Почему углерод играет ключевую роль в жизни клетки. Объяснение

Углерод - поистине удивительный химический элемент. Он является основой всего живого на Земле. Давайте разберемся, почему углерод играет именно ключевую роль в жизни клетки.

Углерод - основа органической жизни

В чем заключается уникальность углерода? Дело в том, что этот элемент способен образовывать очень прочные химические связи сразу с 4 другими атомами. Это позволяет ему создавать сложные молекулы, которые лежат в основе всех органических веществ.

Углерод является структурной единицей громадного количества органических соединений, благодаря тому, что может образовывать прочные связи (одинарные, двойные, тройные).

К основным группам органических веществ, необходимых для жизни клетки, относятся:

  • Углеводы - источник энергии и строительный материал для клетки
  • Жиры - запас энергии, теплоизоляция и компонент клеточных мембран
  • Белки - выполняют каталитическую, транспортную, защитную функции
  • Нуклеиновые кислоты - хранят и передают наследственную информацию

Таким образом, углерод является незаменимым элементом для синтеза всех органических веществ в клетке. Без них невозможны практически все процессы жизнедеятельности.

Например, при делении клетки происходят такие процессы:

  1. Удвоение молекулы ДНК
  2. Синтез органических веществ (липиды, белки) для формирования дочерних клеток

Очевидно, что без участия соединений углерода эти процессы были бы невозможны.

Роль углерода в ключевых процессах клетки

Давайте посмотрим поподробнее, как конкретно углерод участвует в важнейших процессах жизнедеятельности клетки.

1. Обеспечение клетки энергией. Основным источником энергии служат углеводы, которые в процессе дыхания разлагаются с выделением энергии. Жиры также могут использоваться в качестве источника энергии. В результате этих процессов синтезируются молекулы АТФ - основные аккумуляторы энергии в клетке.

2. Синтез белков. Необходимой матрицей для этого процесса служат нуклеиновые кислоты - ДНК и РНК. А транспорт аминокислот для синтеза белка осуществляют специальные белки-переносчики.

Таким образом, углерод играет действительно ключевую роль во всех важнейших процессах жизнедеятельности клетки. Без органических соединений на его основе существование клетки было бы невозможно.

Роль углерода в делении и росте клетки

Рассмотрим более детально, как углерод участвует в таких важнейших процессах жизнедеятельности клетки, как деление и рост.

Для того, чтобы клетка могла делиться, необходимо удвоение молекулы ДНК. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, каждая из которых построена на основе молекул сахара дезоксирибозы и фосфатных групп. В состав этих структур, естественно, входит углерод.

Также в процессе деления происходит синтез липидов и белков для формирования мембран и других структур новых клеток. И в состав липидов, и белков также входит углерод.

Углерод - основа биосинтеза в клетке

Рассмотрим теперь такой важный процесс жизнедеятельности клетки как биосинтез. Под биосинтезом понимают образование сложных органических веществ из более простых соединений.

Очевидно, что в основе любого биосинтеза лежат реакции с участием органических соединений углерода. Углеводы, жиры и аминокислоты - то "сырье", из которого клетка производит все необходимые ей структуры.

Без углерода синтез АТФ, гормонов, ферментов, витаминов и тысяч других органических веществ был бы невозможен.

Регуляция активности генов

Почему углерод незаменим и для такого важнейшего процесса как регуляция активности генов?

Дело в том, что "включение" и "выключение" генов происходит при участии особых регуляторных белков. Эти белки связываются с определенными участками ДНК и либо активируют, либо блокируют транскрипцию.

А поскольку белки состоят из аминокислот, в составе которых присутствует углерод, то и здесь мы видим его ключевую роль в регуляции активности генов и всего метаболизма клетки.

Комментарии