Химическая организация клетки — совокупность всех веществ, входящих в состав клетки. В состав клетки входит большое количество химических элементов Периодической системы, из которых 86 постоянно присутствуют, 25 необходимы для нормальной жизнедеятельности организма, а 16—18 из них абсолютно необходимы.

Химический состав клетки

Неорганические вещества
Вода 70—80 %
Минеральные соли 1—1,5 %

Органические вещества
Белки 10—20%
Липиды 1—5%
Углеводы 0,2—2%
Нуклеиновые кислоты 1—2%
АТФ 0,1—0,5%
БАВ

Химические элементы

Органогены (биоэлементы)
Органогены — химические элементы, входящие в состав всех органических соединений и составляющие около 98% массы клетки.

Кислород
Содержание 65—75%
Входит в состав большинства органических веществ клетки. Образуется в ходе фотосинтеза при фотолизе воды. Для аэробных организмов служит окислителем в ходе клеточного дыхания, обеспечивая клетки энергией. В наибольших количествах в живых клетках содержится в составе воды.

Углерод
Содержание 15—18%
Входит в состав всех органических веществ; скелет из атомов углерода составляет их основу. Кроме того, в виде CO2 фиксируется в процессе фотосинтеза и выделяется в ходе дыхания, в виде CO (в низких концентрациях) участвует в регуляции клеточных функций, в виде CaCO3 входит в состав минеральных скелетов.

Водород
Содержание 8—10%
Входит в состав всех органических веществ клетки. В наибольших количествах содержится в составе воды. Некоторые бактерии окисляют молекулярный водород для получения энергии.

Азот
Содержание 2—3%
Входит в состав аминокислот, белков (в том числе ферментов и гемоглобина), нуклеиновых кислот, хлорофилла, некоторых витаминов.

Макроэлементы
Элементы, представленные в клетке в меньшем количестве — десятые и сотые доли процента.

Кальций
Содержание 0,04—2,00%
Содержится в мембране клетки, межклеточном веществе и костях. Участвует в регуляции внутриклеточных процессов, поддержания мембранного потенциала, передаче нервных импульсов, необходим для мышечного сокращения и экзоцитоза. Нерастворимые соли кальция участвуют в формировании костей и зубов позвоночных и минеральных скелетов беспозвоночных.

Фосфор
Содержание 0,2—1,0%
Входит в состав АТФ в виде остатка фосфорной кислоты (PO43-). Содержится в костной ткани и зубной эмали (в виде минеральных солей), а также присутствует в цитоплазме и межклеточных жидкостях (в виде фосфат-ионов).

Калий
Содержание 0,15—0,4%
Участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, регуляции сокращения сердечной мышцы. Содержится в межклеточных веществах. Участвует в фотосинтезе.

Сера
Содержание 0,15—0,2%
Содержится в некоторых аминокислотах, ферментах, тиамине. В небольших количествах присутствует в виде сульфат-иона в цитоплазме клеток и межклеточных жидкостях.

Хлор
Содержание 0,05—0,1%
Участвует в формировании осмотического потенциала плазмы крови и других жидкостей в виде аниона. Содержится в желудочном соке.

Натрий
Содержание 0,02—0,03%
Участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, процессах осморегуляции(в том числе в работе почек у человека) и создании буферной системы крови.

Магний
Содержание 0,02—0,03%
Кофактор многих ферментов, участвующих в энергетическом обмене и синтезе ДНК; поддерживает целостность рибосом и митохондрий, входит в состав хлорофилла. В животных клетках необходим для функционирования мышечных и костных систем.

Микроэлементы
К микроэлементам, составляющим от 0,001 % до 0,000001 % массы тела живых существ, относят ванадий, германий, йод (входит в состав тироксина, гормона щитовидной железы), кобальт (витамин В12), марганец, никель, селен, фтор (зубная эмаль), медь, хром, цинк, молибден (участвует в связывании атмосферного азота), бор (влияет на ростковые процессы у растений).

Вода
Вода является универсальным растворителем органических и неорганических веществ; она служит резервуаром для всех биохимических реакций клетки. При участии воды происходит теплорегуляция.

Структура белков

Структура белков — расположение атомов молекулы белка в трёхмерном пространстве.

Белки являются полимерами — полипептидами, последовательностями, составленными из мономеров — различных L-α-аминокислот. Обычно белок, состоящий менее чем из 40 аминокислот, называют пептидом[1]. Для того, чтобы осуществлять свои биологические функции, белки сворачиваются в одну или несколько особых пространственных конфигураций (нативную форму от англ. native state), обусловленных рядом нековалентных взаимодействий, таких, как водородные связи, ионные связи, силы Ван-дер-Ваальса. Для понимания того, как функционируют белки на молекулярном уровне, необходимо определить их трёхмерную структуру.
Денатурацией белка называют разрушение белковой структуры. Она может произойти при нагревании, действии кислот, щелочей и спиртосодержащих веществ.
Ренатурацией белка называют процесс восстановления белковой структуры, при этом первичная структура его сохраняется. Это возможно в том случае, если действие агентов (разрушающих факторов) было несильным и недолгим.
При разрушении всех структур белка, происходит необратимая денатурация. Примером необратимой денатурации может быть жарка яичницы.

Уровни структуры белков

Существуют четыре уровня структуры белков.
Первичная (линейная) структура
Представляет собой цепь аминокислот, соединенных пептидными связями. От первичной структуры зависят состав, свойства и функции белка.
Вторичная структура (спираль, гармошка)
Третичная структура белков (глобула, клубок)
Имеет гидрофобную сердцевину и гидрофильный наружный слой.
Функция: определяет пространственную конфигурацию белка.
Четвертичная структура белков
Четвертичная структура представляет собой 3-4 белковые молекулы в состоянии глобулы. Характерна только для сложных белков (например, гемоглобина).