BildningVetenskap

Den kemiska organisationen av celler: organiska substanser, makro- och mikroelement

I slutet av 19-talet bildade en gren av biologin som kallas biokemi. Hon studerar den kemiska sammansättningen av levande celler. Huvuduppgiften för vetenskapen - kunskap om egenheter metabolism och energi, som reglerar vitala funktioner växt- och djurceller.

Konceptet av den kemiska sammansättningen av celler

Som ett resultat av omfattande forskning av forskare kemisk organisation av celler har studerats och funnit att levande varelser består av mer än 85 grundämnen. Och några av dem krävs för nästan alla organismer, medan andra är specifika och förekommer i vissa arter. En tredje grupp av kemiska element som finns i cellerna i mikroorganismer, växter och djur i tillräckligt små mängder. Kemiska element i cellen är ofta i form av katjoner och anjoner från vilka mineralsalt och vatten bildas, och organiska kolföreningar syntetiseras: kolhydrater, proteiner, lipider.

organogena element

I biokemi, dessa inkluderar kol, väte, syre och kväve. Deras uppsättning är i en cell på 88 till 97% av de andra kemiska element som finns i den. Särskilt viktigt är kol. Alla organiska substanser i kompositionen av celler består av molekyler som innehåller kol i dess sammansättning atomer. De kan vara sammankopplade för att bilda en kedja (grenad och ogrenad), såväl som cyklerna. Denna förmåga kolatomer ligger bakom slående mångfald av organiska ämnen som ingår i cellens cytoplasma och organeller.

Till exempel, de inre innehållet i cellen består av en löslig oligosackarid, hydrofila proteiner, lipider, olika typer av RNA: överföring RNA, ribosomalt RNA och budbärar-RNA, såväl som fria monomerer - nukleotider. En sådan kemisk sammansättning har en cellkärna. Den innehåller också en molekyl av deoxiribonukleinsyra, en del av kromosomerna. Alla ovanstående föreningar är i sin sammansättning atomer av kväve, kol med syre, väte. Detta är ett bevis på deras särskilda betydelse, eftersom en kemisk organisation av cellen beror på innehållet i biogena element som utgör cellstrukturer: hyaloplasm och organeller.

Makro och deras betydelse

Kemiska element, som också är mycket vanliga i celler av olika typer av organismer, är biokemi kallas makronäringsämnen. Deras innehåll i cellen är 1,2% - 1,9%. Av makroelement celler inkluderar: fosfor, kalium, klor, svavel, magnesium, kalcium, järn och natrium. Alla av dem har viktiga funktioner och är en del av de olika cellorganeller. Sålunda är ferrojon närvarande i blodprotein - hemoglobin, som transporterar syre (i vilket fall det kallas oxihemoglobin), koldioxid (karbogemoglobin) eller koldioxid (karboxyhemoglobin).

Natriumjoner ger viktig form av intercellulär transport: den så kallade natriumkaliumpumpen. De är också en del av interstitiell vätska och blodplasma. Magnesiumjoner som är närvarande i klorofyllmolekyler (photopigment högre växter) och är inblandade i processen för fotosyntesen, liksom bildar reaktionscentra att TRAP fotoner av ljusenergi.

Kalciumjoner ger ledning av nervpulser längs fibrerna och är den viktigaste komponenten i osteocyter - benceller. Kalciumföreningar är utbredd i världen ryggradslösa djur vars skal består av kalciumkarbonat.

Kloridjoner är involverade i återuppladdning av cellmembranet och ger utseendet av elektriska pulser av den underliggande neurala stimulering.

Svavelatomerna är en del av det nativa proteinet och orsaka deras tertiärstruktur "sömmen" polypeptidkedja därigenom bilda globulära proteinmolekyl.

Kaliumjoner är involverade i transport av ämnen genom cellmembran. fosforatomer är en del av denna viktiga energiintensiva substanser såsom adenosintrifosfat, och är en viktig komponent av molekylerna i deoxiribonukleinsyror och ribonukleinsyror, som är den huvudsakliga ämnen cell ärftlighet.

Trace funktion i cellulär metabolism

Ca 50 kemiska element som utgör mindre än 0,1% i cellerna, som kallas mikroceller. Dessa inkluderar zink, molybden, jod, koppar, kobolt, fluor. Med lågt underhåll de utför en mycket viktig funktion, som en del av många biologiskt aktiva substanser.

Till exempel, de zinkatomer är i insulinmolekylen (pankreatiskt hormon reglerande blodglukosnivå), är jod en beståndsdel av de sköldkörtelhormon - tyroxin och trijodtyronin reglering av nivån av metabolism i kroppen. Koppar, tillsammans med järnjoner som är involverade i hematopoies (bildandet av röda blodkroppar, blodplättar och vita blodkroppar i benmärgen hos ryggradsdjur). Kopparjoner är inkluderade i hemocyanin pigment närvarande i blodet hos ryggradslösa djur, sådana skaldjur. Därför färgen på deras hemolymph blå.

Mer mindre innehåll i cell sådana kemiska element såsom bly, guld, brom, silver. De kallas ultromikroelementami och en del av växt- och djurceller. Till exempel, i kemisk analys Sitophilus zeamais guldjoner detekterades. Bromatomer i ett stort antal celler som ingår i talli av brunt och rödalger, såsom Sargassum, Laminaria, Fucus.

Alla tidigare dessa exempel och fakta förklarar hur inbördes kemisk sammansättning, funktion och struktur av celler. Tabellen nedan visar innehållet i olika kemiska element i cellerna i levande organismer.

Allmänna egenskaper hos organiska föreningar

Kemiska egenskaperna hos celler av olika grupper av organismer i ett visst sätt beroende på kolatomerna, som står för mer än 50% av cellmassan. Praktiskt taget all torrcell materia representeras kolhydrater, proteiner, nukleinsyror och lipider, vilka har en komplex struktur och hög molekylvikt. Sådana molekyler kallas makromolekyler (polymerer) och är sammansatta av enklare element - monomerer. Proteinsubstanser spelar en oerhört viktig roll och utför en mängd olika funktioner, som diskuteras nedan.

Rollen av proteiner i cellen

Biokemisk analys av föreningar in i en levande cell, bekräftar hög halt av organiska ämnen såsom proteiner. Detta faktum har en logisk förklaring: proteiner utföra en mängd funktioner och är involverade i alla aspekter av cellens liv.

Till exempel, är den skyddande funktionen hos proteiner bildningen av antikroppar - antikroppar som produceras av lymfocyter. Sådana skyddande proteiner, såsom trombin, fibrin och tromboblastin åstadkomma blodkoagulering och förhindra dess förlust i trauma och skada. Den komplexa sammansättningen av cell innefattar de cellmembranproteiner som har förmågan att känna igen främmande föreningar - antigener. De ändrar sin konfiguration och rapport cell av de potentiella riskerna (larmfunktion).

Vissa proteiner har en reglerande funktion och är hormoner, såsom oxytocin, som produceras av hypotalamus, hypofysen reserverade. Utgående från det i blodet verkar oxytocin på muskeln livmoderväggen, vilket orsakar dess minskning. vasopressin protein tjänar också en reglerande funktion genom att kontrollera blodtrycket.

Muskelcellerna är aktin och myosin, är kapabla att krympa, vilket gör att motorfunktionen av muskelvävnad. För proteiner, typiska och trofiska funktion, t ex albumin embryo som används som ett näringsämne för utveckling. Blodproteiner av olika organismer, såsom hemoglobin och hemocyanin, är syremolekyler överförs - driva transportfunktion. Om mer energikrävande substanser såsom kolhydrater och lipider, fullt används, börjar cellen att bryta ner proteiner. Ett gram av detta material 17 ger 2 kJ energi. En av de viktigaste funktionerna av proteiner är katalytisk (proteiner, enzymer påskynda kemiska reaktioner i cytoplasmiska fack). Baserat på ovanstående har vi sett att proteinerna har ett antal mycket viktiga funktioner och nödvändig del av djurcell.

proteinbiosyntes

Överväga processen av proteinsyntes i en cell, som förekommer i cytoplasman via organeller såsom ribosomer. Tack vare aktiviteten av specifika enzymer, med deltagande av ribosomen kalciumjoner tillsammans polysomer. Huvudfunktionerna för ribosomerna i cellen - syntes av proteinmolekyler, som börjar transkriptionsprocessen. Som en följd av det är syntetiserade mRNA-molekyler, till vilka är bundna polysomer. Sedan börjar det andra försöket - sändningen. Transport-RNA binder till tjugo olika typer av aminosyror och föra dem till de polysomer, och eftersom funktionen av ribosomer i cellen - en syntes av polypeptider, dessa organ bildar komplex med tRNA, och aminosyramolekyler är sammanlänkade med peptidbindningar för att bilda en proteinmakromolekyl.

Vattnets roll i ämnesomsättningen

Cytologiska studier har bekräftat det faktum att cellstrukturen och sammansättningen av vilka vi studerar, ett genomsnitt av 70% vatten, och i många djur, som leder en vatten livsstil (t.ex. coelenterater) dess innehåll når 97-98%. Mot bakgrund av denna kemiska struktur av celler innefattar hydrofila (i stånd att upplösa) och hydrofoba (vattenavvisande) material. Som en universell polärt lösningsmedel, spelar vatten en avgörande roll och har en direkt inverkan inte bara på funktion, men också i själva strukturen i cellerna. Tabellen nedan visar vattenhalten i olika typer av celler i levande organismer.

Funktionen av kolhydrater i cellen

Som vi förklarat tidigare, till viktiga organiska kemikalier - polymerer - är också kolhydrater. Dessa inkluderar polysackarider, oligosackarider och monosackarider. Kolhydrater är en del av mera komplexa system - glykolipider och glykoproteiner, som är konstruerade av cellulära membran och nadmembrannye struktur, t ex glykokalyx.

Dessutom kol i kolhydrat innefattar atomer av vätgas och syresättning, och vissa polysackarider innehåller mer kväve, svavel och fosfor. Cellerna i många växt kolhydrater: Potatisknölar innehålla upp till 90% stärkelse i frön och frukter kolhydratinnehåll på upp till 70%, och djurceller återfinns i form av sådana föreningar som glykogen, kitin och trehalos.

Enkla sockerarter (monosackarider) har den allmänna formeln CnH2nOn och uppdelades i tetroser, trios, pentos och hexos. De två sista är de vanligaste i cellerna i levande organismer, till exempel, ribos och deoxiribos är en del av nukleinsyror och glukos och fruktos är involverade i reaktioner assimilering och DISSIMILATION. Oligosackarider finns ofta i växtceller: sackaros lagras i cellerna i sockerbetor och sockerrör, maltos som finns i karyopser grodda råg och korn.

Disackarider har en söt smak och är lättlösliga i vatten. Polysackarider, som är de biopolymerer består främst av stärkelse, cellulosa, glykogen och laminarin. De strukturella former inkluderar polysackarider kitin. Den primära funktionen av kolhydrater i cellen - energi. Som ett resultat av hydrolysreaktioner och energimetabolism klyvs polysackarider till glukos, och det oxideras därefter till koldioxid och vatten. Som ett resultat, ett gram av glukos frisätter 17,6 kJ av energi, och reserver av stärkelse och glykogen, är väsentligen cellulär energireservoar.

Glykogen är avsatt främst i muskel- och leverceller, vegetabilisk stärkelse - in rotknölar, lökar, rötter, frön och leddjur, såsom spindlar, insekter och kräftdjur, den viktigaste roll i energiförsörjningen spelar en oligosackarid trehalos.

Kolhydrater skiljer sig från lipider och proteiner, förmågan att syrefria nedbrytningen. Detta är oerhört viktigt för de organismer som lever i förhållanden med brist eller frånvaro av syre, såsom anaeroba bakterier och maskar - parasiter hos människor och djur.

Det finns en annan funktion av kolhydrater i cellen - konstruktion (strukturell). Det ligger i det faktum att dessa ämnen bärande konstruktioner av celler. Till exempel, är cellulosa en del av cellväggarna hos växter, bildar kitin ett yttre skelett och många evertebrater sker i svampceller, olisaharidy tillsammans med lipider och proteiner molekyler bildar glykokalyx - nadmembranny komplex. Det ger vidhäftning - mellan en clumping djurceller, vilket leder till bildandet av vävnad.

Lipider: struktur och funktion

Dessa organiska ämnen som är hydrofoba (vattenolösliga) kan avlägsnas, dvs extraheras från cellerna genom icke-polära lösningsmedel, såsom aceton eller kloroform. funktion av lipider i cellen beror på vilken av de tre grupperna de tillhör: till fett, vax eller steroider. Fett är den vanligaste i alla typer av celler.

Djur ackumuleras dem i den subkutana fettvävnaden, innehåller nervvävnad fett i form av myelinskidan av nerver. Det ackumuleras även i njurar, lever, insekter - i fettet kroppen. Flytande fetter - oljor - återfinns i frön av många växter: tall, jordnöt, solros, oliv. Lipidhalten i celler varierar från 5 till 90% (i fettvävnaden).

Steroider och vaxer skiljer sig från fett i att de inte har i molekylerna av fettsyraresterna. Så steroider - det är hormoner binjurebarken, som påverkar puberteten kroppen och som är komponenter av testosteron. De är också en del av vitaminer (t ex vitamin D).

Den huvudsakliga funktionen av lipider i cellen - är den energi, byggande och skydd. Det första beror på det faktum att ett gram fett i klyvningen ger 38,9 kJ energi - mycket mer än andra organiska ämnen - proteiner och kolhydrater. Vidare i oxidation av fett 1d den står nästan 1,1 c. vatten. Det är därför som vissa djur har en lager av fett i kroppen kan vara en lång tid utan vatten. Till exempel kan Gopher vara vilande i mer än två månader, utan behov av vatten, och inte dricka vatten kamel vid övergångar genom öknen i 10-12 dagar.

Konstruktion av lipider funktion ligger i det faktum att de är en integrerad del av cellmembran, liksom en del av nerven. Den skyddande funktion av lipider består i det faktum att fettlagret under huden runt njurar och andra inre organ skyddar dem från mekanisk skada. Specifik värmeisolering funktion är inneboende i djuren under en lång tid vara i vattnet: valar, tätningar, päls tätningar. Tjockt subkutan adipos skikt, till exempel, är blåvalen 0,5 m, den skyddar djuret från hypotermi.

Värde Syre i cellulär metabolism

Aerob, vilka inkluderar den överväldigande majoriteten av djur, växter och människa, med användning av atmosfäriskt syre för energiutbytesreaktioner som leder till klyvning av organiska ämnen och fördelningen av en viss mängd av energi, som ackumulerats i form av molekyler av adenosintrifosfat.

Sålunda, den fullständiga oxidationen av en mol glukos som sker i mitokondrisk crista, är 2800 kJ energi fördelas, varav 1596 kJ (55%) lagras i form av ATP-molekyler innehållande macroergic anslutning. Sålunda, den primära funktionen av syre i cellen - genomförandet av aerob respiration, som är baserad på en grupp av enzymatiska reaktioner så kallade andningskedjan som uppträder i organeller - mitokondrier. I prokaryota organismer - fototrofiska bakterier och cyanobakterier - oxidation av näringsämnen sker under inverkan av syre som diffunderar in i cellerna i de inre utbuktningarna hos plasmamembran.

Vi har kemisk struktur av celler har studerats, liksom processer för proteinsyntes och syrefunktion i cellulär energimetabolism.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 sv.atomiyme.com. Theme powered by WordPress.