Элементарный и молекулярный состав живого

Знакомство с живыми системами мы начинаем с молекулярно-генетического уровня. Это уровень молекул, которые составляют структурную и функциональную основу клеток живых организмов.

Вспомним, что из всех известных элементов, входящих в Периодическую систему Д. И. Менделеева, в живой клетке обнаружено около 80. При этом среди них нет ни одного, который отсутствовал бы в неживой природе. Это служит одним из доказательств общности живой и неживой природы.

Более 90% массы клетки составляют углерод, водород, азот и кислород. В значительно меньших количествах в клетке встречаются сера, фосфор, калий, натрий, кальций, магний, железо и хлор. Все остальные элементы (цинк, медь, иод, фтор, кобальт, марганец и др.) вместе составляют не более 0,02% массы клетки. Поэтому их называют микроэлементами. Микроэлементы входят в состав гормонов, ферментов и витаминов, т. е. соединений, обладающих высокой биологической активностью.

Бо́льшую часть содержимого клетки составляет вода. Многие вещества поступают в клетку или выводятся из нее в виде водных растворов, в водной среде протекает и большинство внутриклеточных реакций. Более того, вода принимает и непосредственное участие в ряде химических реакций, отдавая образующимся соединениям ионы H+ или OH-. Благодаря своей высокой теплоемкости вода стабилизирует температуру внутри клетки, делает ее менее зависимой от колебаний температуры в окружающей клетку среде.

Кроме воды, составляющей 70% от объема клетки, в ее состав входят органические вещества - соединения углерода. Среди них различают небольшие молекулы, содержащие до 30 атомов углерода, и макромолекулы. К первым относят простые сахара (моносахариды), липиды, аминокислоты и нуклеотиды. Они служат структурными компонентами для построения макромолекул, а кроме того, играют существенную роль в процессах обмена веществ и энергии живой клетки.

Например, недостаток в организме йода, необходимого для производства гормона щитовидной железы - тироксина, приводит к уменьшению выработки этого гормона и, как следствие, к развитию тяжелых заболеваний, в том числе кретинизма.

И все же основа жизни на уровне молекул - это белки и нуклеиновые кислоты, о которых более подробно в следующей статье.

Читать далее