Хемијска Организација ћелија: органских материја, макро и микроелемената

У касном 19. веку формиран огранак биологије зове биохемија. Студира хемијски састав живих ћелија. Главни задатак науке - познавање специфичности метаболизма и енергије, регулише виталне функције биљних и животињских ћелија.

Концепт хемијског састава ћелија

Као резултат опсежног истраживања научника хемијска организација ћелија је студирао и открили да су жива бића састављена од више од 85 хемијских елемената. А неки од њих су потребна за скоро све организме, док су други специфични и јављају се у одређеним врстама. Трећа група хемијских елемената присутних у ћелијама микроорганизама, биљака и животиња у довољно малим количинама. Хемијски елементи ћелије су често у облику катјона и ањона из којих се формирају минералне соли и воде, а органска једињења угљеника се синтетишу: угљени хидрати, протеини, липиди.

органогена елементс

У биохемије, ту спадају угљеника, водоника, кисеоника и азота. Њихова сет је у ћелији 88 до 97% других хемијских елемената присутних у њој. Посебно важан је угљеник. Све органске материје у саставу ћелија састоји се од молекула који садрже угљеник у својим атомима састава. Они се могу међусобно да формира ланац (разгранате и линеарне), као и циклуса. Овај атоми угљеника способност подвлачи упечатљив разноврсност органских супстанци укључених у цитоплазми и органелама ћелија.

На пример, унутрашњи садржај ћелије чине растворљивог олигосахарида, хидрофилне протеина, липида, различите врсте РНА: трансфер РНК, рибозомску РНК и мессенгер РНА, као и бесплатне мономери - нуклеотида. Таква хемијски састав има ћелијском једру. Такође садржи молекул дезоксирибонуклеинске киселине, део хромозома. Све горе наведене једињења у свом саставу атома азота, угљеника кисеоником, водоник. Ово је доказ њиховог посебног значаја, јер је хемијска организација ћелије зависи од садржаја биогених елемената који чине ћелијске структуре: хиалопласм и органеле.

Мацронутиентс и њихова значења

Хемијски елементи, који су такође веома уобичајена у ћелијама различитих врста организама, биохемије називају макронутријента. Њихов садржај у ћелији је 1,2% - 1,9%. Би макроелемената ћелије укључују: фосфор, калијум, хлор, сумпор, магнезијум, калцијум, гвожђе и натријум. Сви они имају значајне функције и део су различитих ћелијских органела. Дакле, феро јон је присутан у протеину крви - хемоглобин, који носи кисеоник (у ком случају се зове окихаемоглобин), угљен диоксид (карбогемоглобин) или угљендиоксид (карбоксихемоглобин).

Јони натријума пружају важан облик интерцелуларног транспорта: тзв натријум-калијум пумпу. Они су такође део интерстицијалној течности и крвне плазме. Магнезијума јона присутне у хлорофила молекула (пхотопигмент виших биљака) и су укључени у процес фотосинтезе, као обрасца реакционих центара ту замку фотоне светлосне енергије.

Јони калцијума обезбеђују спровођење нервних импулса дуж влакна и представљају главна компонента остеоцитес - коштане ћелије. Калцијум једињења су распрострањени у светским бескичмењака животиња чије гранате састоје од калцијум карбоната.

Хлоридни јони су укључени у допуњавања ћелијску мембрану и обезбеди појаву електричних импулса из основног неуралне стимулације.

Атоми сумпора су део нативног протеина и узрокује њихову терцијарну структуру полипептидни ланац "спајање", на тај начин образујући глобуларну протеински молекул.

Калијум јони су укључени у транспорту материја преко ћелијских мембрана. фосфора атоми су део овог значајног супстанци енергетски интензивних као што аденозин трифосфат, и важна компонента молекула дезоксирибонуклеинске и рибонуклеинских киселина, које су главна супстанце ћелија хередити.

Траце фунцтион ин ћелијског метаболизма

Око 50 хемијских елемената који чине мање од 0,1% у ћелијама под називом микростаница. Ово укључује цинк, молибден, јод, бакар, кобалт, флуор. Са ниском одржавања врше веома важну функцију, у оквиру многих биолошки активних супстанци.

На пример, атоми цинк су у инсулина молекулу (панкреаса хормоне регулатинг ниво шећера у крви), јод је саставни део тироидних хормона - тхирокине и тријодтиронина контролу нивоа метаболизма у организму. Бакар, уз гвозденим јонима укљученим у хематопоезе (формирању црвених крвних зрнаца, тромбоцита и белих крвних зрнаца у коштаној сржи кичмењака). Јони бакра су укључене у хемоцианин пигмента присутна у крви бескичмењака, таквих шкољки. Стога, боја њихове хемолимфа плаве.

Море мање садржаја у ћелијским таквим хемијских елемената као што су олово, злато, бром, сребро. Они се називају ултромикроелементами и део биљних и животињских ћелија. На пример, у хемијској анализи су детектовани кукуруза жишка златних јона. Брома у великом броју ћелија укључених у тхалли мрког и црвених алги, као што Саргассум, Ламинариа, Фуцус.

Све претходно ови примери и чињенице објаснити како повезани хемијском саставу функцију и структуру ћелија. Следећа табела приказује садржај различитих хемијских елемената у ћелијама живих организама.

Опште карактеристике органских једињења

Хемијске особине ћелија различитих група организама у одређени начин зависни атомима угљеника, који чине преко 50% ћелијске масе. Практично све ћелија материја суви представљена угљене хидрате, протеине, нуклеинске киселине и липиде, који имају комплексну структуру и велике молекуларне тежине. Такви молекули се зову макромолекула (полимерна) и састоје се од једноставнијих елемената - мономера. Протеинске материје играју изузетно важну улогу и обављају различите функције које се разматрају у даљем тексту.

Улога протеина у ћелији

Биохемијска анализа Једињења уласка у живој ћелији, потврдио висок садржај органских материја, као што су протеини. Ова чињеница има логично објашњење: протеини обављају различите функције и учествују у свим аспектима живота ћелија.

На пример, заштитна функција протеина је формирање антитела - антитела произведена од лимфоцита. Такве заштитне протеине као што су тромбин, фибрин и тромбобластин пружају згрушавање крви и спречава његово губитак у трауме и повреде. Комплекс састав ћелије укључује ћелијске мембране протеина имају способност да препознају стране једињења - антигене. Они мењају конфигурацију и извештај ћелија од потенцијалних опасности (аларма функција).

Неки протеини имају регулаторну функцију и да су хормони, попут окситоцина, које производи хипоталамус, хипофиза задржана. Полазећи од тога у крв, окситоцин делује на мишићне зида материце, изазивајући његово смањење. вазопресин протеин такође служи регулаторну функцију контролисањем крвног притиска.

Ћелије мишића су актин и миозин, способни да се смањује, што узрокује моторну функцију мишићног ткива. За протеине, типичне и трофичком функција, нпр, албумин ембрион се користи као хранљиви састојак за развој. Крви протеини различитих организама, попут хемоглобина и хемоцианин, молекули кисеоника се преносе - Функцијом транспорта. Ако више троши енергената као што су угљени хидрати и масти, у потпуности искористила, ћелија почиње да се руши протеине. Један грам овог материјала 17 даје 2 кЈ енергије. Једна од најважнијих функција протеина је каталитичка (протеини, ензими убрзају хемијске реакције у цитоплазме деловима). На основу наведеног, видели смо да протеини имају неколико веома важних функција и неопходан део животињске ћелије.

протеина биосинтеза

Размотрите процес синтезе протеина у ћелији, који се јавља у цитоплазми путем органела као рибозома. Захваљујући активности специфичних ензима, уз учешће рибозома јона калцијума комбинују да полисомес. Главне функције рибозома у ћелији - синтезе протеинских молекула, почевши процес транскрипције. Као резултат тога су синтетисани иРНК молекула, за који су везани полисомес. Тада почиње друго суђење - емитовање. Транспорт РНК се везују за двадесет различитих типова аминокиселина и их доведу до полисомес, а од функције рибозома у ћелији - синтеза полипептида, ови органеле формирају комплексе са тРНК, и молекули амино киселине су везани заједно пептидним везама да се формира макромолекул протеина.

Улога воде у метаболизму

Цитолошке студије су потврдили чињеницу да су ћелије структура и састав коју уче, просек од 70% воде, а у многим животињама, води водени начин живота (нпр коелентерата) њен садржај достиже 97-98%. У светлу овог хемијског организовања ћелија садржи хидрофилни (способан да раствори) и хидрофобни (водоодбојни) материјал. Као универзални поларног растварача, вода игра кључну улогу и има директан утицај не само на функцији, већ иу самој структури ћелија. Следећа табела приказује садржај воде у различитим врстама ћелија живих организама.

Функција угљених хидрата у ћелији

Као што смо раније објаснили, да важне органске хемикалије - полимери - такође су угљени хидрати. Ово укључује полисахариде, олигосахариди и моносахарида. Угљени хидрати су део већег броја комплексних система - гликолипида и гликопротеина који су састављени од ћелијске мембране и надмембранние структуре, нпр гликокаликса.

Штавише угљеника у угљеним хидратима садржи атоме водоника и оксигенација, а неки полисахариди садрже више азота, сумпор и фосфор. Ћелије многих биљних угљених хидрата: Кромпир садрже до 90% скроб у семена и садржају воће угљених хидрата до 70%, а животињским ћелијама се налазе у облику таквих једињења као гликоген, хитина и трехалозом.

Једноставни шећери (моносахариде) имају општу формулу ЦнХ2нОн и подељен тетросес, триоза, пентоза и хексозе. Последње две су најчешћи у ћелијама живих организама, на пример, рибоза и дезоксирибозом део нуклеинских киселина, а глукоза и фруктоза су укључени у реакцијама асимилације и дисимилација. Олигосахариди се често налазе у биљним ћелијама: сахароза се складишти у ћелијама шећерне репе и шећерне трске, малтоза садржани у цариопсес клијавих ражи и јечма.

Дисахариде имају сладак укус и лако растворљиве у води. Полисахариди, као биополимера састоје углавном од скроба, целулозе, гликогена и ламинарин. Структурални облици укључују полисахариде хитин. Примарна функција угљених хидрата у ћелији - енергија. Као резултат реакција хидролизе и енергетском метаболизму цепане полисахариде у глукозу, па се затим оксидован у угљен диоксид и воду. Као резултат тога, један грам глукозе ослобађа 17,6 кЈ енергије и задржава скроба и гликогена, у суштини ћелијске енергије резервоар.

Гликоген се депонује углавном у мишићном иу ћелија јетре, поврћа скроба - у гомољи, луковице, корење, семена и инсеката, као што су пауци, инсекти и љускара, главна улога у снабдевању енергијом игра олигосахарид трехалоза.

Угљени хидрати се разликују од липида и протеина, способност аноксичном деградације. Ово је изузетно важно за организме који живе у условима недостатка или одсуству кисеоника, као што анаеробне бактерије и хелминти - паразита код људи и животиња.

Постоји још једна функција угљених хидрата у ћелије - изградњу (структурне). Лежи у чињеници да су ове супстанце подржавају структуре ћелија. На пример, целулоза је део ћелијских зидова биљака, цхитин формира спољашњи костур и многи бескичмењаци јавља код гљивичних ћелија, олисахариди уз липида и протеина молекули формирају гликокаликса - надмембранни комплекс. Обезбеђује пријањање - између циркулише животињских ћелија, што доводи до формирања ткива.

Липиди: структура и функција

Ове органске материје, које су хидрофобни (вода нерастворан) може уклонити, тј екстрахована из ћелија неполарним растварачима, као што је ацетон или хлороформ. Функција липида у ћелији зависи од тога који од три групе којима припадају: да масти, воскови или стероиде. Масти су најчешћи у свим врстама ћелија.

Животиње их акумулирају у поткожном масном ткиву, нервно ткиво садржи масти у облику мијетинске опне живаца. Такође се акумулира у бубрезима, јетри, инсеката - у дебелом телу. Течни масти - уља - налазе у семенкама многих биљака: Бор, кикирики, сунцокрет, маслине. Садржај липида у ћелијама варира од 5 до 90% (у масном ткиву).

Стероиди и воскови разликују од масти у које немају у молекулима остатака масних киселина. Дакле, стероиди - то је хормони коре надбубрега, утиче на пубертет тело и који су компоненте тестостерона. Они су такође део витамина (нпр, витамин Д).

Основна функција липида у ћелији - је енергија, изградња и заштита. Прва је због чињенице да 1 грам масти у цепању даје 38,9 кЈ енергије - много више од других органских материја - беланчевина и угљених хидрата. Осим тога, у оксидацији масти 1д стоји скоро 1.1 ц. вода. То је разлог зашто су неке животиње имају залихе масти у телу може бити дуго без воде. На пример, кртице могу бити успавани више од два месеца, без потребе за водом, а не пије воде камилу на прелазима кроз пустињу за 10-12 дана.

Изградња функције липида лежи у чињеници да су саставни део ћелијске мембране, као део нерва. Заштитна функција липида се састоји у томе да је слој масти испод коже у пределу бубрега и других унутрашњих органа их штити од механичких повреда. Специфична топлотна изолација функција је својствено животињама већ дуже време које је у води: китови, печата, Фур печата. Тхицк поткожног масног слоја, на пример, плави кит је 0,5 м, штити животиње од хипотермије.

Вредност кисеоника у ћелијском метаболизму

Аеробни организми, који укључују велику већину животиња, биљака и човека, функционишу са атмосферским кисеоником за размену енергије реакције које доводе до цепања органских супстанци и доделу одређене количине енергије акумулиране у облику молекула аденозин трифосфата.

Тако комплетан оксидација једног молу глукозе која се јавља у митохондријалном цристае, 2800 кЈ енергије издваја, од којих 1596 кЈ (55%) се складишти у облику АТП молекула који садрже мацроергиц везу. Стога, примарна функција кисеоника у ћелији - примена аеробног дисања, која се заснива на групи ензимских реакција такозване респираторни ланац која се одвијала на органела - митохондрије. У прокариотским организама - пхототропхиц бактерија и цијанобактерије - оксидација нутријената настаје под утицајем кисеоника дифузионих у ћелије у унутрашњим избочина на плазма мембранама.

Ми имамо хемијске организација ћелија је испитивана, као и процеси синтезе протеина и кисеоничних функција у метаболизму ћелијске енергије.