Единство в химичния състав на неживата и живата материя. Химичен състав на клетката

Клетките на организмите са изградени от химични елементи и химични съединения.

Химични елементи в живата материя

От всички познати 118 химични елементa само около 30 се срещат в живата природа. Те са необходими за изграждане на клетките и организмите и за жизнената им дейност. Според съдържанието на елементите в клетките те се групират като биогенни, макроелементи и микроелементи.

Разликите в химичния състав на живата и неживата материя са само количествени.

Въглеродният атом е от изключително значение за живота. Почти всички важни за организмите съединения имат въглероден скелет, който е изграден от различен брой въглеродни атоми, свързани ковалентно.

Във възбудено състояние въглеродният атом има 4 несдвоени електрона във външния електронен слой и проявява четвърта валентност. Въглеродните атоми могат да се свързват чрез общи електронни двойки, като образуват здрави ковалентни връзки.

Химични съединения в живата материя

    Някои химични съединения в организмите се срещат и в неживата природа (вода и минерални соли), но повечето са характерни само за живата природа.
    Организмите са изградени от неорганични и органични съединения.
    Неорганичните съединения в клетките са вода и минерални соли. В най-голямо количество е водата – около 2/3 от масата на организмите. Минералните соли участват в изграждането на тялото и в регулирането на жизнените процеси. Съотношението на водата и солите в клетките се поддържа постоянно.

    Органичните съединения са характерни за живата материя. Те не се образуват в неживата природа, а се намират в нея като продукти от дейността на организмите или като техни мъртви останки. Органични съединения се синтезират изкуствено в лаборатории и заводи.
    Всички органични съединения са съединения на въглерода. Те се отличават с голямо разнообразие по химичен състав, строеж и свойства. Една от причините за това разнообразие е способността на въглеродния атом да образува ковалентни връзки с други елементи и да формира различни функционални групи (таблицата след текста). Функционалните групи са малки атомни групи, които определят физичните и химичните свойства на органичните молекули.
    Органичните съединения имат различна триизмерна структура (изображения „Органични съединения с различен въглероден скелет"). Тя се дължи на пространственото разположение на въглеродния атом и четирите му валенции. Никой друг химичен елемент, освен въглерода, не може да създава стабилни молекули с толкова разнообразна пространствена структура и с толкова различни функционални групи.

Повечето органични съединения имат твърде големи и сложни молекули. Тези молекули са изградени от строителни единици – мономери (моно означава един). Мономерите са нискомолекулни съединения, които се свързват помежду си и образуват високомолекулни биополимери. Образуването на големи молекули (макромолекули) от свързването на по-малки повтарящи се мономери е основен принцип на живата материя.

Биополимерите са високомолекулни органични съединения, които са изградени от еднакви или от различни мономери.

Биополимерите са два вида: хомополимери, изградени от един вид мономери, и хетерополимери, изградени от различни мономери.

Органичните съединения, които са най-разпространени и имат найголямо биологично значение, са белтъците, нуклеиновите киселини, въглехидратите и липидите. Белтъците, нуклеиновите киселини и част от въглехидратите са биополимери, изградени от голям брой мономери. Разнообразието им се дължи на различния брой, вид и начин на свързване на мономерите.

За да знаете повече

• Дори най-просто устроените малки по размер бактерийни клетки съдържат голям брой разнообразни органични съединения. В клетката на чревната бактерия Esherichia coli например се намират повече от 5000 различни органични молекули, в това число около 3000 вида белтъци. В човешкия организъм броят на различните белтъци е десетки пъти повече и непрекъснато се откриват нови. При това нито един от тях не съвпада по своя строеж с някой от белтъците на Esherichia coli.
• Si (силиций) – един от най-разпространените химични елементи в земната кора има подобни на С възможности. В присъствие на О₂ обаче ковалентните Si–Si връзки са нестабилни, поради което се образуват силикати и неразтворими полимери на SiO₂ – кварц.

Кратко обобщение

• биополимери
Клетките са изградени предимно от биогенните елементи O, C, Н, N, S и P. Химичните елементи изграждат неорганични и органични съединения. Сходният химичен състав на клетките е доказателство за общия им произход и за единството на организмовия свят.

Въпроси и задачи

    1. Назовете основните групи елементи в живата материя. Избройте шестте найразпространени от тях, като ги подредите във възходящ ред по застъпеност.
    2. Кои съединения се наричат органични? Назовете основните групи органични съединения, които изграждат организмите.
    3. Кои съединения са биополимери? От какво са изградени те?

Библиотека