A kémiai szervezése sejtek: szerves anyagok, makro- és mikroelemek

A késő 19. században kialakult egy ága a biológia nevű biokémia. Tanul a kémiai összetétele az élő sejtek. A fő feladata a tudomány - a tudás sajátossága anyagcsere és energia szabályozó életfunkciók a növényi és állati sejtekben.

A koncepció a kémiai összetétele a sejtek

Ennek eredményeként a kiterjedt kutatás a tudósok kémiai szervezete sejtek vizsgálták, és megállapították, hogy az élő dolgok, amely több mint 85 kémiai elemek. És némelyik szükséges szinte minden élőlényre, míg mások specifikus és előfordul egyes fajok. A harmadik csoport a kémiai elemek jelen a sejtekben a mikroorganizmusok, növények és állatok elegendően kis mennyiségben. Kémiai elemek a sejt gyakran formájában kationok és anionok, amelyből az ásványi só és víz képződik, és a szerves szén vegyületeket szintetizáljuk: szénhidrátok, fehérjék, lipidek.

szerv-elemek

Biochemistry, ezek közé tartoznak a szén, hidrogén, oxigén és nitrogén. A készlet egy sejtben a 88-97% a más kémiai elemek jelen benne. Különösen fontos a szén. Az összes szerves anyagot a készítményben a sejtek olyan molekulákból áll, amely szenet összetételében atomok. Ezek összekapcsolhatók egy láncot (elágazó és el nem ágazó), valamint a ciklusok. Ez a képesség szénatomok alapját feltűnő sokfélesége szerves anyagok tartalmazza a sejt citoplazmájában és az organellumok.

Például, a belső tartalmát a cella egy oldható oligoszacharid, hidrofil proteinek, lipidek, különböző típusú RNS: transzfer RNS, riboszómális RNS-t és messenger RNS, valamint a szabad monomerek - nukleotid. Az ilyen kémiai készítmény sejtmagba. Tartalmaz továbbá egy molekula dezoxiribonukleinsav, egy része a kromoszómák. Az összes fenti vegyületek összetételét atomok a nitrogént, szenet oxigénnel, hidrogén. Ez azt bizonyítja, hogy különösen fontos, hiszen a kémiai szervezet a cella tartalmától függ a biogén elemek alkotják sejtstruktúrájukhoz: hyaloplasm és sejtszervecskék.

Makro- és jelentésük

Kémiai elemek, amelyek szintén nagyon gyakori a sejtekben a különböző típusú organizmusok, biokémia nevezzük makrotápanyagok. Ezek tartalmát a cella 1,2% - 1,9%. A makroelemek sejtek közé tartoznak: a foszfor, a kálium, a klór, a kén, a magnézium, a kalcium, vas és a nátrium. Mindegyikük fontos funkciókat, és részét képezik a különböző sejtorganellumoké. Így a vasion van jelen a vérben fehérje - hemoglobin, amely hordozza az oxigén (ebben az esetben ez az úgynevezett oxyhaemoglobin), szén-dioxid (karbogemoglobin) vagy szén-dioxid (karboxihemoglobin).

Nátrium-ionok fontos formájában intercelluláris közlekedés: az úgynevezett nátrium-kálium pumpa. Azt is részét képezik a szövetközi folyadék és a vérplazmában. Magnézium jelen lévő ionokat klorofill molekulák (photopigment magasabb növények), és részt vesznek a folyamat a fotoszintézis, valamint a forma reakciót központok, hogy csapdát fotonok a fény energiát.

A kalcium-ionok biztosítása vezetési idegi impulzusok a szálak mentén, és a fő összetevője a csontsejtek - csontsejtek. Kalcium vegyületek elterjedt a világon gerinctelen állatokat, amelyeknek héjakat áll a kalcium-karbonát.

Klorid ionok részt vesznek az újratöltés a sejtmembránban, és a megjelenése elektromos impulzusok a mögöttes neurális stimuláció.

A kénatomok része a natív fehérje és okozhatja a harmadlagos szerkezet „varrás” polipeptid-láncot, ezáltal globuláris fehérje molekulát.

Kálium ionok is részt vesznek az anyagok szállítására keresztül a sejtmembránon. foszfor atomok egy része ennek a fontos energia-intenzív anyagok, mint például az adenozin-trifoszfát, és fontos eleme a molekulák dezoxiribonukleinsav és ribonukleinsavak, amelyek a fő anyagok sejt öröklődés.

Trace funkciót, a celluláris metabolizmusban

Körülbelül 50 kémiai elemek alkotó kevesebb, mint 0,1% a sejtekben, az úgynevezett mikrocellák. Ezek közé tartozik a cink, a molibdén, jód, réz, kobalt, fluoratom. Alacsony karbantartási látnak egy nagyon fontos funkciója részeként számos biológiailag aktív anyagokat.

Például, a cink-atomok az inzulin molekula (hasnyálmirigy hormon szabályozza a vér glükóz szint), jód egy alkotóeleme a pajzsmirigy hormonok - tiroxin és trijód-tironin szintjét irányítani anyagcsere a szervezetben. Réz, valamint vasionok hematopoiesis-ben részt (a kialakulását a vörös vérsejtek, a vérlemezkék és a fehérvérsejtek a csontvelőben a gerincesek). Réz ionok szerepelnek hemocianin pigment jelen a vérben a gerinctelenek, ilyen kagyló. Ezért a színe a kék hemolymph.

Több kisebb tartalom a cellában, például kémiai elemek, mint az ólom, az arany, a bróm, az ezüst. Ezek az úgynevezett ultromikroelementami és része a növényi és állati sejtekben. Például, a kémiai elemzés a kukorica-zsizsik arany-iont detektáltunk. Brómatomok egy nagyszámú sejt tartalmazza a thalli barna és vörös algák, mint például Sargassum, Laminaria, Fucus.

Minden korábban ezek a példák és a tények hogyan egymással kémiai összetételét, működésének és szerkezetének sejteket. Az alábbi táblázat mutatja a tartalmát különböző kémiai elemek a sejtek az élő szervezetek.

Általános jellemzői szerves vegyületek

Kémiai tulajdonságait sejtek különböző csoportjainak az organizmusok egy bizonyos módon függ a szénatomok, amely figyelembe több mint 50% -a sejt-tömeg. Gyakorlatilag minden száraz sejtanyagból képviseli szénhidrátok, fehérjék, nukleinsavak és lipidek, amelyek egy komplex szerkezetű és nagy molekulatömegű. Az ilyen molekulákat nevezik makromolekulák (polimer) és állnak egyszerűbb elemek - monomerek. Fehérje játszik rendkívül fontos szerepet, és végezze el a különböző funkciókat, amelyeket az alábbiakban tárgyaljuk.

A szerepe a fehérjék a sejtben

Biokémiai vizsgálatok A vegyületek belépő egy élő sejt, megerősíti magas a szerves anyagok, mint például fehérjéket. Ez a tény a logikus magyarázata: fehérjék végezze el a különböző funkciókat, és részt vesz minden szempontból a sejt életének.

Például, a védelmi funkció a fehérjék antitestek képződését - által termelt antitestek a limfociták. Az ilyen védő fehérjék, mint például a trombin, fibrin és tromboblastin nyújtanak a véralvadást, és megakadályozzák a veszteség trauma és a kár. A komplex összetétele a cella tartalmazza a sejt membrán proteinek, amelyek képesek felismerni a külföldi vegyületek - antigének. Ezek változtatják alakjukat, és jelentést cella a lehetséges veszélyeket (riasztás).

Egyes proteinek egy szabályozási funkció és a hormonok, például oxitocin, a hipotalamusz által termelt, hypophysis fenntartva. Haladva ez a vérbe, oxitocin hat az izom a méh falára, ami annak csökkentése. vazopresszin fehérjét is szolgál szabályozási funkció szabályozásával vérnyomás.

Az izom sejtek aktin és a miozin, képesek zsugorodni, ami a motoros funkció az izomszövet. Proteinek esetében jellemző, és a trofikus funkció, például albumin embrió használni, mint a tápanyag a fejlődésre. Blood fehérjék különböző organizmusok, mint például a hemoglobin és hemocianin, oxigén molekulák át - működnek közlekedési funkcióval. Ha több energiát fogyaszt anyagok, mint a szénhidrátok és lipidek, teljes mértékben kihasználva, a sejt elkezd lebontják a fehérjéket. Egy gramm ez az anyag 17 ad 2 kJ energia. Az egyik legfontosabb funkciója a fehérjék katalitikus (fehérjék, enzimek felgyorsítása kémiai reakciók a citoplazma rekeszek). A fentiek alapján azt láttuk, hogy a fehérjék számos nagyon fontos funkciókat és szükséges része az állati sejt.

fehérjebioszintézist

Tekintsük a folyamat a fehérjeszintézis egy sejtben, ami előfordul a citoplazmában keresztül organellumokat, például riboszómákat. Hála a specifikus enzimek aktivitásának, részvételével a riboszóma kalciumionok együttesen poliszómák. A fő funkciói a riboszómák a sejtben - a szintézis a fehérjemolekulák, kiindulási a transzkripciós folyamatot. Ennek eredményeként azt szintetizálódnak mRNS-molekulák, amelyekhez kapcsolódnak poliszómák. Ezután kezdődik a második próba - adás. Szállítás RNS kötődnek húsz különböző típusú aminosavat, és azokat a poliszómák, és mivel a funkció a riboszómák a sejtben - a szintézist a polipeptidek, ezek organellumok komplexeket képeznek tRNS, és aminosav-molekulák kapcsolódnak egymáshoz peptidkötésekkel olyan fehérjét kialakítva, makromolekula.

A víz szerepe az anyagcserében

A citológiai vizsgálatok megerősítették azt a tényt, hogy a sejt szerkezete és összetétele, amelyek tanulmányozzuk, átlagosan 70% vizet, és sok állat, ami egy vízben életmódot (pl, tömlőbelűről) tartalma eléri a 97-98%. Tekintettel erre kémiai szervezésének sejtek tartalmaz hidrofil (oldani képes) és hidrofób (víztaszító) anyag. Univerzális poláris oldószer, víz fontos szerepet játszik, és közvetlen hatással van nemcsak a funkció, hanem a nagyon szerkezete a sejteket. Az alábbi táblázat mutatja a víztartalom a különböző típusú sejtek az élő szervezetekre.

A funkció a szénhidrátok a sejtben

Amint korábban kifejtettük, hogy fontos szerves vegyi anyagok - polimerek - is szénhidrátok. Ezek közé tartoznak a poliszacharidok, oligoszacharidok és monoszacharidok. A szénhidrátok része bonyolultabb rendszerek - glikolipidek és glikoproteinek, amelyek úgy vannak kialakítva a sejtmembránok és nadmembrannye szerkezete, például glikokalix.

Továbbá a szén a szénhidrát tartalmaz atom hidrogént és az oxigénellátás, és néhány poliszacharidok tartalmaznak több nitrogén-, kén- és foszfor. A sejtek sok növényi szénhidrátot: Burgonyagumók tartalmaznak akár 90% keményítőt magvak és gyümölcsök szénhidrát-tartalom legfeljebb 70%, és állati sejtek találhatók formájában az ilyen vegyületek glikogén, kitin és trehalóz.

Egyszerű cukrok (monoszacharidok) az általános képletű CnH2nOn és osztva zok, trióz, pentóz és a hexóz. Az utolsó két a leggyakoribb a sejtek az élő szervezetek, így például a ribóz és a dezoxiribóz része nukleinsavak, és a glükóz és a fruktóz részt vesznek a reakciókban az asszimiláció és disszimilációs. Oligoszacharidok gyakran a növényi sejtben található: a szacharózt cellákban tárolt cukorrépa és cukornád, maltóz szereplő szemtermést csíráztatott rozs és árpa.

Diszacharidok olyan édes íze, és könnyen oldódik vízben. Poliszacharidok, hogy a biopolimerek elsősorban olyan keményítő, cellulóz, glikogén és laminarin. A szerkezeti formák közé tartoznak a poliszacharidok kitin. Az elsődleges funkciója a szénhidrát a sejt - az energia. Ennek eredményeként a hidrolízis reakciók és az energia metabolizmus hasítjuk poliszacharidok glükózzá, és ez azután oxidáljuk, így a szén-dioxid és víz. Ennek eredményeként, egy gramm glükóz kibocsátások 17,6 kJ energia, és a tartalékok a keményítő és a glikogén, lényegében cellás energiatároló.

Glikogén rakódik főként az izom- és májsejtekben, növényi keményítő - a gumók, hagymák, gyökerek, magvak és ízeltlábúak, mint például pókok, rovarok és rákfélék, a fő szerepet az energiaellátás játszik oligoszacharid trehalóz.

Szénhidrátok különböznek a lipidek és fehérjék, a képesség, hogy anoxikus degradáció. Ez rendkívül fontos a szervezetek élő feltételek hiány vagy oxigén távollétében, például anaerob baktériumok, és a bélférgek - paraziták az emberek és állatok.

Van egy másik funkciója a szénhidrátok a sejtben - építési (strukturális). Ez abban rejlik, hogy ezeket az anyagokat tartószerkezetek sejtek. Például, cellulóz egy részét a sejtfalak a növények, kitin képez egy külső váz, és sok gerinctelen fordul elő gombasejtek, olisaharidy együtt lipidek és proteinek molekulák képezik glikokalix - nadmembranny komplex. Ez biztosítja adhézió - között egy csomósodást állati sejtek, amelyek képződéséhez vezet a szövet.

Lipidek: szerkezet és funkció

Ezek a szerves anyagok, amelyek hidrofób (vízben oldhatatlan) lehet eltávolítani, azaz a sejtekből extraháljuk a nem poláros oldószerek, mint az aceton vagy kloroform. funkciója lipidek a sejtben attól függ, hogy a három csoport tartoznak: a zsírok, viaszok vagy szteroidokkal. A zsírok a leggyakoribb minden típusú sejteket.

Állatok felhalmozódnak őket a szubkután zsírszövet, idegszövet tartalmaz zsírt formájában a mielinhüvely idegek. Azt is felhalmozódik a vese, a máj, a rovarok - a zsír szervezetben. Folyékony zsírok - olajok - magjaiban találtak meg sok növény: fenyő, földimogyoró, napraforgó, olíva. A lipidtartalom sejtekben az időtartam 5 és 90% (a zsírszövet).

Szteroidok és viaszok eltérnek zsírok, hogy nem rendelkeznek a molekulák zsírsavmaradék. Ezért a szteroidok - ez hormonok mellékvese kéreg, ami befolyásolja a pubertás a test és amelyek összetevői a tesztoszteron. Ezek is része a vitaminok (például, D-vitamin).

A fő funkciója a lipidek a sejt - az energia, az építőipar és a védelem. Az első annak a ténynek köszönhető, hogy 1 gramm zsírt a hasítási ad 38,9 kJ energia - sokkal több, mint más szerves anyagok - fehérjék és szénhidrátok. Továbbá, a zsírfelhasználás 1d ez áll közel 1,1 c. a víz. Ezért néhány állatot, amelynek állománya zsír a szervezetben lehet hosszú ideig víz nélkül. Például ürgék lehet szunnyadó több mint két hónap, anélkül, hogy a víz, és nem iszik vizet teve át átmenetek a sivatagon keresztül 10-12 napon át.

Építőipari lipidek funkciója abban rejlik, hogy azok szerves része a sejtmembrán, valamint része az ideg. A védelmi funkció lipidek áll az a tény, hogy a zsírréteg alatt a bőr körül a vesék és más belső szervek megvédi őket a mechanikai sérülésektől. Specifikus hőszigetelő funkció velejárója az állatok hosszú ideig, hogy a vízben: bálnák, tömítések, medvefókák. Vastag szubkután zsírszövet réteget, például a kék bálna 0,5 m, ez védi az állatot a hipotermia.

Érték Oxygen sejtmetabolizmusban

Aerob organizmusok, amelyek magukban foglalják a túlnyomó többsége az állatok, növények és az ember, a légköri oxigén energia csere vezető reakciókat hasítási szerves anyagok és elosztására egy bizonyos mennyiségű felhalmozott energia formájában molekulák az adenozin-trifoszfát.

Így a teljes oxidációja egy mol glükóz fordul elő, hogy a mitokondriális cristae 2800 kJ energia van allokálva, amelyek 1596 kJ (55%) van tárolva az ATP formájában tartalmazó molekulák macroergic kapcsolatot. Így az elsődleges funkciója az oxigén a cella - végrehajtásának aerob légzés, amelynek alapja egy csoport enzimatikus reakciók úgynevezett légzési lánc előforduló organellumokban - mitokondrium. A prokarióta szervezetekben - fototróf baktériumok és cianobaktériumok - oxidációja tápanyagok történik hatása alatt diffundáló oxigén a sejtekbe a belső kidudorodások a plazmamembrán.

Van kémiai szervezete sejtek tanulmányozták, valamint a folyamatok a fehérjeszintézist és oxigén funkciót sejtek energia-metabolizmusának.