Kemična sestava celic

Celica - Osnovna enota življenja na Zemlji. . . Unicolični organizmi so obstoječe celice ločeno drug od drugega. Telo vseh večceličnih - živali in rastlin - zgrajene iz več ali manj celic, ki so nekakšne bloke, ki sestavljajo kompleksen organizem. Ne glede na to, ali je celica celosten življenjski sistem - ločen organizem ali je le del njega, je opremljen z vrsto funkcij in lastnosti, ki so skupne vsem celicam.

Kemična sestava celic

V celicah je bilo ugotovljenih približno 60 elementov periodičnega MendelEV periodičnega, ki ga najdemo v neživi naravi. To je eden od dokazov skupnosti živih in neživih narave. V živih organizmih najpogostejši vodik, kisik, Carbon in dušik, ki predstavljajo približno 98% mase celic. . Ti štirje elementi so sposobni oblikovati zelo močne kovalentne vezi z združevanjem elektronov, ki pripadajo dva atoma. Kovalentno povezani atomi ogljika lahko tvorijo okvirje neštetih različnih organskih molekul. Ker ogljikovi atomi zlahka tvorijo kovalentne vezi s kisikom, vodikom, dušikom, kot tudi z žveplom, organskimi molekulami dosežejo izjemno kompleksnost in vrsto strukture.

Poleg štirih glavnih elementov v celici v opaznih količinah (10^y in 100^y Obrestne odstotke) so vsebovane Iron, kalij, natrijev, kalcij, Magnezij, Klor, fosfor in Žveplo. Vsi drugi elementi (cink, baker, jod, fluor, Cobalt, mangan in itd.) so v kletki v zelo majhnih količinah in se zato imenujejo elementi v sledovih.

. Anorganske spojine vključujejo vodo, mineralne soli, ogljikov dioksid, kislina in baza. Organske povezave so Beljakovine, nukleinska kislina, ogljikove hidrate, Maščobe (lipidi) in Lipoidi.

Nekateri beljakovini vsebujejo Žveplo. Del nukleinskih kislin fosfor. Molekula hemoglobina vključuje Iron, Magnezij sodeluje pri izgradnji molekule Klorofil. Mikroelements, kljub izjemno nizkim vsebinam v živih organizmih, igrajo pomembno vlogo v procesih življenja. Jod Vključeni v hormon ščitnice - tiroksin, Cobalt - v sestavi vitamina v₁₂ cink. V nekaterih ribah je kraj železa v molekulah pigmentov, ki nosijo kisik, ki zavzema baker.

Anorganske snovi

Voda

N_2.TO - najpogostejša povezava v živih organizmih. Njegova vsebina v različnih celicah niha v precej širokih mejah: od 10% v sklenini zob do 98% v telesu meduze, vendar je približno 80% telesne teže. Izjemno pomembna vloga vode pri zagotavljanju procesov življenja je posledica fizikalno-kemijskih lastnosti. Polarnost molekul in sposobnost oblikovanja vodikovih vezi, da vodo z dobrim topilom za ogromno količino snovi. Večina kemijskih reakcij se pojavi v celici, se lahko pojavi le v vodni raztopini. Voda sodeluje v številnih kemijskih transformacijah.

Skupno število vodikovih vezi med vodnimi molekulami se razlikuje glede na T°. S T° . Ko se preklopite na plinasto stanje, se vse vodikove vezi uničijo. To pojasnjuje visoko specifično toplotno zmogljivost vode. S spremembo T ° zunanjega okolja, voda absorbira ali izpostavlja toploto zaradi odmora ali nove tvorbe vodikovih vezi. Na ta način nihanja t ° v celicah je manjša kot v okolju. Visoka toplota izhlapevanja je podlaga za učinkovit mehanizem prenosa toplote v rastlinah in živalih.

Voda kot topilo sodeluje pri pojavih osmoze, ki igra pomembno vlogo v življenju telesne celice. Osmoza se imenuje penetracija topil molekul skozi polprepustno membrano v raztopino katere koli snovi. Podipermerniki se imenujejo membrane, ki preskočijo topila molekule, vendar manjkajo molekule (ali ioni) raztopljene snovi. Zato je osmoza enostranska difuzija vodnih molekul v smeri raztopine.

Mineralne soli

Večina anorganskih B-in celic je v obliki soli v disociiranem ali v trdnem stanju. Koncentracija kationov in anionov v celici in v okolju, ki jo obdaja. Celica vsebuje precej veliko in veliko na. V zunajceličnem mediju, na primer, v krvni plazmi, v morski vodi, nasprotno, veliko natrija in malega kalija. Krmiljenje celice je odvisno od razmerja koncentracij na ionov⁺, K⁺, Ca^2.T+, Mg^2.T+. V tkivih multicelularnih živali, K je del večcelične snovi, ki zagotavlja sklopko celic in njihovo naročeno lokacijo. Osmotski tlak v celici in njenih puferskih lastnostih so odvisni od koncentracije soli. BuffOff je sposobnost celice, da ohrani šibko znano reakcijo njegove vsebine na stalni ravni. Pufernost v celici je večinoma zagotovljena z ioni_2.TRo_{4. 4} in NRA_{4. 4}^2.T-. V zunajceličnih tekočinah in v krvi se igra blažilnika_2.TTako₃ in nso₃^-. Ioni h in hidroksidnih ionov (on^-), tako da je reakcija v celici zunajceličnih tekočin praktično ni spremenjena. Netopne mineralne soli (na primer, fosforja CA) zagotavlja moč kostnega vretenčarja in servine mehkužcev.

Celice organskih celic

Beljakovine

Med organskimi snovmi so celice beljakovin na prvem mestu v številu (10 - 12% skupne mase celice) in vrednost. . in zgoraj) katerih monomeri so aminokisline. Živi organizmi uporabljajo 20 aminokislin, čeprav je veliko več. Sestava aminokisline vključuje amino skupino (-NH_2.T. . Odnos med amino skupino ene aminokisline in karboksilom je še en imenovan peptid. Beljakovine so polipeptidi, ki vsebujejo več deset in stotine aminokislin. Molekule različnih beljakovin se med seboj razlikujejo z molekulsko maso, številko, sestavo aminokislin in zaporedje njihove lokacije v polipeptidni verigi. Jasno je, da se beljakovine razlikujejo po veliki raznolikosti, njihovo število vseh vrst živih organizmov se ocenjuje s številom 10^deset - TEN¹².

Veriga aminokislinskih enot, povezanih s kovalentnimi peptidnimi obveznicami v določenem zaporedju, se imenuje primarna beljakovinska struktura. . To je posledica dejstva, da je v naravnem beljakovinah, polipeptidna veriga na določen način, odvisno od kemijske strukture aminokislin, vključenih v njegovo sestavo.

Sprva se polipeptidna veriga spremeni v spiralo. Obstaja privlačnost med atomi sosednjih zavojev in oblikovane vodikove vezi, zlasti med NH- in skupinami, ki se nahajajo na sosednjih zavojih. Aminokislinska veriga, zvit v obliki spiralnih tvori sekundarne beljakovinske strukture. Zaradi nadaljnje polaganja spirala se pojavi konfiguracija, specifična za vsak protein, imenovana terciarna struktura. Terciarna struktura je posledica delovanja sil sklopke med hidrofobnimi radikali, ki so na voljo v nekaterih aminokislinah, in kovalentne vezi med skupinami cistein aminokislin SH (S-S-komunikacija). Število aminokislin s hidrofobnimi radikali in cisteinom, kot tudi naročilo njihove lokacije v polipeptidni verigi, so specifični za vsak protein. Posledično so posebnosti strukture terciarne beljakovinske strukture določene s svojo primarno strukturo. Biološka aktivnost proteina kaže samo v obliki terciarne strukture. Zato lahko zamenjava celo ene aminokisline v polipeptidni verigi povzroči spremembo konfiguracije beljakovin in zmanjša ali izguba njegove biološke aktivnosti.

. Torej, hemoglobin je kompleks štirih molekul in samo v takem obrazcu lahko pritrdi in prevaža. Takšni agregati so četrtletna beljakovinska struktura. V smislu njegove sestave so beljakovine razdeljene na dva glavna razreda - preprosta in kompleksna. Enostavne beljakovine so sestavljene samo iz nukleinskih kislin aminokislin (nukleotidov), lipidov (lipoproteinov), ie (metaloprotidi), p (fosfoproprepraidi).

Funkcije proteinov v celici so izjemno raznolika. Ena od najpomembnejših - gradbena funkcija: Beljakovine so vključene v tvorbo vseh celičnih membran in celic celice, kot tudi znotrajcelične strukture. Encimatska (katalitska) vloga beljakovin je izjemno pomembna. Encimi pospešujejo kemijske reakcije, ki se pojavijo v celici, v 10^ki in 100ⁿ Million Times. Motorna funkcija zagotavlja posebne pogodbene proteine. Ti proteini so vključeni v vse vrste gibanj, na katere so celice in organizmi sposobni: utripanje cilije in pretepanje okusov iz najpreprostejše, okrajšave mišic pri živalih, gibanje listov v rastlinah itd. Transportna funkcija proteinov je pritrditi kemične elemente (npr. Hemoglobin) ali biološko aktivne snovi (hormoni) in jih prenesti v tkiva in telesa. Zaščitna funkcija je izražena v obliki razvoja posebnih proteinov, imenovanih protitelesa, kot odgovor na penetracijo v telo tujih beljakovin ali celic. Protitelesa vezajo in nevtralizirajo tuje snovi. . S polnim delitvijo 1G. Beljakovine izstopajo 17,6 kJ (~ 4.2 kcal).

Ogljikove hidrate

Ogljikovi hidrati ali saharidi - organske snovi s splošno formulo (CH_2.TO)_N. . Zato so bile te snovi imenovane ogljikove hidrate. V živi kletki so ogljikovi hidrati v količinah, ki ne presegajo 1-2, včasih 5% (v jetrih, v mišicah). Najbogatejši v ogljikovih hidratih rastlinske celice, kjer njihova vsebina v nekaterih primerih doseže 90% mase suhe snovi (semena, gomolji krompirja itd.D.).

Ogljikovi hidrati so preprosti in kompleksni. Enostavni ogljikovi hidrati se imenujejo monosaharidi. . Od šestih ogljikovih monosaharidov - heksoza - glukoza, fruktoza in galaktoza imajo najpomembnejši pomen. Glukoza je vsebovana v krvi (0,1-0,12%). Ribozna in deoksiriboza Pentoses so del nukleinskih kislin in ATP. Če sta dva monosaharida združila v eni molekuli, se taka povezava imenuje disaharida. Živilski sladkor, pridobljen iz trsa ali sladkorne pese, je sestavljen iz ene molekule glukoze in ene fruktoze molekule, mlečni sladkor - iz glukoze in galaktoze.

Kompleksni ogljikovi hidrati, ki jih sestavljajo številni monosaharidi, se imenujejo polisaharidi. . . Celuloza tvori stene rastlinskih celic. Prefinjeni polisaharid Chitin služi kot glavni konstrukcijski sestavni del zunanjega okostja artropodov. Gradbena funkcija zdravila Chitin izvaja gobe. Ogljikovi hidrati igrajo vlogo glavnega vira energije v celici. V procesu oksidacije 1 g. Ogljikovi hidrati, ki so jih sprožili 17,6 kJ (~ 4.2 kcal). Škrob v rastlinah in glikogen pri živalih se deponira v celicah in služijo kot energetski rezervat.

Nukleinska kislina

Vrednost nukleinskih kislin v celici je zelo velika. Značilnosti njihove kemijske strukture zagotavljajo možnost skladiščenja, prenosa in prenosa z dedoljivostjo otroških celic informacij o strukturi molekul beljakovin, ki se sintetizirajo v vsakem tkivi na določeni fazi posameznega razvoja. Ker je večina lastnosti in znakov celic posledica beljakovin, je jasno, da je stabilnost nukleinskih kislin najpomembnejši pogoj za normalno življenje celic in celih organizmov. . Študija strukture nukleinskih kislin je izjemno pomembna za razumevanje dediščine značilnosti organizmov in vzorcev delovanja, tako posameznih celic in celičnih sistemov - tkiv in organov.

Obstajata 2 vrsta nukleinskih kislin - DNA in RNA. DNA - Polimer, sestavljen iz dveh nukleotidnih spiralcev, zapornikov, tako da se oblikuje dvojna spirala. DNA molekule monomeri so nukleotidi, ki sestoji iz baze dušika (adenina, thymine, guanin ali citozin), ogljikovih hidratov (dexyribose) in preostanek fosforne kisline. .

Nukleotidi so med seboj povezani, ne po naključju, temveč selektivno. Sposobnost izvedenega adenina z Thime in Gvaninom s citozinom se imenuje komplementarna. Dopolnilno interakcijo nekaterih nukleotidov je razloženo s posebnostjo prostorske ureditve atomov v njihovih molekulah, ki jim omogočajo, da zaprejo in oblikujejo n-vezi. V polinukleotidni verigi so sosednji nukleotidi med seboj povezani s sladkorjem (dexyribose) in ostankom fosforne kisline. . Nitrogene baze treh nukleotidov so enake kot del DNA (A, G, C) - četrti - Uracil (Y) je prisoten v molekuli RNA namesto Tirina. RNA nukleotidi se razlikujejo od nukleotidov DNA in na strukturi ogljikovih hidratov, vključenih v njihovo sestavo (riboza namesto disoksiriboze).

V verigi RNA je nukleotidov združeno z oblikovanjem kovalentnih vezi med ribozo ene nukleotida in ostankov fosforne kisline drugega. Struktura se razlikuje dve verigi RNA. Dva veriga RNAS sta imetniki genetskih informacij v številnih virusih, t.E. Opravljajo funkcije kromosomov. Ena veriga RNA prenese informacije o strukturi beljakovin iz kromosoma do kraja njihove sinteze in sodelujejo pri sintezi beljakovin.

Obstaja več vrst ene verige RNA. Njihova imena so posledica funkcije ali lokacije v celici. Večina citoplazme RNA (do 80-90%) je ribosomska RNA (RRNA), vsebovana v ribosomih. Molekule RRNA so razmeroma majhne in vsebujejo povprečno 10 nukleotidov. Druga vrsta RNA (IRNN), ki nosijo informacije o zaporedju aminokislin v beljakovinah, ki se sintetizirajo na ribosome. Velikost teh RNA je odvisna od dolžine odseka DNA, na katerem so bili sintetizirani. Transport RNA opravlja več funkcij. Dostavijo aminokisline na mesto sinteze beljakovin, "prepoznajo" (na načelu dopolnjevanja) Triplet in RNA, ki ustreza prenosni aminokislini, izvedejo natančno orientacijo aminokisline na ribosomu.

Maščobe in lipidi

Maščobe so spojine mastne visoke molekulske uteži in trakatomični alkohol glicerin. Maščobe se ne raztopijo v vodi - so hidrofobne. V kletki so vedno druge kompleksne hidrofobne maščobne snovi, imenovane lipoidi.Ena od glavnih funkcij maščob je energija. Med delitvijo 1 g. Maščobe do S_2.T in N_2.TO veliko količino energije je izvzeto - 38,9 kJ (~ 9.3 kcal). Vsebnost maščobe v celičnih območjih v območju od 5 do 15% mase suhe snovi. V celicah živahnega tkiva se količina maščobe poveča na 90%. Glavna funkcija maščob v živali (in delno - zelenjava) World - Stocking.

S polno oksidacijo 1 g maščobe (do ogljikovega dioksida in vode) se odlikuje približno 9 kcal energije. . Ko je oksidacija (v telesu), 1 g beljakovin ali ogljikovih hidratov dodeljena le približno 4 kcal / g. V različnih vodnih organizmih - od enolingarskih diatomov alg do ogromnih morskih psov - maščobe išče "float", ki zmanjšuje povprečno gostoto telesa. Gostota živalske maščobe je približno 0,91-0,95 g / cm3. Gostota kosti vretenčarjev blizu 1,7-1.8 g / cm3 in povprečna gostota večine drugih tkiv je blizu 1 g / cm3. Jasno je, da maščoba potrebujejo precej veliko za "uravnoteženje" težkega okostja.

Maščobe in lipidi izvajajo funkcijo gradnje: so del celičnih membran. Zaradi slabe toplotne prevodnosti maščobe je sposobna varovati funkcijo. . Oblikovanje nekaterih lipoidov pred sintezo številnih hormonov. Zato so te snovi neločljivo povezane s funkcijo regulacije presnovnih procesov.