Ქიმიური ორგანიზაციის უჯრედების ორგანული ნივთიერებები, მაკრო- და მიკროელემენტებით

მე -19 საუკუნეში იგი ჩამოყალიბდა ფილიალის ბიოლოგიის მოუწოდა ბიოქიმია. სწავლობს ქიმიური შემადგენლობა ცოცხალი უჯრედები. მთავარი ამოცანა მეცნიერება - ცოდნა თავისებურებები მეტაბოლიზმის და ენერგეტიკული მარეგულირებელი ფუნქციების მცენარეთა და ცხოველთა უჯრედებში.

კონცეფცია ქიმიური შემადგენლობა უჯრედების

შედეგად ფართო კვლევის მეცნიერები ქიმიური ორგანიზაციის საკნები უკვე შესწავლილი და აღმოჩნდა, რომ ცოცხალი რამ შედგება 85-ზე მეტი ქიმიური ელემენტები. და ზოგიერთი მათგანი საჭირო თითქმის ყველა ორგანიზმზე, ზოგი კონკრეტული და მოხდეს კონკრეტული სახეობა. მესამე ჯგუფი ქიმიური ელემენტების იმყოფება უჯრედების მიკროორგანიზმები, მცენარეები და ცხოველები საკმარისად მცირე რაოდენობით. ქიმიური ელემენტები საკანში ხშირად სახით კათიონების და ანიონები, რომელიც მინერალური მარილი და წყალი იქმნება, და ორგანული ნახშირბადის ნაერთების სინთეზირდება: ნახშირწყლები, ცილები, ლიპიდები.

ორგანული ელემენტები

ბიოქიმია, ეს მოიცავს ნახშირბადის, წყალბადის, ჟანგბადის და აზოტის. მათი გაშვება არის საკანში 88 to 97% სხვა ქიმიური ელემენტები იმყოფება იგი. განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ნახშირბადის. ყველა ორგანული ნივთიერებების შემადგენლობაში საკნები შედგება მოლეკულების შემცველი ნახშირის მის შემადგენლობაში ატომები. ისინი შეიძლება ერთმანეთთან ჯაჭვის შექმნას (დატოტვილი და unbranched), ისევე, როგორც ციკლი. ეს უნარი ნახშირბადის ატომები უდევს ნათელი მრავალფეროვნება ორგანული ნივთიერებები, რომლებიც შედის უჯრედების ციტოპლაზმის და organelles.

მაგალითად, შიდა შინაარსი საკანში შედგება ხსნადი oligosaccharide, ჰიდროფილური ცილების, ლიპიდების, სხვადასხვა სახის RNA: გადაცემის RNA, ribosomal RNA და მაცნე RNA, ისევე, როგორც თავისუფალი monomers - ნუკლეოტიდების. ასეთი ქიმიური შემადგენლობა აქვს უჯრედის ბირთვი. იგი ასევე შეიცავს მოლეკულა დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა, ნაწილი ქრომოსომა. ყველა ზემოთ ნაერთების მის შემადგენლობაში ატომების აზოტი, ნახშირბადის, ჟანგბადის, წყალბადის. ეს არის მტკიცებულება მათი განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს, მას შემდეგ, რაც ქიმიური ორგანიზაციის საკანში დამოკიდებულია შინაარსი ბიოგენური ელემენტები, რომ ფიჭური სტრუქტურებში hyaloplasm და organelles.

Macronutrients და მათი მნიშვნელობა

ქიმიური ელემენტები, რომლებიც ასევე ძალიან გავრცელებული უჯრედების სხვადასხვა სახის ორგანიზმები, ბიოქიმია უწოდებენ macronutrients. მათი შინაარსი საკანში 1.2% - 1.9%. By macroelements საკნები მოიცავს: ფოსფორის, კალიუმის, ქლორის, გოგირდის, მაგნიუმის, კალციუმის, რკინის, ნატრიუმის. ყველა მათგანს აქვს მნიშვნელოვანი ფუნქციები და ნაწილი სხვადასხვა საკანში organelles. ამდენად, შავი ion იმყოფება სისხლში ცილის - ჰემოგლობინის, რომელიც ახორციელებს ჟანგბადის (ამ შემთხვევაში მას უწოდებენ oxyhaemoglobin), ნახშირორჟანგი (karbogemoglobin) და ნახშირორჟანგი (carboxyhaemoglobin).

ნატრიუმის იონების მნიშვნელოვანი სახით intercellular სატრანსპორტო ე.წ. ნატრიუმის-კალიუმის ტუმბოს. მათ ასევე ნაწილი ინტერსტიციულ სითხეში და სისხლის პლაზმაში. მაგნიუმის იონების იმყოფება ქლოროფილი მოლეკულების (photopigment უმაღლესი მცენარეები) და ჩართულნი არიან ფოტოსინთეზის პროცესში, ისევე როგორც ფორმა რეაქცია ცენტრები, რომ ხაფანგში ფოტონებს სინათლის ენერგია.

კალციუმის იონების გთავაზობთ ჩატარების ნერვული იმპულსების გასწვრივ ბოჭკოების და მთავარი კომპონენტი osteocytes - ძვლის საკნები. კალციუმის ნაერთები გავრცელებულია მსოფლიოს უხერხემლო ცხოველთა რომლის ჭურვები შედგება კალციუმის კარბონატი.

ქლორის იონების ჩართული გადატენვის საკანში გარსის და გამოჩენა ელექტრო pulses ფუძემდებლური ნერვული სტიმულირება.

გოგირდის ატომებს ნაწილი ვართ შექმნილი ცილის და გამოიწვიოს მათი უმაღლესი სტრუქტურა "stitching" პოლიპეპტიდური ჯაჭვი, რითაც ფორმირების globular ცილის მოლეკულა.

კალიუმის იონების ჩართული სატრანსპორტო ნივთიერებების უჯრედულ მემბრანებში. ფოსფორის ატომების ნაწილი ვართ ამ მნიშვნელოვანი ენერგოტევადი ნივთიერებების, როგორიცაა adenosine triphosphate, და მნიშვნელოვანი კომპონენტი მოლეკულების დეზოქსირიბონუკლეინის და ribonucleic მჟავები, რომლებიც ძირითადი ნივთიერებების საკანში მემკვიდრეობითობა.

Trace ფუნქცია უჯრედულ მეტაბოლიზმს

დაახლოებით 50 ქიმიური ელემენტები წარმოადგენენ 0,1% -ზე ნაკლები საკნებში, სახელწოდებით microcells. ესენია თუთია, მოლიბდენი, იოდის, სპილენძის, კობალტის, fluorine. დაბალი შენარჩუნება ისინი შეასრულოს ძალიან მნიშვნელოვანი ფუნქცია, როგორც ნაწილი ბევრი ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები.

მაგალითად, თუთია ატომები არიან ინსულინის მოლეკულის (პანკრეასის ჰორმონი მარეგულირებელი სისხლში გლუკოზის დონე), იოდი შემადგენელი ფარისებრი ჯირკვლის ჰორმონების - თიროქსინი და ტრიიოდთირონინი მაკონტროლებელი დონის ცვლას ორგანიზმში. სპილენძის ერთად, რკინის იონების ჩართული სისხლმბადი (ფორმირების სისხლის წითელი უჯრედების, თრომბოციტებისა და სისხლის თეთრი უჯრედები ძვლის ტვინში ხერხემლიანები). სპილენძის იონები შედის hemocyanin პიგმენტი სისხლშიცაა უხერხემლო, როგორიცაა shellfish. აქედან გამომდინარე, ფერი მათი hemolymph ლურჯი.

მეტი ნაკლები შემცველობა უჯრედის როგორიცაა ქიმიური ელემენტები, როგორიცაა ტყვიის, ოქროს, ბრომი, ვერცხლის. ისინი მოუწოდა ultromikroelementami და ნაწილი მცენარეთა და ცხოველთა უჯრედებში. მაგალითად, ქიმიური ანალიზი სიმინდის weevil ოქროს იონების გამოვლინდა. ბრომი ატომების დიდი რაოდენობის უჯრედები შედის thalli ყავისფერი და წითელი წყალმცენარეები, როგორიცაა Sargassum, Laminaria, ფოკუს.

ყველა ადრე ეს მაგალითები და ფაქტები ავუხსნათ, თუ როგორ ერთმანეთთან ქიმიური შემადგენლობა, ფუნქცია და სტრუქტურა საკნები. ქვემოთ მოცემული ცხრილი გვიჩვენებს შინაარსი სხვადასხვა ქიმიური ელემენტები საკნებში ცოცხალი ორგანიზმები.

ზოგადი მახასიათებლები ორგანული ნაერთების

ქიმიური თვისებები უჯრედების სხვადასხვა ჯგუფების ორგანიზმების გარკვეული გზა დამოკიდებული ნახშირბადის ატომები, რომელიც ანგარიშზე 50% -ზე მეტი საკანში მასა. პრაქტიკულად ყველა მშრალი საკანში საკითხზე წარმოდგენილია ნახშირწყლები, ცილები, ნუკლეინის მჟავები და ლიპიდების, რომელსაც აქვს რთული სტრუქტურა და მაღალი მოლეკულური წონა. ასეთი მოლეკულების უწოდებენ მაკრომოლეკულების (პოლიმერები) და შედგება მარტივი ელემენტები - monomers. ცილოვანი ნივთიერებების თამაში ძალიან მნიშვნელოვანი როლი და შეასრულოს სხვადასხვა ფუნქციები, რომლებიც განხილულია ქვემოთ.

როლი ცილების საკანში

ბიოქიმიური ანალიზი ნაერთების შესვლის ცოცხალი უჯრედის, ადასტურებს, მაღალი შემცველობის ორგანული ნივთიერებების, როგორიცაა ცილები. ეს ფაქტი ლოგიკური ახსნა: ცილა ასრულებს სხვადასხვა ფუნქციებს და ჩართული ყველა ასპექტს საკანში ცხოვრებაში.

მაგალითად, დამცავი ფუნქცია ცილა არის ანტისხეულების წარმოქმნის - ანტისხეულები ლიმფოციტების მიერ წარმოებულ. ასეთი დამცავი ცილების, როგორიცაა თრომბინის, ფიბრინული და tromboblastin გთავაზობთ სისხლის შედედების და არ დაუშვას მისი დაკარგვა ტრავმა და დაზიანება. კომპლექსი შემადგენლობა საკანში შედის საკანში გარსის ცილა, რომელსაც უნარი აღიარებს უცხო ნაერთების - ანტიგენები. ისინი შეცვალოს მათი კონფიგურაცია და ანგარიში საკანში პოტენციური საფრთხეების (განგაშის ფუნქცია).

ზოგიერთი ცილა აქვს მარეგულირებელი ფუნქცია და ჰორმონები, როგორიცაა ოქსიტოცინი მიერ წარმოებული ჰიპოთალამუსის და ჰიპოფიზის დაცულია. აქედან გამომდინარე, ის სისხლი, ოქსიტოცინი მოქმედებს კუნთების საშვილოსნოს კედელზე, რამაც მისი შემცირება. vasopressin ცილის ასევე ემსახურება მარეგულირებელი ფუნქცია მაკონტროლებელი არტერიული წნევა.

კუნთების საკნები სამოქმედო და myosin, შეუძლია შემცირება, რაც იწვევს მოტორულ ფუნქციას კუნთების ქსოვილი. ცილები, ტიპიური და ტროფიკული ფუნქცია, მაგალითად, ალბუმინის ემბრიონის გამოიყენება როგორც საკვები განვითარებას. სისხლის ცილების სხვადასხვა ორგანიზმების, როგორიცაა ჰემოგლობინის და hemocyanin, ჟანგბადის მოლეკულების ირიცხება - ფუნქციონირებს სატრანსპორტო ფუნქცია. თუ უფრო მეტი ენერგომომხმარებელი ნივთიერებების, როგორიცაა ნახშირწყლები და ლიპიდები, სრულად გამოყენებული, საკანში იწყება ნგრევა ცილები. ერთი გრამი ეს მასალა 17 აძლევს 2 კჯ ენერგია. ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფუნქციების ცილების არის კატალიზური (ცილები, ფერმენტების დააჩქაროს ქიმიური რეაქციების ციტოპლაზმური კუპე). ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, ჩვენ ვნახეთ, რომ ცილა აქვს რამდენიმე ძალიან მნიშვნელოვანი ფუნქციები და აუცილებელი ნაწილია ცხოველური უჯრედის.

ცილის ბიოსინთეზი

განვიხილოთ პროცესში ცილის სინთეზის საკანში, რომელიც ხდება ციტოპლაზმის გავლით organelles როგორიცაა ribosomes. მადლობა საქმიანობის კონკრეტული ფერმენტების მონაწილეობით საქართველოს ribosome კალციუმის იონების გაერთიანდება polysomes. მთავარი ფუნქციები ribosomes საკანში - ცილის სინთეზის მოლეკულების, დაწყებული ტრანსკრიპციის პროცესს. შედეგად ის სინთეზირდება mRNA მოლეკულები, რომლებიც ერთვის polysomes. შემდეგ იწყება მეორე სასამართლო პროცესი - ეთერში. ტრანსპორტი RNA bind ოცი სხვადასხვა სახის ამინომჟავებს და მოუტანს მათ polysomes, და მას ფუნქცია ribosomes საკანში - სინთეზია პოლიპეპტიდებისაკენ, ამ organelles შექმნას კომპლექსები tRNA და ამინომჟავის მოლეკულების გაერთიანებულს პეპტიდური ბმების შექმნას ცილის macromolecule.

როლი წყლის ცვლის

ციტოლოგიური გამოკვლევა ადასტურებს იმ ფაქტს, რომ საკანში სტრუქტურა და შემადგენლობა, რომელიც ჩვენ ვსწავლობთ, საშუალოდ 70% წყალი და ბევრი ცხოველები, წამყვანი წყლის ცხოვრების (მაგალითად, coelenterates) მისი შინაარსი აღწევს 97-98%. თვალსაზრისით ამ ქიმიური ორგანიზაციის უჯრედების მოიცავს ჰიდროფილური (შეუძლია დათხოვნის) და hydrophobic (წყლის შემკავებელი) მასალა. როგორც უნივერსალური პოლარული გამხსნელის, წყლის გადამწყვეტ როლს თამაშობს და აქვს პირდაპირი ზეგავლენა არა მხოლოდ ფუნქცია, არამედ ძალიან სტრუქტურა საკნები. ქვემოთ მოცემული ცხრილი გვიჩვენებს წყლის შემცველობა სხვადასხვა ტიპის უჯრედების ცოცხალი ორგანიზმები.

ფუნქცია ნახშირწყლები საკანში

როგორც ჩვენ განმარტა, ადრე, მნიშვნელოვანი ორგანული ქიმიკატები - პოლიმერები - ასევე ნახშირწყლები. ესენია პოლისაქარიდებს, oligosaccharides და monosaccharides. ნახშირწყლები ნაწილი უფრო რთული სისტემები - glycolipids და glycoproteins, რომელიც შენდება უჯრედული მემბრანების და nadmembrannye სტრუქტურა, მაგ glycocalyx.

გარდა ამისა, ნახშირბადის ნახშირწყლების მოიცავს ატომი წყალბადის და ჟანგბადის და ზოგიერთი polysaccharides შეიცავდეს უფრო აზოტის, გოგირდის და ფოსფორის. საკნებში ბევრი მცენარეთა ნახშირწყლები: კარტოფილის ტუბერები შეიცავდეს მდე 90% სახამებელი თესლი და ხილის ნახშირწყლების შემცველობა 70%, და ცხოველური უჯრედები აღმოჩენილია სახით ასეთი ნაერთების glycogen, chitin და ტრეჰალოზის.

მარტივი შაქარი (monosaccharides) აქვს საერთო ფორმულა CnH2nOn და იყოფა tetroses, triose, pentose და hexose. ბოლო ორი ყველაზე გავრცელებული საკნებში ცოცხალი ორგანიზმები, მაგალითად, რიბოზა და deoxyribose ნაწილი ვართ ნუკლეინის მჟავების და გლუკოზას და ფრუქტოზას ჩართული რეაქცია ასიმილაცია და დისიმილაციის. ოლიგოსაქარიდების ხშირად გვხვდება მცენარეული უჯრედების: საქაროზა ინახება უჯრედების შაქრის ჭარხალი და შაქრის ლერწამი, მალტოზას შეიცავს caryopses აღმოცენდა ჭვავის და ქერის.

Disaccharides აქვს ტკბილი გემო და ადვილად იხსნება წყალში. პოლისაქარიდებს, რომ ბიოპოლიმერებს შედგება, პირველ რიგში, სახამებელი, ცელულოზა, გლიკოგენის და laminarin. სტრუქტურული ფორმები მოიცავს polysaccharides chitin. პირველადი ფუნქცია ნახშირწყლები საკანში - ენერგია. შედეგად ჰიდროლიზის რეაქციები და ენერგეტიკული ცვლის ერთგულები polysaccharides გლუკოზის მიმართ, და ეს მაშინ იჟანგება ნახშირორჟანგი და წყალი. შედეგად, ერთი გრამი გლუკოზა რელიზები 17.6 კჯ ენერგია და რეზერვების სახამებელი და გლიკოგენის, არსებითად ფიჭური ენერგეტიკული წყალსაცავი.

Glycogen ჩარიცხულია ძირითადად ამ კუნთების და ღვიძლის უჯრედების, მცენარეული სახამებელი - ტუბერები, ბოლქვები, ფესვები, თესლი და ფეხსახსრიანების, როგორიცაა ობობები, მწერები და კიბოსნაირნი, მთავარი როლი ენერგომომარაგების თამაშობს oligosaccharide ტრეჰალოზის.

ნახშირწყლები განსხვავდება ცხიმებისა და ცილების, უნარი anoxic დეგრადაცია. ეს არის ძალიან მნიშვნელოვანი ორგანიზმზე პირობებში ვცხოვრობთ დეფიციტი ან არარსებობის ჟანგბადის, როგორიცაა ანაერობული ბაქტერიების და helminths - პარაზიტების ადამიანისა და ცხოველების.

არსებობს კიდევ ერთი ფუნქცია ნახშირწყლები საკანში - მშენებლობა (სტრუქტურული). იგი მდგომარეობს იმაში, რომ ამ ნივთიერებების მხარდამჭერი სტრუქტურები საკნები. მაგალითად, ცელულოზის არის ნაწილი საკანში კედლები მცენარეთა, chitin ქმნის გარე ჩონჩხი და მრავალი უხერხემლოები ხდება სოკოვანი უჯრედების, olisaharidy ერთად ცხიმებისა და ცილების მოლეკულების შექმნას glycocalyx - nadmembranny კომპლექსი. ის უზრუნველყოფს გადაბმის - შორის clumping ცხოველური უჯრედები, რაც იწვევს ფორმირების ქსოვილზე.

ლიპიდები: სტრუქტურა და ფუნქცია

ეს ორგანული ნივთიერებების, რომლებიც hydrophobic (წყლის უხსნად) შეიძლება მოხსნა, ანუ მოპოვებული საკნებში არაპოლარული გამხსნელები, როგორიცაა acetone ან ქლოროფორმი. ფუნქცია ლიპიდების საკანში დამოკიდებული, რომელიც სამი ჯგუფის ისინი მიეკუთვნებიან: ცხიმები, ცვილები და სტეროიდების. ცხიმები ყველაზე გავრცელებული ყველა სახის უჯრედები.

ცხოველები დაგროვების მათ კანქვეშა ცხიმოვან ქსოვილში, ნერვული ქსოვილის შეიცავს ცხიმის სახით მიელინის გორგალს ნერვები. იგი ასევე გროვდება თირკმლის, ღვიძლის, მწერები - ცხიმის ორგანოს. თხევადი ცხიმები - ზეთები - ი თესლი ბევრ მცენარეს: ფიჭვის, peanut, მზესუმზირის, ზეითუნის. ლიპიდური შინაარსის საკნებში მერყეობს 5-დან 90% -ით (adipose ქსოვილის).

სტეროიდები და ცვილები განსხვავდება ცხიმები, რომ მათ არ აქვთ მოლეკულების ცხიმოვანი მჟავა ნარჩენები. ასე რომ, სტეროიდების - ის ჰორმონების თირკმელზედა ქერქის, რომლებიც გავლენას ახდენს puberty სხეულის და რომლებიც კომპონენტების testosterone. ისინი ასევე ნაწილი ვიტამინებისა (მაგალითად, ვიტამინი D).

ძირითადი ფუნქცია ლიპიდების საკანში - არის ენერგეტიკის, სამშენებლო და დაცვა. პირველი არის ის, იმის გამო, რომ 1 გრამი ცხიმის გახლეჩის აძლევს 38.9 კჯ ენერგია - უფრო მეტი, ვიდრე სხვა ორგანული ნივთიერებები - ცილები და ნახშირწყლები. გარდა ამისა, ჟანგვის fat 1d იგი დგას თითქმის 1.1 გ. წყალი. სწორედ ამიტომ, ზოგიერთი ცხოველები მქონე საფონდო ცხიმის თქვენი სხეულის შეიძლება დიდი ხნის განმავლობაში წყლის გარეშე. მაგალითად, gophers შეიძლება იყოს მიძინებული ორ თვეზე მეტია, გარეშე საჭიროება წყალი, და არ სვამს წყალს camel at გადასვლები მეშვეობით უდაბნოში 10-12 დღის განმავლობაში.

სამშენებლო ლიპიდების ფუნქცია იმაში მდგომარეობს, რომ ისინი საქართველოს განუყოფელი ნაწილი საკანში გარსის, ისევე, როგორც ნაწილი შეეხო. დამცავი ფუნქცია ლიპიდებს იმაში, რომ ცხიმის ფენის ქვეშ კანის გარშემო თირკმელებში და სხვა შინაგანი ორგანოების დაცულია მექანიკური დაზიანება. კონკრეტული თბოიზოლაცია ფუნქცია არის დამახასიათებელი ცხოველების დიდი ხნის ყოფნის წყალი whales, ბეჭდები, ბეწვის ბეჭდების. სქელი კანქვეშა ცხიმოვან ფენას, მაგალითად, ლურჯი ვეშაპი არის 0.5 მ, ის იცავს ცხოველთა ჰიპოთერმია.

მნიშვნელობა ჟანგბადის უჯრედულ მეტაბოლიზმს

აერობული ორგანიზმების, რომელიც მოიცავს აბსოლუტური უმრავლესობა ცხოველთა, მცენარეთა და კაცი, გამოყენებით ატმოსფერული ჟანგბადის ენერგიის გაცვლა რეაქცია მიმავალი გახლეჩის ორგანული ნივთიერებები და გამოყოფის გარკვეული რაოდენობის ენერგია დაგროვდა სახით მოლეკულების adenosine triphosphate.

ამდენად, სრული დაჟანგვის ერთი mole გლუკოზის რომ ხდება მიტოქონდრიების cristae, 2800 კჯ ენერგია გამოიყოფა, რომელიც 1596 კჯ (55%) ინახება სახით ATP მოლეკულების შემცველი მაკროერგულ კავშირი. ამდენად, ძირითადი ფუნქცია ჟანგბადის საკანში - განხორციელების აერობული სუნთქვის, რომელიც ეფუძნება ჯგუფის ფერმენტული რეაქციების ე.წ. სასუნთქი ჯაჭვის ხდება organelles - mitochondria. In prokaryotic ორგანიზმების - phototrophic ბაქტერიები და cyanobacteria - ჟანგვის ნუტრიენტები ხდება გავლენის ქვეშ ჟანგბადის აღწევს უჯრედების შიდა protuberances პლაზმური მემბრანის.

ჩვენ გვყავს ქიმიური ორგანიზაციის საკნები უკვე შესწავლილი, ისევე როგორც პროცესების ცილის სინთეზს და ჟანგბადის ფუნქცია ფიჭური ენერგეტიკული ცვლის.