Состав клетки. Химические элементы в составе клетки

В клетках разных организмов обнаружено около 70 элементов периодической системы элементов Д. И. Менделеева, но лишь 24 из них имеют вполне установленное значение и встречаются постоянно во всех типах клеток.

Наибольший удельный вес в элементном составе клетки приходится на кислород, углерод, водород и азот. Это так называемые основные или биогенные элементы. На долю этих элементов приходится более 95 % массы клеток, причем их относительное содержание в живом веществе гораздо выше, чем в земной коре. Жизненно важными являются также кальций, фосфор, сера, калий, хлор, натрий, магний, йод и железо. Их содержание в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Перечисленные элементы составляют группу макроэлементов.

Другие химические элементы: медь, марганец, молибден, кобальт, цинк, бор, фтор, хром, селен, алюминий, йод, железо, кремний - содержатся в исключительно малых количествах (менее 0,01 % массы клеток). Они относятся к группе микроэлементов.

Процентное содержание в организме того или иного элемента никоим образом не характеризует степень его важности и необходимости в организме. Так, например, многие микроэлементы входят в состав различных биологически активных веществ - ферментов, витаминов (кобальт входит в состав витамина B12), гормонов (йод входит в состав тироксина);оказывают влияние на рост и развитие организмов (цинк, марганец, медь), кроветворение (железо, медь), процессы клеточного дыхания (медь, цинк) и т. д. Содержание и значение для жизнедеятельности клеток и организма в целом различных химических элементов приведено в таблице:

Важнейшие химические элементы клетки
Элемент Символ Примерное содержание, % Значение для клетки и организма
Кислород O 62 Входит в состав воды и органических веществ; участвует в клеточном дыхании
Углерод C 20 Входит в состав всех органических веществ
Водород H 10 Входит в состав воды и органических веществ; участвует в процессах преобразования энергии
Азот N 3 Входит в состав аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, АТФ, хлорофилла, витаминов
Кальций Ca 2,5 Входит в состав клеточной стенки у растений, костей и зубов, повышает свертывание крови и сократимость мышечных волокон
Фосфор P 1,0 Входит в состав костной ткани и зубной эмали, нуклеиновых кислот, АТФ, некоторых ферментов
Сера S 0,25 Входит в состав аминокислот (цистеин, цистин и метионин), некоторых витаминов, участвует в образовании дисульфидных связей при образовании третичной структуры белков
Калий K 0,25 Содержится в клетке только в виде ионов, активирует ферменты белкового синтеза, обуславливает нормальный ритм сердечной деятельности, участвует в процессах фотосинтеза, генерации биоэлектрических потенциалов
Хлор Cl 0,2 Преобладает отрицательный ион в организме животных. Компонент соляной кислоты в желудочном соке
Натрий Na 0,10 Содержится в клетке только в виде ионов, обуславливает нормальный рит сердечной деятельности, влияет на синтез гормонов
Магний Mg 0,07 Входит в состав молекул хлорофилла, а также костей и зубов, активирует энергетический обмен и синтез ДНК
Йод I 0,01 Входит в состав гормонов щитовидной железы
Железо Fe 0,01 Входит в состав многих ферментов, гемоглобина и миоглобина, участвует в биосинтезе хлорофилла, в транспорте электронов, в процессах дыхания и фотосинтеза
Медь Cu Следы Входит в состав гемоцианинов у беспозвоночных, в состав некоторых ферментов, участвует в процессах кроветворения, фотосинтеза, синтеза гемоглобина
Марганец Mn Следы Входит в состав или повышает активность некоторых ферментов, участвует в развитии костей, ассимиляции азота и процессе фотосинтеза
Молибден Mo Следы Входит в состав некоторых ферментов (нитратредуктаза), участвует в процессах связывания атмосферного азота клубеньковыми бактериями
Кобальт Co Следы Входит в состав витамина B12, участвует в фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями
Бор B Следы Влияет на ростовые процессы растений, активирует восстановительные ферменты дыхания
Цинк Zn Следы Входит в состав некоторых ферментов, расщепляющих полипептиды, участвует в синтезе растительных гормонов (ауксинов) и гликолизе
Фтор F Следы Входит в состав эмали зубов и костей

Читать далее