Химическим элементом является белок углерод вода жир

Химический состав клетки

В живых организмах содержится большое количество химических элементов. Они образуют два класса соединений — органические и неорганические.

В организме человека обнаружено 86 постоянно присутствующих элементов периодической системы Менделеева. Из них 25 необходимы для поддержания жизнедеятельности, 18 из которых абсолютно необходимы, а 7 — полезны. На долю четырех химических элементов — кислорода, водорода, углерода и азота — приходится около 98% массы клетки. Другие элементы присутствуют в ней в незначительных количествах: серы 0,15-0,2%, цинка 0,003%, а йода — всего 0,000001%.

Основные вещества клетки включают молекулы нуклеиновых кислот, белков, жиров, углеводов, воды, кислорода и углекислого газа. В неживой природе эти вещества нигде не встречаются вместе.

Основные вещества клетки =
= Нуклеиновые кислоты + Белки + Жиры (липиды) + Углеводы + Вода + Кислород + Углекислый газ

В составе клеток человеческого тела преобладают:

Знак химического элемента

В состав живых клеток входят ряд относительно простых соединений, которые встречаются в неживой природе — в минералах, природных водах. Это неорганические соединения.

Вода — одно из самых распространённых веществ на земле. У человека содержание воды в различных тканях и органах варьирует от 20% (в костной ткани) до 85% (в головном мозге). Около 2/3 массы человека составляет вода. Свойства воды настолько важны для живых организмов, что нельзя представить себе жизни без этого соединения водорода с кислородом.

В жидкой воде молекулы подвижны, что немаловажно для процессов обмена веществ. Молекулы воды легко проникают через клеточные мембраны. В воде растворяется больше веществ, чем в любой другой жидкости. Именно поэтому в водной среде клетки осуществляется множество химических реакций. Вода растворяет продукты обмена веществ и выводит их из клетки и организма в целом.

Вода обладает высокой теплопроводностью. Такое свойство создаёт возможность равномерного распределения теплоты между тканями тела.

Химические соединения, основой которых являются атомы углерода, составляют отличительный признак живого. Эти соединения называются органическими. Органические соединения чрезвычайно многообразны, но только четыре класса их имеют всеобщее биологическое значение: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды.

Органическими веществами называют химические соединения, в состав которых входят атомы углерода. Атомы углерода способны вступать друг с другом в прочную ковалентную связь, образуя множество разнообразных цепочечных или кольцевых молекул. Самыми простыми углеродсодержащими соединениями являются углеводороды, соединения, которые содержат только углерод и водород. Однако в большинстве органических соединений содержатся и другие элементы (кислород, азот, фосфор, сера).

Углеводы широко распространены в живых клетках. В состав молекулы углеводов входит углерод, водород и кислород. Общая формула углеводов C_n(H₂O)_m. Примером углеводов может служить глюкоза.
Её формула C₆H₁₂O₆.

Структурная формула и модель молекулы глюкозы

Глюкоза является простым сахаром. В состав молока входит дисахарид, который состоит из остатков двух простых сахаров. Тысячи остатков простых сахаров образуют молекулы полисахаридов. В составе живых организмов много полисахаридов. Полисахариды относятся к биополимерам («био» — жизнь, «поли» — много).
У растений — это крахмал, у животных — это гликоген. Они состоят из тысяч молекул глюкозы.

Липиды.
Липиды разнообразны по структуре. Всем им присуще одно общее свойство — они неполярные. К липидам относятся жиры, жироподобные вещества. В клетке при окислении жиров образуется большое количество энергии, которая используется на различные процессы. Жиры могут накапливаться в клетках и служить запасом энергии.

Белки.
Белки — обязательная составная часть всех клеток. В состав этих биополимеров входят 20 типов мономеров. Такими мономерами являются аминокислоты. Аминокислоты получили своё название потому, что содержат и аминогруппу (–NH₂), и кислотную карбоксильную группу (–COOH).

Образование линейных молекул белков происходит в результате соединения аминокислот друг с другом. Карбоксильная группа одной аминокислоты сближается с аминогруппой другой, и при отщеплении молекулы воды между аминокислотными остатками возникает прочная ковалентная связь, называемая пептидной. Соединение, состоящее из большого числа аминокислот, называется полипептидом. Каждый белок по своему составу является полипептидом.

Выделяют первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры белков.

Первичная структура определяется порядком чередования аминокислот в полипептидной цепи. Двадцать аминокислот можно уподобить 20 буквам химического алфавита, из которых составлены «слова» длиной в 300–500 букв. С помощью 20 букв можно написать безграничное множество таких длинных слов. Известно, что замена даже одного аминокислотного звена другим в белковой молекуле изменяет её свойства.

В живой клетке многие молекулы белков или их отдельные участки представляют собой не вытянутую нить, а спираль с одинаковыми расстояниями между витками. Такая спираль представляет собой вторичную структуру белковой молекулы. Между группами N–H и C=O, расположенными на соседних витках, возникают водородные связи. Они намного слабее ковалентных, но, повторённые многократно, скрепляют регулярные витки спирали.

В результате взаимодействия различных остатков аминокислот спирализованная молекула белка образует клубок — третичную структуру. Для каждого вида белка характерна своя форма клубка с изгибами и петлями. Третичная структура зависит от первичной структуры, т.е. от порядка расположения аминокислот в цепи.

Наконец, некоторые белки, например гемоглобин, состоят из нескольких цепей, различающихся по первичной структуре. Объединяясь вместе, они создают сложный белок, обладающий не только третичной, но и четвертичной структурой.

Нуклеиновые кислоты.
В клетках имеются два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Эти биополимеры состоят из мономеров, называемых нуклеотидами. Мономеры-нуклеотиды ДНК и РНК сходны в основных чертах строения. Каждый нуклеотид состоит из трёх компонентов, соединённых прочными химическими связями.

Одно из четырёх органических соединений, называемых азотистое основание

Аденин (А)

Гуанин (Г)

Цитозин (Ц)

Тимин (Т)

Одно из четырёх органических соединений, называемых азотистое основание

Аденин (А)

Гуанин (Г)

Цитозин (Ц)

Урацил (У)

Остаток ортофосфорной кислоты

Модель молекулы ДНК

Порядок расположения нуклеотидов в молекулах ДНК определяет порядок расположения аминокислот в линейных молекулах белков, то есть их первичную структуру. Молекулы ДНК хранят сведения о свойствах белков и передают их поколениям потомков, то есть являются носителями информации.

Основные виды РНК.
Наследственная информация, хранящаяся в молекулах ДНК, реализуется через молекулы белков. Информация о строении белка передаётся в цитоплазму особыми молекулами РНК, которые называются информационными РНК (иРНК).
Информационная РНК строится комплиментарно одной из нитей ДНК, а в цитоплазме с помощью специальных органоидов рибосом идёт синтез белка.
В синтезе белка принимает участие и другой тип РНК – транспортная РНК (тРНК), которая подносит аминокислоты к месту образования белковых молекул — рибосомам, своеобразным фабрикам по производству белков.
В состав рибосом входит третий вид РНК, так называемая рибосомная РНК (рРНК), которая определяет структуру и функционирование рибосом.

Каждая молекула РНК в отличие от молекулы ДНК представлена одной нитью; вместо дезоксирибозы содержит рибозу и вместо тимина — урацил.
Итак, нуклеиновые кислоты выполняют в клетке важнейшие биологические функции. В ДНК хранится наследственная информация обо всех свойствах клетки и организма в целом. Различные виды РНК принимают участие в реализации наследственной информации через синтез белка.

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ).
Особо важную роль в биоэнергетике клетки играет адениловый нуклеотид, к которому присоединены два остатка фосфорной кислоты, называемое аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). В химических связях между остатками фосфорной кислоты молекулы АТФ запасена энергия, которая освобождается при отщеплении фосфата:

где АДФ — аденозиндифосфорная кислота, Ф — фосфат, Е — освобождающаяся энергия.

Энергию АТФ все клетки используют для процессов биосинтеза, движения, производства тепла, нервных импульсов, то есть для всех процессов жизнедеятельности. АТФ — универсальный биологический аккумулятор энергии. Световая энергия Солнца и энергия, заключённая в потребляемой пище, запасаются в молекулах АТФ.

Витамины.
Витамины — жизненно важные соединения, которые организм данного вида не способен сам синтезировать, а должен получать в готовом виде.
Недостаток витаминов в организме человека и животных ведёт к нарушению работы ферментов и является причиной тяжёлых заболеваний — авитаминозов. Например, недостаток витамина C является причиной тяжёлого заболевания — цинги, при недостатке витамина D развивается рахит у детей.
Суточная потребность человека в каждом витамине составляет несколько микрограммов (мкг)
(1 микрограмм = 10 -6 г). Только витамин C нужен в количестве около 100 миллиграмм (мг) в сутки
(1 миллиграмм = 10 -3 г).
В таблице представлены продукты питания, которые содержат наибольшее количество витаминов:

Плоды шиповника, чёрная смородина, листья салата, картофель, яблоки, лимон, лук, капуста.

Печень, куриные яйца, плоды шиповника, лук, горох, морковь, помидоры, сливочное масло, листья салата, рыбий жир.

Злаки (пшеница, рожь, овёс), капуста, куриные яйца, морковь, лук, яблоки.

Источник

Химические элементы в пище человека: их влияние, характеристики, описание

Содержание:

Химические элементы в пище – белки, жиры и углеводы. Пища – совокупность органических и неорганических соединений, необходимых для функционирования живого организма. От качества питания и количества потребляемых продуктов зависит здоровье человека. Пища носит не только энергетическую, но и пластическую функцию, т. е. из питательных веществ складывается структура организма.

Вода – среда, в которой проходит большая часть химических реакций как внутри, так и вне организма. Человек на 55-65% состоит из этого вещества. По мере старения в организме снижается процент воды, что связано с потерей белков способности связывать большое количество воды.

Вода, отвечающая требованиям организма, в больших объемах содержится во фруктах, овощах и свежевыжатых соках. Также целебное и омолаживающее действие оказывает талая вода. Минеральная вода полезна не составом, а информацией, которую она набрала при нахождении в земле. Неорганические вещества не усваиваются организмом.

Если человек не занимается спортом и в рационе мало овощей и фруктов, то его постоянно мучает жажда. В результате появляются болезни сердца и почек. Химия в питании человека играет огромную роль.

Белки

Углеводы

Углеводы – вещества, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Их основная функция – энергетическая. Они обеспечивают половину суточного рациона.

Катализатором химических реакций являются жиры и углеводы. Обмен углеводов сопряжен с обменом жиров. Если организму не хватает энергии из углеводов, то он начинает образовывать сахара из жира. Если углеводов в избытке, то он откладывается в виде жира.

Витамины

Витамины – биологически активные органические соединения, которые необходимы для нормального усвоения веществ. Они улучшают умственную и физическую активность человека, а также повышают иммунитет. Витамины не синтезируются в организме и поступают только извне. Они не играют структурной и энергетической функции.

Недостаток витаминов отрицательно сказывается на работоспособности организма и устойчивости к вредным воздействиям. При этом увеличивается срок выздоровления после болезней. Витамины содержатся в различных продуктах питания, а также выпускаются на фармацевтических производствах.

Минеральные вещества

Минеральные вещества – незаменимые компоненты питания, которые поступают в организм, как правило, через воду. В человеческом организме около 60 элементов периодической таблицы Дмитрия Ивановича Менделеева.

Минеральные вещества выполняют ряд функций:

влияют на большую часть ферментативных реакций;
поддерживает кисло-щелочное равновесие;
нормализует водно-солевой баланс.

Избыток или дефицит минеральных элементов может существенно влиять на формирование растущего организма и состояние здоровья взрослых людей.

Источник