растения – йода.

Для нашего организма нормальным является определенный кислотно-щелевой баланс. Его поддержание является основой эффективной жизнедеятельности. Такое равновесие должно быть постоянным, но при некоторых сдвигах в питании оно может колебаться в ту или иную сторону.

Для питания людей характерным считается сдвиг в сторону кислотного характера. Это чревато развитием различных заболеваний, в том числе и атеросклероза.

К кислым минеральным веществам относят хлор, фосфор и серу. Они содержатся в рыбе, мясе, хлебе, яйцах, крупах и т.п. Калий, натрий, магний и кальций – щелочные элементы.

На них богаты такие продукты как фрукты и овощи, ягоды, молоко и его производные.
Чем старше становится человек – тем больше щелочных продуктов должно присутствовать в его рационе.

Самыми необходимыми минеральными солями для нашего организма считаются калий, кальций, фосфор, магний и железо.

Калий относится к щелочным металлам. Он нужен нашему организму для построения мускулов, а также для селезенки и печени. Калий способствует нормализации процессов пищеварения, а в особенности активно стимулирует переработку крахмалов и жиров.

Именно этим объясняется польза этого элемента при запорах. Кроме того он незаменим при нарушениях в циркуляции крови, воспалительных процессах на коже, ослабленной работе сердца и приливах крови.

Быстро проявляется дряблостью мышечной массы, а также нарушениями умственной деятельности. Этот элемент содержится в кислых фруктах, сырых овощах, клюкве и барбарисе, а также в орехах, отрубях и миндале.

Кальций одинаково необходим в любом возрасте. Его соли входят в состав крови, а также межтканевой и клеточной жидкости. Считается, что они необходимы для укрепления защитных систем организма, а также для осуществления и поддержания нервно-мышечной возбудимости.

Роль солей кальция в их важности для сворачиваемости крови, а их недостаток быстро сказывается на деятельности сердечной мышцы. Этот минерал особо необходим для костей скелета.

Кальций присутствует во многих продуктах питания. Но при этом он достаточно тяжело усваивается организмом. Лучше всего его потреблять с молочными продуктами, так, например, в полулитре молока содержится его дневная норма.

При построении рациона питания следует учитывать то, что кальций активно теряется организмом при различных стрессовых ситуациях и во время болезней. Это очень быстро сказывается на состоянии всего организма. Поэтому при потерях кальция следует увеличить его поступления.

Фосфор необходим для стимуляции роста и деятельности организма. Он влияет на развитие костей, а также очень важен для мозга. Стабильное поступление этого элемента необходимо при активной умственной работе. Но следует учитывать, что постоянный избыток фосфора может приводить к образованию опухолей.

Это минеральное вещество содержится в таких продуктах, как печень рыбы, сыр, желток, отруби, огурцы, салат, редиска, миндаль, орехи, чечевица.

Магний необходим для твердости зубов и костей. Этот элемент присутствует и в мускулах, нервах, легких, мозгу, придавая им плотности и эластичности. Недостаток магния в рационе очень быстро сказывается нервным напряжением.

Именно соли магния способны защитить наш организм от негативных воздействий различных стрессов, с помощью поддержки работы клеточных мембран в нервной системе. Содержится в помидорах, шпинате, орехах, сельдерее, винных ягодах, отрубях.

Железо является основным элементом для окисления крови. Без него невозможно образование гемоглобина – красных шариков. При недостатке этого микроэлемента наблюдается малокровие, апатия, пониженная жизненность и бледная немочь. В организме железо откладывается в печени.

Содержится в салате, шпинате, спарже, землянике, тыкве, луке и арбузе.

Минеральные соли относятся к неорганическим элементам. Это значит, что человеческий организм не может синтезировать их самостоятельно. Задачей человека является грамотный подход к построению своего рациона питания.

При этом следует учитывать необходимость строгого баланса в соотношении минеральных солей. Их неправильное сочетание или переизбыток могут нанести вред и иметь негативные последствия.

Так, например, излишнее количество кальция в рационе может приводить к образованию кальцийсодержащих камней в почках. Также этот элемент должен грамотно сочетаться с фосфором и калием. При избытке поваренной соли могут появляться отеки и проблемы с сердечнососудистой системой. Это объясняется тем, что соль задерживает жидкость в организме.

Биологическая роль минеральных солей в организме велика. Для их сбалансированного поступления необходимо грамотно подходить к составлению рациона. При этом не лишним будет советоваться с диетологами.