Жасушаларының химиялық ұйымдастыру: органикалық заттар, макро- және микроэлементтер

19 ғасырдың соңында ол биохимия деп аталатын биология филиалы құрылды. Ол тірі жасушалардың химиялық құрамын зерттеу болып табылады. ғылымның негізгі міндеті - метаболизм және энергетика ерекшеліктерін білуі, өсімдіктер мен жануарлар жасушаларының қызметін реттейтін.

жасушаларының химиялық құрамы тұжырымдамасы

жасушаларының ғалымдар химиялық ұйымның ауқымды зерттеулердің нәтижесінде зерттелген және тірі заттар 85-тен астам химиялық элементтердің тұрады деп анықталды. басқалары нақты болып табылады және белгілі бір түрлерінің орын алуы, ал мен олардың кейбіреулері, барлық дерлік организмдер үшін қажет. жеткілікті аз мөлшерде микроорганизмдер, өсімдіктер мен жануарлар клеткаларының осы химиялық элементтердің Үшінші топ. ұяшықтың химиялық элементтер минералды тұз және су түзіледі, оның катиондары мен аниондардың түрінде жиі болып табылады және органикалық көміртегі қосылыстары синтезделеді: көмірсулар, белоктар, липидтер.

органогенными элементтері

Биохимия, бұл көміртегі, сутегі, оттегі және азот қамтиды. Олардың жиынтығы оған осы басқа химиялық элементтердің 88 97% дейін ұяшықта болып табылады. Әсіресе маңызды көміртек болып табылады. жасушаларының құрамына Барлық органикалық заттар, оның құрамы атомдарының көміртегі бар молекулалардың тұрады. Олар (тармақталған және тармақталмаған) тізбек, сондай-ақ циклдары қалыптастыру өзара мүмкін. Бұл қабілеті көміртек атомдары ұялы цитоплазмасында және органеллалар енгізілген органикалық заттардың жарқын әртүрлілігін негізінде жатыр.

- нуклеотид аудару РНК, рибосомалық РНҚ және РНК, сондай-ақ тегін мономерлер: Мысалы, ұяшықтың ішкі мазмұнын РНК еритін олигосахариды, гидрофильді белоктар, липидтер, әр түрлі тұрады. Мұндай химиялық құрамы бар бар Жасуша ядросының. Ол сондай-ақ дезоксирибонуклеин қышқылының молекуласы, хромосомалар бір бөлігін қамтиды. Жоғарыда қосылыстардың барлық азот, оттегі, сутегі бар көміртегі, оның құрамы атомдарының бар. гиалоплазмадан және органеллалар: ұяшықтың химиялық ұйымдастыру ұялы құрылымдарын құрайды биогенді элементтердің мазмұнына байланысты, өйткені Бұл, олардың белгілі бір маңызы бар дәлелі болып табылады.

Химиялық және олардың мағынасы

Химиялық организмдердің әр түрлі жасушалар, сондай-ақ өте жиі кездеседі элементтері, биохимия химиялық деп аталады. 1,9% - ұяшықта Олардың мазмұны 1,2% құрайды. макроэлементтерге ұяшықтарды қамтиды: фосфор, калий, хлор, күкірт, магний, кальций, темір және натрий. Олардың барлығы маңызды функцияларды және әр түрлі жасуша органеллаларының бөлігі болып табылады. гемоглобин, оттегі (ол oxyhaemoglobin деп аталады, бұл жағдайда), көміртек диоксиді (karbogemoglobin) немесе көміртегі диоксиді (карбоксигемоглобина) жүзеге асырады - Осылайша, қара ион қан ақуыз бар.

деп аталатын натрий-калий сорғы: Натрий иондары жасушааралық көлік маңызды нысанын қамтамасыз етеді. Олар сондай-ақ интерстициалды сұйықтыққа және қан плазмасының бөлігі болып табылады. хлорофилл молекуласының осы магний иондары (photopigment Жоғары өсімдіктердің) және фотосинтез процесіне қатысатын, сондай-ақ нысаны реакция жарық энергиясын деп қақпан фотонды орталықтары.

Кальций иондары талшықтарының бойымен жүйке импульсінің, жүргізуді қамтамасыз етеді және остеоцитами негізгі құрамдас бөлігі болып табылады - сүйек жасушалары. Кальций қосылыстары, олардың снарядтар кальций карбонаты тұрады әлемдік омыртқасыз жануарлардың кең тараған болып табылады.

Хлорид иондарының жасуша мембрана қайта зарядтау қатысады және нейрон ынталандыру электр сигнал пайда болуын қамтамасыз етеді.

күкірт атомдары туған ақуыз бөлігі болып табылады және сол арқылы түйіршікті ақуыз молекуласын қалыптастыру, олардың үшіншілік құрылымы «тігін» полипептидтік тізбек, себеп.

Калий иондарының жасуша мембрана арқылы заттардың көлік қатысады. фосфор атомдары сияқты аденозин үшфосфаты осы маңызды энергия сыйымды заттардың бір бөлігі болып табылады, және негізгі заттар жасуша тұқым қуалаушылық болып табылады дезоксирибонуклеин және рибонуклеиновой қышқылдар молекулалардың маңызды құрамдас бөлігі болып табылады.

ұялы метаболизм Trace функциясы

жасушаларында кем 0,1% құрайтын 50-ге жуық химиялық элементтер, микроэлементтер деп аталады. Бұл мырыш, молибден, йод, мыс, кобальт, фтордан қамтиды. төмен қызмет көрсету, олар көптеген биологиялық белсенді заттардың бір бөлігі ретінде, өте маңызды функциясын орындайды.

Мысалы, мырыш атомдары инсулин молекуласының (қандағы глюкоза деңгейін реттейтін асқазан гормон) болып табылады, йод Қалқанша безінің гормондары құрылтай болып табылады - тироксин және трийодтиронин ағзадағы зат алмасудың деңгейін бақылау. гемопоэз тартылған темір иондарының (омыртқалы сүйек кемігін эритроциттердің, тромбоциттер және ақ қан клеткаларының түзілуі) бірге Мыс. Мыс иондарының омыртқасыздар, осындай су жануарларының қан қазіргі hemocyanin пигменттер, енгізілген. Сондықтан, олардың гемолимфе көк түсі.

қорғасын, алтын, бром, күміс сияқты ұялы осындай химиялық элементтердің көп аз мазмұны. Олар ultromikroelementami және өсімдіктер мен жануарлар жасушаларының бөлігі деп аталады. Мысалы, химиялық талдау жүгері бізтұмсық алтын иондар анықталды. Мұндай Sargassum, Ламинария, Fucus ретінде қоңыр және қызыл балдырлар Слоевища енгізілген ұяшықтар саны көп, бром атомдары.

бұрын осы мысалдар мен фактілер Барлық жасушалардың қалай өзара байланысты химиялық құрамы, функциясын және құрылымын түсіндіру. Төмендегі кестеде тірі ағзалардың жасушаларында түрлі химиялық элементтердің мазмұнын көрсетеді.

Органикалық қосылыстардың жалпы сипаттамасы

жасуша массасының 50% астамы тиесілі көміртегі атомы, тәуелді белгілі бір жолмен организмдердің әр түрлі топтарының жасушаларының химиялық қасиеттері. Іс жүзінде барлық құрғақ ұялы мәселе күрделі құрылымын және жоғары молекулалық салмағы бар көмірсулар, белоктар, нуклеин қышқылдары және липидтер, ұсынылған. Мұндай молекулалар макромолекулалар (полимерлер) деп аталады және қарапайым элементтерін тұрады - мономерлер. Белоктық заттар өте маңызды рөл атқарады және төменде келтірілген функцияларды түрлі, орындайды.

Жасушада ақуыз рөлі

тірі клеткалар кіретін қосылыстар биохимиялық талдау, сияқты тиіндер органикалық заттардың жоғары мазмұнын растайды. Бұл факт логикалық түсініктеме бар: ақуыздар функцияларын түрлі орындауға және ұялы өмірдің барлық аспектілеріне қатысады.

лимфоциттердің өндірілетін антиденелер - Мысалы, белок қорғаныш функциясы антиденелердің қалыптастыру болып табылады. Мұндай тромбин, фибрин және tromboblastin сияқты қорғаныш ақуыздары қанның ұюын қамтамасыз ету және жарақаттарға жəне оның жоғалуына жол бермеу. антигендер - ұяшықтың кешенді құрамы шетелдік қосылыстар тануға мүмкіндік бар жасуша мембраналық ақуыздардың кіреді. Олар конфигурациясын өзгертуге және әлеуетті қауіптер (дабыл функциясы) ұяшықты есеп.

Кейбір белоктар реттеушілік функциясын бар және осындай гипоталамус өндірілген окситоцина, гипофиздің қорғалған ретінде гормондар болып табылады. қанға оған сүйене отырып, окситоцин оның кемитінін тудыратын, жатырдың бұлшық қабырғаға әрекет. вазопрессин ақуыз, сондай-ақ қан қысымын бақылау арқылы реттеушілік функциясын атқарады.

бұлшық ет жасушалары бұлшықет тінінің моторлы функциясын тудырады, ол, актин және миозина шөгілетін қабілетті. белоктар үшін, типтік және трофикалық функция, дамыту үшін қоректік элемент ретінде пайдаланылатын, мысалы, альбумин эмбрион. Мұндай гемоглобин және hemocyanin сияқты әртүрлі организмдердің Қан ақуыздар, оттегі молекулаларының беріледі - көлік функциясын жұмыс істейді. көп энергия сияқты көмірсулар мен липидтердің сияқты заттарды тұтынатын болса, толық пайдаланылатын, ұялы ақуыздарды сынған басталады. Осы материалдың 17 бір граммы энергиясын 2 кДж береді. Белоктардың ең маңызды функцияларының бірі каталитикалық (белоктар, ферменттер цитоплазмалық бөліктеріне химиялық реакцияларды тездету) болып табылады. Жоғарыда айтылғандардың негізінде, біз ақуыздар өте маңызды функциялар мен жануарлар ұяшықтың қажетті бөлігі бірқатар бар екенін көрдік.

ақуыз биосинтезі

Мұндай рибосомалардың ретінде органеллалар арқылы цитоплазмасында кездеседі ұяшыққа ақуыз синтезі, процесін қарастырайық. Рибосома кальций иондарының қатысуымен арнайы ферменттердің белсенділігінің арқасында, полисомалар үшін біріктіреді. ұяшықта рибосомалардың негізгі функциялары - транскрипциясы үрдісін бастамас белок молекулаларының синтезі. оның нәтижесінде полисомалар қойылатын мРНҚ молекулаларын, синтезделеді. Хабар жүргiзудiң - Содан кейін екінші сот процесі басталады. амин қышқылдары жиырма түрлі түрлеріне Көлік РНК байластыру және полисомалар оларды алып, және ұяшықтағы рибосомалардың функциясы бастап - Полипептидов синтез, осы органеллалардың тРНК-ның бар кешендер қалыптастыру, және амин қышқылы молекуласының ақуыз макромолекулы қалыптастыру пептидтік облигациялар бірге байланысты.

метаболизм су рөлі

Цитологиялық зерттеулер ұялы құрылымы және біз зерттеп, оның құрамы, 70% су орташа, және көптеген жануарлар, өмір су жолын жетекші (мысалы, coelenterates) оның мазмұны 97-98% жетеді фактіні растады. жасушалардың осы химиялық ұйымдастыру ескере (еритін қабілетті) гидрофильді және мыналарды қамтиды гидрофобты (су-бездіретін) материал. әмбебап полярлық еріткіш ретінде, су шешуші рөл атқарады және функциясын, сонымен қатар жасушалардың өте құрылымында ғана емес тікелей әсер етеді. Төмендегі кестеде тірі организмдердің жасушаларының әр түрлі су мазмұнын көрсетеді.

ұяшықта көмірсулардың функциясы

Біз Жоғарыда түсіндірілгендей, маңызды органикалық химикаттар үшін - полимерлер - Сондай-ақ, көмірсулар бар. Бұл полисахаридтер, олигосахариды және Моносахаридтерге қамтиды. гликолипидтердің және гликопротеины, жасуша мембранасының және nadmembrannye құрылымын салынып, мысалы гликокаликс - Көмірсулар неғұрлым күрделі жүйелердің бір бөлігі болып табылады.

Сонымен қатар көмірсулар көміртек сутегі және оксигенация атомы кіреді, және кейбір полисахаридтер көп азот, күкірт және фосфор бар. Көптеген өсімдіктер көмірсулардың жасушалары: Картоп түйіндер тұқым және 70% жеміс көмірсу мазмұны дейін 90% дейін крахмал бар, мен жануарлар клеткасын гликоген, хитин және trehalose сияқты қосылыстар түрінде кездеседі.

Қарапайым қант (моносахаридов) жалпы формуласы CnH2nOn бар және tetroses, triose, Пентозға және Гексозных бөлінеді. соңғы екі тірі организмдердің жасушаларының ең көп таралған болып табылады, мысалы, рибоза және дезоксирибоза нуклеин қышқылдарының бір бөлігі болып табылады, және глюкоза мен фруктоза меңгеру және таралуының реакциялар қатысады. Олигосахариды жиі өсімдік жасушаларында табылды: сахароза қант қызылшасы және қант қамысы жасушаларының сақталады, caryopses қамтылған мальтоза бидай және арпа өнген.

Дисахаридтерге тәтті дәмі бар және суда оңай еритін болып табылады. Полисахариды, биополимерлердің крахмал, целлюлоза, гликоген және laminarin негізінен тұрады жатыр. құрылымдық нысандары полисахариды хитин қамтиды. ұяшықта көмірсулардың негізгі функциясы - энергия. глюкоза гидролиз реакциясы және энергия алмасуы жарылған Полисахаридтердің нәтижесінде, және ол содан кейін көмірқышқыл газы мен суға дейін тотығады. Нәтижесінде, глюкоза релиздерін бір грамм 17,6 энергиясын кДж, және крахмал және гликоген қоры, шын мәнінде ұялы энергетикалық су қоймасы болып табылады.

Гликоген көкөніс крахмал, бұлшық ет және бауыр жасушаларының негізінен сақтауға - түйнектер, баданалар, тамыры, тұқым және членистоногие, мұндай өрмекші, жәндіктер мен шаян сияқты, энергиямен жабдықтау басты рөл бар олигосахариды trehalose атқарады.

Көмірсулар, аноксические Резервуарларды нашарлауы қабілеті Липидтердің және белоктар ерекшеленеді. Бұл, мысалы, анаэробты бактериялар, және гельминттер ретінде оттегі тапшылығы немесе болмаған жағдайында, тұратын организмдер үшін өте маңызды болып табылады, - адам мен жануарлардың паразиттер.

құрылыс (құрылымдық) - ұяшықта көмірсулардың басқа функциясы бар. Ол бұл заттар жасушалар құрылымдарды қолдау табылатындығында. Мысалы, целлюлоза өсімдіктердің жасуша қабырғасының бір бөлігі болып табылады, хитин сыртқы қаңқасы және көптеген омыртқасыз саңырауқұлақ жасушаларында кездеседі, Липидтердің және белоктар молекулалар бірге olisaharidy қалыптастырады гликокаликс қалыптастыру - nadmembranny кешенін. Ол адгезиясы, қамтамасыз - бір, жиналмай жануар жасушаларының арасында, тіндердің қалыптастыруға әкеледі.

Липидтер: құрылымы мен функциясы

гидрофобты Осы органикалық заттар, (суда ерімейтін) яғни ацетон немесе хлороформ сияқты Неполярных еріткіштерді, жасуша алынған, алып тастауға болады. ұяшықта липидтердің функциясы олар тиесілі үш топқа қандай байланысты: майлар, балауыз немесе стероидам. Майлар жасушаларының барлық түрлері ең көп таралған болып табылады.

Жануарлар майлы тері тінінің оларды жинақтауға, жүйке тінінің түрінде май құрамында миелинді қабықшаның нервтердің. май органда - Ол сондай-ақ бүйрек, бауыр, жәндіктер жиналады. Сұйық май - май - көптеген өсімдіктердің тұқымын табылған: қарағай, жержаңғақ, күнбағыс, зәйтүн. жасушаларында липидті құрамы (майлы тіндердің) 5-тен 90% -ға дейін ауытқиды.

олар май қышқылдарының қалдықтары молекулалардың жоқ, бұл стероидтар және балауыздар майлар айырмашылығы. Сондықтан, стероидтар - бұл дене және тестостерон компоненттері болып табылады жыныстық пісіп қозғайтын, гормондар бүйрек үсті безінің қыртысының ғой. Олар сондай-ақ дәрумендер (мысалы, дәрумені D) бір бөлігі болып табылады.

ұяшықта липидтердің негізгі функциясы - энергетика, құрылыс және қорғау болып табылады. басқа органикалық заттардың әлдеқайда көп - - белоктардың, көмірсулардың бірінші салдарынан бөлшектемей майдың 1 грамм энергия 38,9 кДж береді фактісі болып табылады. Сонымен қатар, май 1г тотығу ол дерлік 1.1 C тұр. су. сусыз ұзақ уақыт болуы мүмкін, кейбір жануарлар сіздің ағзадағы май қоры бар, сол себепті. Мысалы, саршұнақтарды су қажетінсіз, екі айдан астам бойы әрекетсіз болуы мүмкін, және 10-12 күн шөл арқылы өту кезінде су түйені ішу емес.

Липидтердің функциясы құрылысы олар ажырамас жасуша мембраналарының құрамына, сондай-ақ жүйке бөлігі болып табылады табылатындығында. липидтердің қорғаныш функциясы бүйрек айналасындағы тері және басқа да ішкі органдардың астында май қабаты механикалық жарақат оларды қорғайды, бұл шын мәнінде тұрады. Нақты жылу оқшаулау функциясы суға болып ұзақ уақыт бойы жануарлардың тән: киттер, итбалық, аң нығыздалуы. Қалың майлы тері қабаты, мысалы, көк кит ол гипотермия малды қорғайды, 0,5 м.

ұялы метаболизм мән Оттегі

Органикалық заттардың бөлшектемей және аденозин үшфосфаты молекулаларының түрінде жинақталған энергия белгілі бір соманы бөлу жетекші энергетикалық алмасу реакцияларының үшін атмосфералық оттегі пайдалана жануарлар басым көпшілігі кіреді аэробты организмдер, өсімдіктер және адам.

Осылайша, митохондриялық кристалдарда пайда болатын бір гольдік глюкозаның толық тотығуымен 2800 кДж энергиясы босатылады, оның ішінде 1596 кДж (55%) макроэнергетикалық байланыстары бар ATP молекулалары түрінде сақталады. Осылайша, клеткаға оттегінің басты функциясы - митохондрияларда жасушалық органеллаларда кездесетін тыныс алу тізбегінің ферментативті реакцияларына негізделген аэробтық тыныс алуды енгізу. Прокариотикалық организмдерде - фототофикалық бактериялар мен цианобактериялар - қоректік заттардың тотығуы жасушадағы плазма мембраналарының ішкі ағымдарына еніп, оттегі әсерінен өтеді.

Біз клеткалардың химиялық ұйымдастырылуын зерттеп, ақуыз биосинтезі және жасушалық энергия алмасуындағы оттегі функциясын зерттедік.