Cheminės organizavimas ląstelių: organinių medžiagų, makro- ir mikroelementų

Vėlyvą 19 amžiuje susiformavo biologijos šaka vadinama biochemija. Ji studijuoja cheminę sudėtį gyvų ląstelių. Pagrindinis uždavinys mokslo - žinios apie medžiagų apykaitos ir energijos ypatumais, reguliuojant gyvybines funkcijas augalų ir gyvūnų ląstelėse.

Tuo, kad chemijos sudėties ląstelių koncepcija

Kaip išsamių tyrimų mokslininkų rezultatas cheminės organizavimas ląstelių buvo tiriamas ir nustatė, kad gyvos būtybės sudaro daugiau nei 85 cheminių elementų. Ir kai kurie iš jų yra reikalaujama beveik visų organizmų, o kiti yra specifiniai ir atsiranda konkrečių rūšių. Trečioji grupė esančių cheminių elementų mikroorganizmų, augalų ir gyvūnų ląsteles pakankamai mažais kiekiais. Cheminiai elementai ty ląstelių yra dažnai katijonų ir anijonų, iš kurių mineralinis druska ir vanduo, kurie susidaro forma, ir organinės anglies junginių susintetintas: angliavandeniai, baltymai, lipidai.

Organogenic elementai

Biochemijos, tai yra anglies, vandenilio, deguonies ir azoto. Jų rinkinys iš 88 į 97% kitų cheminių elementų, esančių jo ląstelę. Ypač svarbu yra anglis. Visi organinių medžiagų ląstelių sudėties susideda iš molekulių, kurių sudėtyje yra anglies, esančios jos sudėtį atomų. Jie gali būti sujungti, kad sudarytų grandinę (šakotą ir neišsišakojęs), taip pat ciklų. Šis gebėjimas anglies atomai grindžiamas ryškus įvairovė organinių medžiagų, įtrauktų į mobilųjį citoplazmoje ir organoidus.

Pavyzdžiui, vidaus turinys ląstelės susideda iš tirpaus oligosacharido, hidrofilinių baltymų, lipidų, įvairių rūšių RNR: perdavimo RNR, ribosomų RNR ir RNR, taip pat laisvą monomerai - nukleotidų. Toks cheminė sudėtis yra ląstelių branduolį. Ji taip pat yra deoksiribonukleorūgšties rūgšties molekulę, iš kurio susidaro chromosomų dalį. Visi iš pirmiau nurodytų junginių yra jos sudėtį azoto atomų, anglies su deguonimi, vandenilis. Tai yra jų ypatingos svarbos įrodymas, nes cheminė organizavimas ląstelėje priklauso nuo biogeninių elementų, kurie sudaro ląstelių struktūras turinį: hyaloplasm ir organoidus.

Makroelementų ir jų reikšmės

Cheminiai elementai, kurie taip pat labai paplitusi ląstelės įvairių tipų organizmų, biochemija yra vadinami makroelementų. Jų kiekis ląstelėje yra 1.2% - 1.9%. Pagal makroelementų ląstelės apima: fosforo, kalio, chloro, sieros, magnio, kalcio, geležies ir natrio. Visi jie turi svarbias funkcijas ir yra dalis įvairių ląstelių organoidus. Tokiu būdu, juodojo jonų yra pateikti į kraujo baltymų - hemoglobino, kuris perneša deguonį (tokiu atveju jis yra vadinamas oxyhaemoglobin), anglies dioksidas (karbogemoglobin) arba anglies dioksido (karboksihemoglobino).

Natrio jonai suteikia svarbios formą tarpląstelinėje transporto: vadinamasis natrio-kalio siurblį. Jie taip pat yra dalis intersticinis skysčių ir kraujo plazmoje. Magnio jonai chlorofilo molekulių (photopigment aukštesnieji augalai) ir dalyvauja fotosintezės procese, o taip pat kaip ir forma reakcijos centrų, kad spąstai fotonų šviesos energijos.

Kalcio jonų teikti laidumą nervinių impulsų išilgai pluošto ir yra pagrindinė sudedamoji dalis osteocytes - kaulų ląstelių. Kalcio junginiai yra plačiai paplitusi pasaulio bestuburių gyvūnų, kurių korpusai yra sudarytas iš kalcio karbonato.

Chlorido jonų dalyvauja įkrauti ląstelių membranos ir pateikti elektros impulsų pagrindinės nervinio stimuliacijos išvaizdą.

Sieros atomai yra dalis gamtinis baltymas ir sukelti jų tretinį struktūra "susiuvimo" polipeptido grandinės, tokiu būdu susidarant kamuolinį baltymų molekulę.

Kalio jonai yra dalyvauja medžiagų gabenimo per ląstelių membranas. fosforo atomų yra šio svarbaus energijos imlių medžiagų, tokių kaip adenozino trifosfato dalis, ir yra svarbus komponentas yra deoksiribonukleorūgšties ir ribonukleino rūgščių molekulių, kurios yra pagrindinė medžiagos ląstelių paveldimumas.

Trace funkcija ląstelių medžiagų apykaitą

Apie 50 cheminiai elementai, kuriuos sudaro mažiau nei 0,1% ląstelėse, vadinamas Microcells. Jie apima cinko, molibdeno, jodo, vario, kobalto, fluoro. Su mažai priežiūros jie atlieka labai svarbią funkciją, kaip daug biologiškai aktyvių medžiagų.

Pavyzdžiui, cinko atomai yra insulino molekulės (kasos hormonas reguliavimo gliukozės kiekis kraujyje), jodo yra skydliaukės hormonų sudedamoji dalis - tiroksino ir trijodtironino kontroliuoti medžiagų apykaitos lygį organizme. Varis kartu su geležies jonais dalyvauja kraujodaros (raudonųjų kraujo ląstelių, trombocitų ir baltųjų kraujo kūnelių kaulų čiulpuose stuburinių gyvūnų formavimo). Vario jonai yra įtrauktos į hemocyanin pigmento, esančio bestuburių, tokių vėžiagyvių kraujyje. Todėl jų hemolimfos mėlyna spalva.

Daugiau mažiau turinį į mobiliuosius tokių cheminių elementų, tokių kaip švinas, auksas, bromo, sidabro. Jie vadinami ultromikroelementami ir dalis augalų ir gyvūnų ląstelėse. Pavyzdžiui, cheminės analizės buvo aptikta kukurūzų Straubliukai aukso jonai. Bromo atomai daug ląstelių, įtrauktų į rudos ir raudonųjų dumblių, pavyzdžiui, Dumbliai, Laminaria, guveinių thalli.

Visi anksčiau šie pavyzdžiai ir faktai paaiškinti, kaip tarpusavyje cheminė sudėtis, funkcijos ir struktūra ląsteles. Toliau pateiktoje lentelėje parodyta įvairių cheminių elementų į gyvų organizmų ląstelių turinį.

Bendrosios savybės organinių junginių

Chemines savybes ląstelių skirtingų organizmų grupes, tam tikru būdu priklauso nuo anglies atomų, kurie sudaro daugiau kaip 50% masės. Ląstelių Praktiškai visi sausas ląstelių klausimas, atstovaujama angliavandenių, baltymų, nukleino rūgščių ir lipidų, kurie turi sudėtingą struktūrą ir didelės molekulinės masės. Tokios molekulės yra vadinami makromolekulės (polimerus) ir yra sudarytas iš paprastesnių elementų - monomerų. Baltyminės medžiagos atlieka labai svarbų vaidmenį ir atlikti funkcijų, kurios yra aptariami toliau įvairovė.

Baltymų vaidmuo ląstelėje

Biocheminių analizė junginiai patekti į gyvą ląstelę, patvirtina didelį kiekį organinių medžiagų, tokių kaip baltymų. Šis faktas turi logišką paaiškinimą: baltymai atlikti įvairias funkcijas ir dalyvauja visose ląstelių gyvenimo aspektus.

Pavyzdžiui, apsauginės funkcijos baltymų yra antikūnų susidarymas - gaminami antikūnai limfocitų. Šių apsauginių baltymai, pavyzdžiui, trombino, fibrino ir tromboblastin pateikti kraujo krešėjimą ir užkirsti kelią savo nuostolių traumos ir traumos. Kompleksas kompozicija ląstelės apima ląstelės membranos baltymai, pasižymintys sugebėjimą atpažinti užsienio junginių - antigenus. Jie keisti jų konfigūraciją ir pranešti ląstelė galimų pavojų (aliarmo funkcija).

Kai baltymai turi reguliavimo funkciją ir yra hormonai, pavyzdžiui, oksitocino, pagaminti pagumburio, hipofizės saugomos. Priklausys nuo to į kraują, oksitocinas veikia raumenų sienos gimdos, todėl jo mažinti. vazopresino baltymų taip pat tarnauja reguliavimo funkciją, kontroliuoti kraujo spaudimą.

Raumenų ląstelės yra aktino ir Miozinas, gali trauktis, kuris sukelia motorinės funkcijos raumenų audinio. Baltymus, tipiškas ir mitybos funkcija, pavyzdžiui, albuminas embrionų naudojamas kaip vystymosi maistinės medžiagos. Kraujo baltymų įvairių organizmų, pavyzdžiui, hemoglobino ir hemocyanin, deguonies molekulės yra perkeliami - teikti transporto funkciją. Jei daugiau energijos vartoja medžiagas, pavyzdžiui, angliavandenių ir lipidų, pilnai naudojamas, ląstelių pradeda skaidyti baltymus. Vienas gramas šios medžiagos 17 duoda 2 kJ energijos. Vienas iš svarbiausių funkcijų baltymų greitina (baltymai, fermentai pagreitinti cheminių reakcijų citoplazmos skyrių). Remiantis tuo, kas išdėstyta pirmiau, matėme, kad baltymai turi labai svarbių funkcijų ir reikalingą dalį gyvūnų ląstelių skaičių.

baltymų biosintezė

Atsižvelgti į baltymų sintezę procesą ląstelėje, kuri atsiranda per organoidus citoplazmoje, pavyzdžiui, ribosomų. Ačiū, kad specifinių fermentų aktyvumas, su ribosomos kalcio jonų dalyvavimo derinti polisomų. Pagrindiniai funkcijos ląstelėje ribosomų - baltyminių molekulių sintezės, pradedant transkripcijos procesą. Kaip jo rezultatas yra susintetintas iRNR molekules, prie kurio yra prijungti polisomų. Tada prasideda antrą teismą - transliaciją. Transporto RNR rišasi dvidešimt skirtingų tipų amino rūgščių ir juos į polisomų, o nuo ribosomų ląstelėje funkcija - polipeptidų sintezę, šie organoidus sudaro kompleksus su tRNR, ir aminorūgščių molekulės yra sujungtos peptidų obligacijų, kad susidarytų baltymų makromolekulės.

Vandens vaidmuo metabolizmas

Citologiniai tyrimai patvirtino faktą, kad ląstelių struktūra ir sudėtis, kuri mes mokytis, yra 70% vandens vidutiniškai ir daug gyvūnų, todėl vandens gyvenimo būdą (pvz coelenterates) jo turinys pasiekia 97-98%. Atsižvelgiant į šį chemijos organizacijos ląstelių apima hidrofilinį (galintis ištirpinant) ir hidrofobinę (nedrėkstančiais nuo vandens) medžiagą. Kaip universalus poliarinio tirpiklio, vanduo vaidina labai svarbų vaidmenį ir turi tiesioginį poveikį ne tik funkcija, bet ir pačiame struktūros ląstelių. Lentelėje vandens kiekį įvairių tipų ląstelių gyvųjų organizmų.

Angliavandenių funkcija ląstelėje

Kaip mes minėjome, kad svarbiausių organiniai chemikalai - polimerų - taip pat angliavandenių. Tai apima polisacharidų, oligosacharidai ir monosacharidų. Angliavandeniai yra dalis daugiau sudėtingų sistemų - glikolipidų ir glikoproteinų, kurie yra pagaminti iš ląstelinių membranų ir nadmembrannye struktūros, pvz glycocalyx.

Be to, anglies angliavandenių apima vandenilio atomų ir prisotinimo deguonimi, ir kai polisacharidų yra daugiau azoto, sieros ir fosforo. Daugelio augalų angliavandenių ląstelės: Bulvių maistiniai būti iki 90% krakmolo sėklų ir vaisių angliavandenių kiekio iki 70%, ir gyvūnų ląstelių randama tokių junginių, kaip glikogeno, chitino ir trehalozės forma.

Paprastas cukrus (monosacharidai) turi bendrą formulę CnH2nOn ir padalintas į tetroses, triose, pentose ir heksozės. Paskutiniai du yra labiausiai paplitusi iš gyvų organizmų ląsteles, pavyzdžiui, ribozės ir deoksiribozė yra dalis nukleino rūgščių ir gliukozės ir fruktozės dalyvauja asimiliacijos ir disimiliacija reakcijų. Oligosacharidai dažnai randama augalų ląstelių: sacharozė yra saugomi cukrinių runkelių ir cukranendrių, maltozę, esančios caryopses daiginti rugiai ir miežiai ląsteles.

Disacharidų turi saldų skonį ir yra lengvai tirpus vandenyje. Polisacharidai, būdami biopolimerai sudaro visų pirma krakmolo, celiuliozės, glikogeno ir laminarino. Struktūriniai formos apima polisacharidus Chitinas. Pagrindinė funkcija angliavandenių ląstelėje - energija. Kaip hidrolizės reakcijų ir energijos apykaitos rezultatas suskaldyti polisacharidų gliukozės kiekį, ir ji yra tada yra oksiduotas į anglies dioksidą ir vandenį. Kaip rezultatas, vienas gramas gliukozės spaudai 17,6 kJ energijos ir pasilieka krakmolo ir glikogeno, iš esmės yra korinio energijos rezervuaras.

Glikogenas yra deponuojami daugiausia raumenų ir kepenų ląsteles, daržovių krakmolo - in gumbai, svogūnėlių, šaknų, sėklų ir nariuotakojų, pavyzdžiui, vorų, vabzdžių ir vėžiagyvių, pagrindinis vaidmuo energijos tiekimo vaidina oligosacharidai trehalozės.

Angliavandeniai yra skiriasi nuo lipidų ir baltymų, gebėjimas anoksinėmis degradacija. Tai labai svarbu, kad organizmų gyvenančių sąlygomis trūkumas ar nebuvimas deguonies, pavyzdžiui, anaerobinių bakterijų ir helmintų - parazitų žmonėms ir gyvūnams.

Yra ir kitas angliavandenių ląstelių funkciją - statybos (struktūriniai). Jis yra tai, kad šios medžiagos yra laikančiųjų konstrukcijų ląstelių. Pavyzdžiui, celiuliozės yra iš ląstelių sienelių augalų dalis, chitino sudaro išorinį skeletą ir daug bestuburiai įvyksta grybelinių ląstelių, olisaharidy kartu su lipidų ir baltymų molekulės sudaro glycocalyx - nadmembranny kompleksas. Ji suteikia sukibimą - tarp A Sulipimo gyvūnų ląstelių, kuris veda į audinio formavimas.

Lipidai: struktūra ir funkcijos

Šie organinės medžiagos, kurios yra hidrofobinis (vandenyje netirpus) gali būti pašalintos, t.y. išgauti iš ląstelių nepolinis tirpiklių, tokių kaip acetonas arba chloroformu. funkcija lipidų ląstelėje priklauso nuo to, iš trijų grupių jie priklauso: į riebalų, vaškų ar steroidų. Riebalai yra labiausiai paplitęs visose ląstelių tipų.

Gyvūnai kaupti juos poodinio riebalinio audinio, nervinio audinio yra riebalų formos mielino apvalkalo nervų. Ji taip pat kaupiasi inkstuose, kepenyse, vabzdžių - į riebalų organizme. Skystas riebalai - aliejai - randamas daugelyje augalų sėklos: pušies, žemės riešutų, saulėgrąžų, alyvuogių. Lipidų kiekis ląstelių svyruoja nuo 5 iki 90% (į riebaliniame audinyje).

Steroidus ir vaškai skirtis nuo riebalų, kad jie neturi į riebalų rūgščių liekanų molekulių. Taigi, steroidai - tai hormonai antinksčių žievę, turinčių įtakos brendimo kūnas ir kuri yra sudedamosios dalys testosterono. Jie taip pat yra dalis vitaminų (pvz, vitamino D).

Pagrindinė funkcija lipidų ląstelės - tai energija, statybos ir apsauga. Pirmasis yra dėl to, kad 1 gramas riebalų skilimo suteikia 38,9 kJ energijos - daug daugiau nei kitų organinių medžiagų - baltymų ir angliavandenių. Be to, į riebalų 1d oksidacijos ji stovi beveik 1,1 c. vandens. Štai kodėl kai kurie gyvūnai, turintys riebalų atsargų į jūsų kūnas gali būti ilgai be vandens. Pavyzdžiui, sterblines žiurkes gali būti neveikiantis daugiau nei du mėnesius, be vandens poreikio, o ne gerti vandenį kupranugarį prie perėjimų per dykumą 10-12 dienų.

Statybos lipidų funkciją yra tai, kad jie yra neatskiriama ląstelių membranas, taip pat dalis nervą. Apsauginę funkciją lipidų sudaro tai, kad riebalų sluoksnis po aplink inkstus ir kitų vidaus organų odos apsaugo juos nuo mechaninių sužeidimų. Specifinė šiluminė izoliacija funkcija yra neatskiriamas nuo gyvūnų ilgą laiką Būdamas vandenyje: banginiai, ruoniai, kailių plombos. Storio poodinio riebalinio sluoksnio, pavyzdžiui, mėlyna banginių yra 0,5 m, ji apsaugo gyvūnas, iš hipotermija.

Vertė Deguonies ląstelių medžiagų apykaitą

Aerobinės organizmai, kurie apima didžiąją daugumą gyvūnų, augalų ir žmonių, naudojant atmosferos deguonies energijos mainų reakcijos, dėl kurių organinių medžiagų skilimo ir tam tikrą energijos sukaupta molekulių adenozino trifosfato formoje paskirstymo.

Tokiu būdu, pilnas oksidacija vienu moliu gliukozės, kuris vyksta mitochondrijų cristae, 2800 kJ energijos skiriama, iš kurių 1596 kJ (55%) yra saugomi ATP molekulių, kurių sudėtyje yra macroergic ryšį forma. Tokiu būdu, pagrindinė funkcija deguonies ląstelės - kurių įgyvendinimas aerobinio kvėpavimo, kuri yra pagrįsta nuo fermentinių reakcijų grupės vadinamasis kvėpavimo grandinę vykstančius organoidus - Mitochondrija. Prokariotinšse organizmų - phototrophic bakterijų ir melsvabakterių - oksidacija maistinių medžiagų atsiranda pagal deguonies difuzine į Vidaus iškilimų plazmos membranos ląstelių įtaka.

Mes turime cheminės organizavimas ląstelių buvo tiriamas, taip pat baltymų sintezę ir deguoninių funkcinių procesų ląstelių energijos metabolizmui.