Anorganische Substanzen, aus denen die Zelle besteht.

Dazu gehören Wasser und Mineralsalze.

Wasser notwendig für die Durchführung von Lebensvorgängen in der Zelle. Sein Inhalt beträgt 70-80 % der Zellmasse. Die Hauptfunktionen von Wasser:

ist ein universelles Lösungsmittel;

ist die Umgebung, in der biochemische Reaktionen stattfinden;

bestimmt die physiologischen Eigenschaften der Zelle (Elastizität, Volumen);

Beteiligt sich an chemische Reaktionen;

hält das thermische Gleichgewicht des Körpers aufgrund der hohen Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit aufrecht;

ist das wichtigste Transportmittel für Stoffe.

Mineralsalze in der Zelle in Form von Ionen vorhanden: Kationen K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ ; Anionen - Cl -, HCO 3 -, H 2 PO 4 -.

3. Organische Substanzen der Zelle.

Die organischen Verbindungen einer Zelle bestehen aus vielen sich wiederholenden Elementen (Monomeren) und sind große Moleküle – Polymere. Dazu gehören Proteine, Fette, Kohlenhydrate und Nukleinsäuren. Ihr Gehalt in der Zelle: Proteine -10-20 %; Fette - 1-5%; Kohlenhydrate – 0,2–2,0 %; Nukleinsäuren – 1–2 %; organische Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht - 0,1-0,5 %.

Eichhörnchen - hohes Molekulargewicht (hohes Molekulargewicht) organische Substanz. Die Struktureinheit ihres Moleküls ist eine Aminosäure. 20 Aminosäuren sind an der Bildung von Proteinen beteiligt. Die Zusammensetzung des Moleküls jedes Proteins umfasst nur bestimmte Aminosäuren in der für dieses Protein charakteristischen Reihenfolge. Die Aminosäure hat die folgende Formel:

H 2 N - CH - COOH

Die Zusammensetzung der Aminosäuren umfasst NH 2 – eine Aminogruppe mit basischen Eigenschaften; COOH ist eine Carboxylgruppe mit sauren Eigenschaften; Radikale, die Aminosäuren voneinander unterscheiden.

Es gibt primäre, sekundäre, tertiäre und quartäre Proteinstrukturen. Durch Peptidbindungen miteinander verbundene Aminosäuren bestimmen seine Primärstruktur. Proteine der Primärstruktur werden mithilfe von Wasserstoffbrücken spiralförmig verbunden und bilden eine Sekundärstruktur. Polypeptidketten, die sich auf eine bestimmte Weise zu einer kompakten Struktur verdrehen, bilden eine Kugel (Kugel) – die Tertiärstruktur des Proteins. Die meisten Proteine haben eine Tertiärstruktur. Es ist zu beachten, dass Aminosäuren nur auf der Oberfläche der Kügelchen aktiv sind. Proteine mit kugelförmiger Struktur verbinden sich und bilden eine Quartärstruktur (z. B. Hämoglobin). Wenn es hohen Temperaturen, Säuren und anderen Faktoren ausgesetzt wird, werden komplexe Proteinmoleküle zerstört – Denaturierung von Proteinen. Wenn sich die Bedingungen verbessern, kann das denaturierte Protein seine Struktur wiederherstellen, sofern seine Primärstruktur nicht zerstört wird. Dieser Vorgang wird aufgerufen Renaturierung.

Proteine sind artspezifisch: Jede Tierart zeichnet sich durch eine Reihe bestimmter Proteine aus.

Es gibt einfache und komplexe Proteine. Einfache bestehen nur aus Aminosäuren (zum Beispiel Albumine, Globuline, Fibrinogen, Myosin usw.). Die Zusammensetzung komplexer Proteine umfasst neben Aminosäuren auch andere organische Verbindungen, beispielsweise Fette und Kohlenhydrate (Lipoproteine, Glykoproteine etc.).

Proteine erfüllen folgende Funktionen:

enzymatisch (zum Beispiel baut das Enzym Amylase Kohlenhydrate ab);

strukturell (zum Beispiel sind sie Teil von Membranen und anderen Zellorganellen);

Rezeptor (zum Beispiel trägt das Protein Rhodopsin zu einer besseren Sehkraft bei);

Transport (zum Beispiel transportiert Hämoglobin Sauerstoff oder Kohlendioxid);

schützend (zum Beispiel sind Immunglobulinproteine an der Bildung von Immunität beteiligt);

motorisch (zum Beispiel sind Aktin und Myosin an der Kontraktion von Muskelfasern beteiligt);

hormonell (zum Beispiel wandelt Insulin Glukose in Glykogen um);

Energie (bei der Spaltung von 1 g Protein werden 4,2 kcal Energie freigesetzt).

Fette (Lipide) - Verbindungen aus dreiwertigem Alkohol Glycerin und Fettsäuren mit hohem Molekulargewicht. Chemische Formel fett:

CH 2 -O-C(O)-R¹

CH 2 -O-C(O)-R³, wobei die Reste unterschiedlich sein können.

Funktionen von Lipiden in der Zelle:

strukturell (beteiligt sich am Aufbau der Zellmembran);

Energie (beim Abbau von 1 g Fett im Körper werden 9,2 kcal Energie freigesetzt);

schützend (vor Wärmeverlust und mechanischer Beschädigung schützen);

Fett ist eine Quelle für endogenes Wasser (wenn 10 g Fett oxidiert werden, werden 11 g Wasser freigesetzt);

Regulierung des Stoffwechsels.

Kohlenhydrate - Ihr Molekül kann durch die allgemeine Formel C n (H 2 O) n - Kohlenstoff und Wasser dargestellt werden.

Kohlenhydrate werden in drei Gruppen eingeteilt: Monosaccharide (enthalten ein Zuckermolekül – Glukose, Fruktose usw.), Oligosaccharide (enthalten 2 bis 10 Monosaccharidreste: Saccharose, Laktose) und Polysaccharide (hochmolekulare Verbindungen – Glykogen, Stärke usw. ).

Funktionen von Kohlenhydraten:

dienen als Ausgangselemente für den Aufbau verschiedener organischer Substanzen, beispielsweise bei der Photosynthese - Glukose;

Sie sind die Hauptenergiequelle des Körpers. Bei der Zersetzung mit Sauerstoff wird mehr Energie freigesetzt als bei der Oxidation von Fett.

schützend (zum Beispiel enthält der von verschiedenen Drüsen abgesonderte Schleim viele Kohlenhydrate; er schützt die Wände von Hohlorganen (Bronchien, Magen, Darm) vor mechanischer Beschädigung; hat antiseptische Eigenschaften);

Struktur- und Unterstützungsfunktionen: sind Teil von Plasma Membran.

Nukleinsäuren sind phosphorhaltige Biopolymere. Diese beinhalten Desoxyribonukleinsäure (DNA) Und Ribonukleinsäuren (RNA)..

DNA - Die größten Biopolymere sind ihr Monomer Nukleotid. Es besteht aus Rückständen von drei Stoffen: einer stickstoffhaltigen Base, einem Kohlenhydrat Desoxyribose und Phosphorsäure. An der Bildung des DNA-Moleküls sind 4 Nukleotide beteiligt. Zwei stickstoffhaltige Basen sind Derivate von Pyrimidin – Thymin und Cytosin. Adenin und Guanin werden als Purinderivate klassifiziert.

Nach dem von J. Watson und F. Crick (1953) vorgeschlagenen DNA-Modell besteht das DNA-Molekül aus zwei spiralförmig umeinander gewickelten Strängen.

Die beiden Stränge eines Moleküls werden durch zwischen ihnen auftretende Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten. komplementär stickstoffhaltige Basen. Adenin ist komplementär zu Thymin und Guanin ist komplementär zu Cytosin. DNA in Zellen befindet sich im Zellkern, wo sie zusammen mit Proteinen entsteht Chromosomen. DNA kommt auch in Mitochondrien und Plastiden vor, wo ihre Moleküle ringförmig angeordnet sind. Hauptsächlich DNA-Funktion- Speicherung erblicher Informationen, die in der Nukleotidsequenz enthalten sind, die sein Molekül bildet, und Übertragung dieser Informationen an Tochterzellen.

Ribonukleinsäure einzelsträngig. Ein RNA-Nukleotid besteht aus einer der stickstoffhaltigen Basen (Adenin, Guanin, Cytosin oder Uracil), einem Ribose-Kohlenhydrat und einem Phosphorsäurerest.

Es gibt verschiedene Arten von RNA.

Ribosomale RNA(r-RNA) ist in Kombination mit dem Protein Teil der Ribosomen. Ribosomen führen die Proteinsynthese durch. Messenger-RNA(i-RNA) transportiert Informationen über die Proteinsynthese vom Zellkern zum Zytoplasma. RNA übertragen(t-RNA) befindet sich im Zytoplasma; bindet bestimmte Aminosäuren an sich selbst und liefert sie an Ribosomen – den Ort der Proteinsynthese.

RNA kommt im Nukleolus, Zytoplasma, Ribosomen, Mitochondrien und Plastiden vor. In der Natur gibt es eine andere Art von RNA – viral. Bei einigen Viren übernimmt es die Funktion der Speicherung und Übertragung von Erbinformationen. Bei anderen Viren wird diese Funktion von der viralen DNA übernommen.

Adenosintriphosphorsäure (ATP) – ist ein spezielles Nukleotid, das aus der stickstoffhaltigen Base Adenin, dem Kohlenhydrat Ribose und drei Resten Phosphorsäure besteht.

ATP ist eine universelle Energiequelle, die für biologische Prozesse in der Zelle notwendig ist. Das ATP-Molekül ist sehr instabil und kann unter Freisetzung von ein oder zwei Phosphatmolekülen abspalten eine große Anzahl Energie. Diese Energie wird für die Sicherstellung aller lebenswichtigen Funktionen der Zelle aufgewendet – Biosynthese, Bewegung, Erzeugung eines elektrischen Impulses usw. Die Bindungen im ATP-Molekül werden als makroergisch bezeichnet. Die Abspaltung von Phosphat aus einem ATP-Molekül geht mit der Freisetzung von 40 kJ Energie einher. Die ATP-Synthese findet in Mitochondrien statt.

Biologie [Ein vollständiger Leitfaden zur Prüfungsvorbereitung] Lerner Georgy Isaakovich

2.3.1. anorganische Stoffe Zellen

Die Zelle enthält etwa 70 Elemente des Periodensystems der Elemente von Mendelejew, und 24 davon sind in allen Zelltypen vorhanden. Alle in der Zelle vorhandenen Elemente werden abhängig von ihrem Inhalt in der Zelle in Gruppen eingeteilt:

Makronährstoffe– H, O, N, C,. Mg, Na, Ca, Fe, K, P, Cl, S;

Spurenelemente– B, Ni, Cu, Co, Zn, Mb usw.;

Ultramikroelemente– U, Ra, Au, Pb, Hg, Se usw.

Die Zelle enthält Moleküle anorganisch Und organisch Verbindungen.

Anorganische Verbindungen der Zelle - Wasser Und anorganisch Ionen.

Wasser ist die wichtigste anorganische Substanz der Zelle. Alle biochemischen Reaktionen finden in wässrigen Lösungen statt. Das Wassermolekül hat eine nichtlineare räumliche Struktur und Polarität. Zwischen einzelnen Wassermolekülen bilden sich Wasserstoffbrückenbindungen, die die physikalischen und physikalischen Eigenschaften bestimmen Chemische Eigenschaften Wasser.

Physikalische Eigenschaften von Wasser: Da Wassermoleküle polar sind, hat Wasser die Eigenschaft, polare Moleküle anderer Stoffe aufzulösen. Als wasserlösliche Stoffe werden bezeichnet hydrophil. Als wasserunlösliche Stoffe werden bezeichnet hydrophob.

Wasser hat eine hohe spezifische Wärmekapazität. Um die zahlreichen Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wassermolekülen aufzubrechen, ist die Aufnahme großer Energiemengen erforderlich. Denken Sie daran, wie lange es dauert, bis ein Wasserkocher kocht. Diese Eigenschaft des Wassers sorgt für die Aufrechterhaltung des Wärmegleichgewichts im Körper.

Es braucht viel Energie, um Wasser zu verdampfen. Der Siedepunkt von Wasser ist höher als der vieler anderer Stoffe. Diese Eigenschaft des Wassers schützt den Körper vor Überhitzung.

Wasser kann in drei Aggregatzuständen vorliegen – flüssig, fest und gasförmig.

Wasserstoffbrückenbindungen bestimmen die Viskosität von Wasser und die Haftung seiner Moleküle an den Molekülen anderer Substanzen. Durch die Adhäsionskräfte der Moleküle entsteht auf der Wasseroberfläche ein Film, der die Eigenschaften hat Oberflächenspannung.

Beim Abkühlen verlangsamt sich die Bewegung der Wassermoleküle. Die Anzahl der Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Molekülen wird maximal. höchste Dichte Wasser erreicht eine Temperatur von 4 °C. Wenn Wasser gefriert, dehnt es sich aus (benötigt Platz für die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen) und seine Dichte nimmt ab. Deshalb schwimmt Eis.

Biologische Funktionen von Wasser. Wasser sorgt für den Stofftransport in Zelle und Körper, die Aufnahme von Stoffen und die Ausscheidung von Stoffwechselprodukten. In der Natur transportiert Wasser Abfallprodukte zu Böden und Gewässern.

Wasser ist ein aktiver Teilnehmer an Stoffwechselreaktionen.

Wasser ist an der Bildung von Schmierflüssigkeiten und Schleim, Sekreten und Säften im Körper beteiligt. Diese Flüssigkeiten kommen in den Gelenken von Wirbeltieren, in der Pleurahöhle und im Herzbeutel vor.

Wasser ist Teil des Schleims, der die Bewegung von Stoffen durch den Darm erleichtert und ein feuchtes Milieu auf den Schleimhäuten der Atemwege schafft. Wasserbasis Sie enthalten auch Geheimnisse, die von bestimmten Drüsen und Organen abgesondert werden: Speichel, Tränen, Galle, Sperma usw.

anorganische Ionen. Zu den anorganischen Ionen der Zelle gehören: Kationen K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+, NH 3 + und Anionen Cl -, NO 3 -, H 2 PO 4 -, NCO 3 -, HPO 4 2-.

Der Unterschied zwischen der Anzahl der Kationen und Anionen (Na + , Ka + , Cl -) an der Oberfläche und im Inneren der Zelle sorgt für die Entstehung eines Aktionspotentials, das der Nerven- und Muskelerregung zugrunde liegt.

Anionen Phosphorsäure Säuren entstehen Phosphatpuffersystem, wodurch der pH-Wert der intrazellulären Umgebung des Körpers auf dem Niveau von 6-9 gehalten wird.

Kohlensäure und ihre Anionen bilden ein Bikarbonat-Puffersystem und halten den pH-Wert des extrazellulären Mediums (Blutplasma) auf dem Niveau von 7-4.

Als Quelle dienen Stickstoffverbindungen mineralische Ernährung, Synthese von Proteinen, Nukleinsäuren. Phosphoratome sind Teil der Nukleinsäuren, Phospholipide sowie der Knochen von Wirbeltieren und der Chitinhülle von Arthropoden. Calciumionen sind Bestandteil der Knochensubstanz; Sie sind auch für die Durchführung der Muskelkontraktion und der Blutgerinnung notwendig.

BEISPIELE FÜR AUFGABEN

A1. Die Polarität des Wassers bestimmt seine Fähigkeit

1) Wärme leiten 3) Natriumchlorid auflösen

2) Wärme absorbieren 4) Glycerin auflösen

A2. Kinder mit Rachitis sollten medikamentenhaltige Medikamente erhalten

1) Eisen 2) Kalium 3) Kalzium 4) Zink

A3. Die Weiterleitung eines Nervenimpulses erfolgt durch Ionen:

1) Kalium und Natrium 3) Eisen und Kupfer

2) Phosphor und Stickstoff 4) Sauerstoff und Chlor

A4. Schwache Bindungen zwischen Wassermolekülen in seiner flüssigen Phase werden genannt:

1) kovalent 3) Wasserstoff

2) hydrophob 4) hydrophil

A5. Hämoglobin enthält

1) Phosphor 2) Eisen 3) Schwefel 4) Magnesium

A6. Wählen Sie eine Gruppe chemische Elemente, die in Proteinen vorhanden sein müssen

A7. Patienten mit Hypothyreose erhalten medikamentenhaltige Medikamente

Teil B

IN 1. Wählen Sie die Funktionen des Wassers im Käfig aus

1) Energie 4) Bau

2) enzymatisch 5) schmierend

3) Transport 6) thermoregulatorisch

UM 2. Wählen Sie nur die physikalischen Eigenschaften von Wasser aus

1) die Fähigkeit zur Dissoziation

2) Hydrolyse von Salzen

3) Dichte

4) Wärmeleitfähigkeit

5) elektrische Leitfähigkeit

6) Elektronenspende

Teil MIT

C1. Welche physikalischen Eigenschaften des Wassers bestimmen seine biologische Bedeutung?

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24 KÄFIGE Dies beginnt mit einer Zelle. Die erste Zelle teilt sich und wird zu zwei, aus zwei werden vier und so weiter. Nach nur 47 Verdoppelungen haben Sie ungefähr 10.000.000.000.000.000 Zellen, die bereit sind, als Mensch zum Leben zu erwachen*.322 Und jede dieser Zellen weiß genau, was

Aus dem Buch Ein vollständiger Leitfaden für Analysen und Forschung in der Medizin Autor Ingerleib Michail Borissowitsch

2.3. Chemische Organisation Zellen. Das Verhältnis der Struktur und Funktionen anorganischer und organischer Substanzen (Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate, Lipide, ATP), aus denen die Zelle besteht. Begründung der Verwandtschaft von Organismen anhand der Analyse ihrer chemischen Zusammensetzung

Aus dem Buch Wie man auf sich selbst aufpasst, wenn man über 40 ist. Gesundheit, Schönheit, Harmonie, Energie Autor Karpukhina Victoria Vladimirovna

2.3.2. Organische Substanz der Zelle. Kohlenhydrate, Lipide Kohlenhydrate. Die allgemeine Formel lautet Сn (H2O)n. Daher enthalten Kohlenhydrate in ihrer Zusammensetzung nur drei chemische Elemente. Wasserlösliche Kohlenhydrate. Funktionen löslicher Kohlenhydrate: Transport, Schutz, Signal,

Aus dem Buch Enzyklopädie von Dr. Myasnikov über das Wichtigste Autor Mjasnikow Alexander Leonidowitsch

4.6. Anorganische Substanzen Anorganische Substanzen im Plasma und Blutserum (Kalium, Natrium, Kalzium, Phosphor, Magnesium, Eisen, Chlor usw.) bestimmen die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Blut. Der Anteil anorganischer Substanzen im Plasma beträgt etwa 1 %. Sie kommen im Körpergewebe vor

Aus dem Buch des Autors

6.9. Stammzellen Heutzutage ist es in Mode, über Stammzellen zu sprechen. Wenn mich jemand fragt, was ich davon halte, antworte ich mit der Frage: „Wo?“ In Russland oder in der Welt?“ In Russland und in der Welt ist die Situation in diesem Bereich völlig anders. Die Welt wird intensiv erforscht und

Wasser. Von den anorganischen Stoffen, aus denen die Zelle besteht, ist Wasser der wichtigste. Sein Anteil liegt zwischen 60 und 95 %. Gesamtgewicht Zellen. Wasser spielt eine wesentliche Rolle im Leben von Zellen und lebenden Organismen im Allgemeinen. Für viele Organismen ist es nicht nur Teil ihrer Zusammensetzung, sondern auch Lebensraum.

Die Rolle des Wassers in der Zelle wird durch seine einzigartige chemische und chemische Zusammensetzung bestimmt physikalische Eigenschaften, hauptsächlich mit der geringen Größe der Moleküle, mit der Polarität ihrer Moleküle und mit ihrer Fähigkeit, untereinander Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden, verbunden.

Wasser als Bestandteil biologischer Systeme erfüllt folgende Aufgaben wichtige Funktionen:

Wasser- universelles Lösungsmittel für polare Stoffe, wie Salze, Zucker, Alkohole, Säuren usw. Als Stoffe werden Stoffe bezeichnet, die in Wasser gut löslich sind hydrophil. Wenn eine Substanz in Lösung geht, können sich ihre Moleküle oder Ionen freier bewegen; die Reaktivität des Stoffes nimmt entsprechend zu. Aus diesem Grund laufen die meisten chemischen Reaktionen in der Zelle in wässrigen Lösungen ab. Seine Moleküle sind an vielen chemischen Reaktionen beteiligt, beispielsweise an der Bildung oder Hydrolyse von Polymeren. Bei der Photosynthese ist Wasser ein Elektronendonor, eine Quelle für Wasserstoffionen und freien Sauerstoff.
Wasser löst oder vermischt sich nicht mit unpolaren Substanzen, da es mit ihnen keine Wasserstoffbrückenbindungen eingehen kann. Als wasserunlösliche Stoffe werden bezeichnet hydrophob. Hydrophobe Moleküle oder ihre Teile werden von Wasser abgestoßen und in seiner Gegenwart voneinander angezogen. Solche Wechselwirkungen spielen eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung der Stabilität von Membranen sowie vieler Proteinmoleküle, Nukleinsäuren und einer Reihe subzellulärer Strukturen.
Wasser hat eine hohe Spezifität Wärmekapazität. Es braucht viel Energie, um die Wasserstoffbrückenbindungen aufzubrechen, die die Wassermoleküle zusammenhalten. Diese Eigenschaft gewährleistet die Aufrechterhaltung des thermischen Gleichgewichts des Körpers bei erheblichen Temperaturschwankungen Umfeld. Außerdem ist Wasser anders hohe Wärmeleitfähigkeit, Dadurch kann der Körper im gesamten Körpervolumen die gleiche Temperatur aufrechterhalten.
Wasser wird charakterisiert hohe Verdampfungswärme, Das heißt, die Fähigkeit von Molekülen, eine beträchtliche Menge Wärme mitzunehmen und gleichzeitig den Körper zu kühlen. Durch diese Eigenschaft des Wassers, die sich beim Schwitzen bei Säugetieren, thermischer Atemnot bei Krokodilen und anderen Tieren, Transpiration bei Pflanzen manifestiert, wird deren Überhitzung verhindert.
Wasser ist ausschließlich hohe Oberflächenspannung. Diese Eigenschaft ist für Adsorptionsprozesse, für die Bewegung von Lösungen durch Gewebe (Blutkreislauf, auf- und absteigende Strömungen in Pflanzen) sehr wichtig. Bei vielen kleinen Organismen ermöglicht die Oberflächenspannung, dass sie auf der Wasseroberfläche schwimmen oder gleiten.
Wasser sorgt Bewegung von Stoffen in der Zelle und im Körper, die Aufnahme von Stoffen und die Ausscheidung von Stoffwechselprodukten.
Bei Pflanzen bestimmt Wasser turgor Zellen, und bei manchen Tieren führt es durch Unterstützungsfunktionen ein hydrostatisches Skelett sein (Rund- und Ringelwürmer, Stachelhäuter).
Wasser - Komponente Schmierflüssigkeiten(Synovial – in den Gelenken von Wirbeltieren, Pleura – in der Pleurahöhle, Perikard – im Herzbeutel) und Schleim(erleichtern die Bewegung von Stoffen durch den Darm, schaffen ein feuchtes Milieu auf den Schleimhäuten der Atemwege). Es ist Bestandteil von Speichel, Galle, Tränen, Sperma usw.

Mineralsalze. Anorganische Substanzen in der Zelle, außer Wasser, Precspavlevy-Mineralsalze. Salzmoleküle darin wässrige Lösung zerfallen in Kationen und Anionen. Höchster Wert haben Kationen (K +, Na +, Ca 2+, Mg: +, NH 4 +) und Anionen (C1, H 2 P0 4 -, HP0 4 2-, HC0 3 -, NO3 2--, SO 4 2- ) Nicht nur der Gehalt, sondern auch das Verhältnis der Ionen in der Zelle ist entscheidend.

Der Unterschied zwischen der Anzahl der Kationen und Anionen auf der Oberfläche und im Inneren der Zelle liefert das Vorkommen Aktionspotential, was der Entstehung nervöser und muskulärer Erregung zugrunde liegt. Der Unterschied in der Ionenkonzentration auf verschiedenen Seiten der Membran ist auf den aktiven Stofftransport durch die Membran sowie auf die Energieumwandlung zurückzuführen.

Wie wir bereits wissen, besteht die Zelle aus Chemikalien organische und anorganische Typen. Die wichtigsten anorganischen Substanzen, aus denen die Zelle besteht, sind Salze und Wasser.

Wasser als Bestandteil des Lebens

Wasser ist der dominierende Bestandteil aller Organismen. Wichtig biologische Funktionen Wasser entsteht aufgrund der einzigartigen Eigenschaften seiner Moleküle, insbesondere des Vorhandenseins von Dipolen, die die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Zellen ermöglichen.

Dank der Wassermoleküle im Körper von Lebewesen finden Prozesse der thermischen Stabilisierung und Thermoregulation statt. Der Prozess der Thermoregulation erfolgt aufgrund der hohen Wärmekapazität der Wassermoleküle: Äußere Temperaturänderungen haben keinen Einfluss auf Temperaturänderungen im Inneren des Körpers.

Dank Wasser die Organe menschlicher Körper behalten ihre Elastizität. Wasser ist einer der Hauptbestandteile der Schmierflüssigkeiten, die für die Gelenke von Wirbeltieren oder den Herzbeutel erforderlich sind.

Es ist im Schleim enthalten und erleichtert den Transport von Stoffen durch den Darm. Wasser ist Bestandteil von Galle, Tränen und Speichel.

Salze und andere anorganische Stoffe

Die Zellen eines lebenden Organismus enthalten neben Wasser anorganische Stoffe wie Säuren, Basen und Salze. Mg2+, H2PO4, K, CA2, Na, C1- sind die wichtigsten im Leben des Organismus. Schwache Säuren garantieren Stabilität interne Umgebung Zellen (leicht alkalisch).

Die Konzentration der Ionen in der Interzellularsubstanz und im Inneren der Zelle kann unterschiedlich sein. So sind beispielsweise Na+-Ionen nur in der Interzellularflüssigkeit konzentriert, während K+ ausschließlich in der Zelle vorkommt.

Eine starke Verringerung oder Erhöhung der Anzahl bestimmter Ionen in der Zusammensetzung der Zelle führt nicht nur zu deren Funktionsstörung, sondern auch zum Tod. Beispielsweise führt eine Verringerung der Menge an Ca + in der Zelle zu Krämpfen innerhalb der Zelle und ihrem weiteren Tod.

Einige anorganische Substanzen interagieren häufig mit Fetten, Proteinen und Kohlenhydraten. Ein markantes Beispiel sind organische Verbindungen mit Phosphor und Schwefel.

Schwefel ist ein Bestandteil von Proteinmolekülen und für die Bildung molekularer Bindungen im Körper verantwortlich. Durch die Synthese von Phosphor und organischen Stoffen wird Energie aus Proteinmolekülen freigesetzt.

Calciumsalze

Calciumsalze tragen zur normalen Entwicklung des Knochengewebes sowie zur Funktion von Gehirn und Rückenmark bei. Der Kalziumstoffwechsel im Körper erfolgt durch Vitamin D. Ein Überschuss oder Mangel an Kalziumsalzen führt zu Funktionsstörungen des Körpers.

Pflanzliche und tierische Zellen enthalten anorganische und organische Substanzen. Zu den anorganischen Materialien zählen Wasser und Mineralien. Zu den organischen Substanzen zählen Proteine, Fette, Kohlenhydrate und Nukleinsäuren.

anorganische Stoffe

Wasserist die Verbindung, die eine lebende Zelle in der größten Menge enthält. Wasser macht etwa 70 % der Zellmasse aus. Die meisten intrazellulären Reaktionen finden in einem wässrigen Medium statt. Wasser in der Zelle liegt in einem freien und gebundenen Zustand vor.

Die Bedeutung von Wasser für das Leben einer Zelle wird durch seine Struktur und Eigenschaften bestimmt. Der Wassergehalt in Zellen kann unterschiedlich sein. 95 % des Wassers befindet sich in der Zelle in freiem Zustand. Es wird als Lösungsmittel für organische und anorganische Stoffe benötigt. Alle biochemischen Reaktionen in der Zelle laufen unter Beteiligung von Wasser ab. Wasser dient dazu, verschiedene Stoffe aus der Zelle zu entfernen. Wasser hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und verhindert plötzliche Temperaturschwankungen. 5 % des Wassers liegen in gebundenem Zustand vor und bilden mit Proteinen fragile Verbindungen.

Mineralien in einer Zelle können in dissoziiertem Zustand oder in Kombination mit organischen Substanzen vorliegen.

Chemische Elemente, die an Stoffwechselprozessen beteiligt sind und biologische Aktivität aufweisen, werden als biogen bezeichnet.

Zytoplasmaenthält etwa 70 % Sauerstoff, 18 % Kohlenstoff, 10 % Wasserstoff, Kalzium, Stickstoff, Kalium, Phosphor, Magnesium, Schwefel, Chlor, Natrium, Aluminium, Eisen. Diese Elemente machen 99,99 % der Zusammensetzung der Zelle aus und werden aufgerufen Makronährstoffe. Kalzium und Phosphor kommen beispielsweise in Knochen vor. Eisen ist ein wesentlicher Bestandteil des Hämoglobins.

Mangan, Bor, Kupfer, Zink, Jod, Kobalt - Spurenelemente. Sie machen Tausendstel Prozent der Zellmasse aus. Spurenelemente werden für die Bildung von Hormonen, Enzymen und Vitaminen benötigt. Sie beeinflussen die Stoffwechselvorgänge im Körper. Jod ist beispielsweise Teil des Schilddrüsenhormons, Kobalt ist Teil von Vitamin B12.

Gold, Quecksilber, Radium usw. - Ultramikroelemente- machen Millionstel Prozent der Zusammensetzung der Zelle aus.

Der Mangel oder Überschuss an Mineralsalzen stört die lebenswichtige Aktivität des Organismus.

organische Substanz

Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff sind Bestandteile organischer Substanzen. Organische Verbindungen sind große Moleküle, sogenannte Polymere. Polymere bestehen aus vielen wiederkehrenden Einheiten (Monomeren). Zu den organischen Polymerverbindungen gehören Kohlenhydrate, Fette, Proteine, Nukleinsäuren und ATP.

Kohlenhydrate

Kohlenhydratebestehen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff.

MonomereKohlenhydrate sind Monosaccharide. Kohlenhydrate werden in Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide unterteilt.

Monosaccharide- Einfachzucker mit der Formel (CH 2 O) n, wobei n eine ganze Zahl von drei bis sieben ist. Abhängig von der Anzahl der Kohlenstoffatome in einem Molekül werden Triosen (3C), Tetrosen (4C), Pentosen (5C), Hexosen (6C) und Heptosen (7C) unterschieden.

TriosenC 3 H 6 O 3 – zum Beispiel Glycerinaldehyd und Dihydroxyaceton – spielen die Rolle von Zwischenprodukten im Atmungsprozess und nehmen an der Photosynthese teil. Tetrosen C 4 H 8 O 4 kommen in Bakterien vor. Pentosen C 5 H 10 O 5 – zum Beispiel Ribose – sind Teil der RNA, Desoxyribose ist Teil der DNA. Hexosen – C 6 H 12 O 6 – zum Beispiel Glucose, Fructose, Galactose. Glukose ist eine Energiequelle für die Zelle. Glucose kann zusammen mit Fructose und Galactose an der Bildung von Disacchariden beteiligt sein.

Disaccharideentstehen durch eine Kondensationsreaktion zwischen zwei Monosacchariden (Hexosen) unter Verlust eines Wassermoleküls.

Die Formel der Disaccharide C 12 H 22 O 11 Unter den Disacchariden sind Maltose, Laktose und Saccharose am weitesten verbreitet.

Saccharose oder Rohrzucker wird in Pflanzen synthetisiert. Maltose entsteht aus Stärke bei der Verdauung im Körper von Tieren. Laktose bzw. Milchzucker kommt nur in Milch vor.

Polysaccharide (einfach) entstehen durch die Kondensationsreaktion einer großen Anzahl von Monosacchariden. Zu den einfachen Polysacchariden gehören Stärke (in Pflanzen synthetisiert), Glykogen (in Leberzellen und Muskeln von Tieren und Menschen enthalten) und Cellulose (bildet in Pflanzen eine Zellwand).

Komplexe Polysaccharide entsteht durch die Wechselwirkung von Kohlenhydraten mit Lipiden. Glykolipide sind beispielsweise Bestandteil von Membranen. Zu den komplexen Polysacchariden zählen auch Verbindungen von Kohlenhydraten mit Proteinen (Glykoproteine). Glykoproteine sind beispielsweise Teil des Schleims, der von den Drüsen des Magen-Darm-Trakts abgesondert wird.

Funktionen von Kohlenhydraten:

1. Energie: 60 % der Körperenergie stammt aus dem Abbau von Kohlenhydraten. Bei der Spaltung von 1 g Kohlenhydraten werden 17,6 kJ Energie freigesetzt.

2. Strukturell und unterstützend: Kohlenhydrate sind Teil der Plasmamembran, der Hülle von Pflanzen- und Bakterienzellen.

3. Reservieren: Nährstoffe (Glykogen, Stärke) werden in den Zellen gespeichert.

4. Schutz: Geheimnisse (Schleim), die von verschiedenen Drüsen abgesondert werden, schützen die Wände von Hohlorganen, Bronchien, Magen und Darm mechanischer Schaden, schädliche Bakterien und Viren.

5. Mitmachen Photosynthese.

Fette und fettähnliche Substanzen

Fettebestehen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Monomere Fette sind Fettsäure Und Glycerin. Die Eigenschaften von Fetten werden bestimmt qualitative Zusammensetzung Fettsäuren und ihr Mengenverhältnis. Pflanzliche Fette sind flüssig (Öle), tierische Fette sind fest (z. B. Schmalz). Fette sind wasserunlöslich – es handelt sich um hydrophobe Verbindungen. Fette verbinden sich mit Proteinen zu Lipoproteinen und verbinden sich mit Kohlenhydraten zu Glykolipiden. Glykolipide und Lipoproteine sind fettähnliche Substanzen.

Fettähnliche Substanzen sind Bestandteil von Zellmembranen, Membranorganellen und Nervengewebe. Fette können sich mit Glukose verbinden und Glykoside bilden. Digitoxinglykosid ist beispielsweise eine Substanz, die zur Behandlung von Herzerkrankungen eingesetzt wird.

Funktionen von Fetten:

1. Energie: Beim vollständigen Abbau von 1 g Fett zu Kohlendioxid und Wasser werden 38,9 kJ Energie freigesetzt.

2. Strukturell: sind Teil der Zellmembran.

3. Schutz: Eine Fettschicht schützt den Körper vor Unterkühlung, mechanischen Stößen und Gehirnerschütterungen.

4. Regulatorisch: Steroidhormone regulieren Stoffwechselprozesse und die Fortpflanzung.

5. Fett- Quelle endogenes Wasser. Bei der Oxidation von 100 g Fett werden 107 ml Wasser freigesetzt.

Eichhörnchen

Proteine bestehen aus Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff. Monomere Protein sind Aminosäuren. Proteine bestehen aus zwanzig verschiedenen Aminosäuren. Aminosäureformel:

Die Zusammensetzung der Aminosäuren umfasst: NH 2 – eine Aminogruppe mit basischen Eigenschaften; COOH – Carboxylgruppe, hat saure Eigenschaften. Aminosäuren unterscheiden sich voneinander durch ihre Reste – R. Aminosäuren sind amphotere Verbindungen. Sie sind in einem Proteinmolekül über Peptidbindungen miteinander verbunden.

Aminosäurekondensationsschema (Bildung von Peptidbindungen)

Es gibt primäre, sekundäre, tertiäre und quartäre Proteinstrukturen. Die Reihenfolge, Menge und Qualität der Aminosäuren, aus denen ein Proteinmolekül besteht, bestimmen seine Primärstruktur. Proteine der Primärstruktur können mithilfe von Wasserstoffbrückenbindungen spiralförmig verbunden werden und eine Sekundärstruktur bilden. Polypeptidketten verdrehen sich auf bestimmte Weise zu einer kompakten Struktur und bilden ein Kügelchen (Kugel) – das ist die Tertiärstruktur des Proteins. Die meisten Proteine haben eine Tertiärstruktur. Aminosäuren sind nur auf der Oberfläche der Kügelchen aktiv. Proteine, die eine kugelförmige Struktur haben, fügen sich zu einer Quartärstruktur zusammen. Der Ersatz einer Aminosäure führt zu einer Veränderung der Eigenschaften des Proteins (Abb. 30).

Unter dem Einfluss von hohen Temperaturen, Säuren und anderen Faktoren kann es zur Zerstörung des Proteinmoleküls kommen. Dieses Phänomen wird Denaturierung genannt (Abb. 31). Manchmal denaturiert

Reis. dreißig.Verschiedene Strukturen von Proteinmolekülen.

1 - primär; 2 - sekundär; 3 - Tertiärbereich; 4 - Quartär (am Beispiel von Bluthämoglobin).

Reis. 31.Denaturierung von Proteinen.

1 - Proteinmolekül vor der Denaturierung;

2 - denaturiertes Protein;

3 - Wiederherstellung des ursprünglichen Proteinmoleküls.

Wenn sich die Bedingungen ändern, kann das gebadete Protein seine Struktur wieder wiederherstellen. Dieser Vorgang wird Renaturierung genannt und ist nur möglich, wenn die Primärstruktur des Proteins nicht zerstört wird.

Proteine sind einfach und komplex. Einfache Proteine bestehen nur aus Aminosäuren: zum Beispiel Albuminen, Globulinen, Fibrinogen, Myosin.

Komplexe Proteine bestehen aus Aminosäuren und anderen organischen Verbindungen: zB Lipoproteine, Glykoproteine, Nukleoproteine.

Proteinfunktionen:

1. Energie. Beim Abbau von 1 g Protein werden 17,6 kJ Energie freigesetzt.

2. katalytisch. Sie dienen als Katalysatoren für biochemische Reaktionen. Katalysatoren sind Enzyme. Enzyme beschleunigen biochemische Reaktionen, sind aber nicht Teil der Endprodukte. Enzyme sind streng spezifisch. Jedes Substrat hat sein eigenes Enzym. Der Name des Enzyms beinhaltet den Namen des Substrats und die Endung „ase“: Maltase, Ribonuklease. Enzyme sind aktiv bei bestimmte Temperatur(35 - 45 °C).

3. Strukturell. Proteine sind Teil der Membranen.

4. Transport. Hämoglobin transportiert beispielsweise Sauerstoff und CO 2 im Blut von Wirbeltieren.

5. Schützend. Den Körper vor schützen schädliche Auswirkungen: Produktion von Antikörpern.

6. Kontraktil. Aufgrund des Vorhandenseins von Aktin- und Myosinproteinen in Muskelfasern kommt es zu einer Muskelkontraktion.

Nukleinsäuren

Es gibt zwei Arten von Nukleinsäuren: DNA(Desoxyribonukleinsäure) und RNA(Ribonukleinsäure). Monomere Nukleinsäuren sind Nukleotide.

DNA (Desoxyribonukleinsäure). Die Zusammensetzung des DNA-Nukleotids umfasst eine der stickstoffhaltigen Basen: Adenin (A), Guanin (G), Thymin (T) oder Cytosin (C) (Abb. 32), ein Desoxyribose-Kohlenhydrat und einen Phosphorsäurerest. Das DNA-Molekül ist eine Doppelhelix, die auf dem Prinzip der Komplementarität basiert. Die folgenden stickstoffhaltigen Basen sind im DNA-Molekül komplementär: A = T; G \u003d C. Zwei DNA-Helixe sind durch Wasserstoffbrücken verbunden (Abb. 33).

Reis. 32.Die Struktur eines Nukleotids.

Reis. 33.Abschnitt eines DNA-Moleküls. Komplementäre Verbindung von Nukleotiden verschiedener Ketten.

DNA ist zur Selbstvervielfältigung (Replikation) fähig (Abb. 34). Die Replikation beginnt mit der Trennung zweier komplementärer Stränge. Jeder Strang dient als Vorlage für die Bildung eines neuen DNA-Moleküls. Enzyme sind am Prozess der DNA-Synthese beteiligt. Jedes der beiden Tochtermoleküle enthält notwendigerweise eine alte und eine neue Helix. Das neue DNA-Molekül ist hinsichtlich der Nukleotidsequenz absolut identisch mit dem alten. Diese Replikationsmethode gewährleistet die exakte Reproduktion der im übergeordneten DNA-Molekül aufgezeichneten Informationen in den Tochtermolekülen.

Reis. 34.Verdoppelung des DNA-Moleküls.

1 - Matrix-DNA;

2 - die Bildung von zwei neuen Ketten basierend auf der Matrix;

3 - Tochter-DNA-Moleküle.

DNA-Funktionen:

1. Speicherung erblicher Informationen.

2. Sicherstellung der Übertragung genetischer Informationen.

3. Präsenz im Chromosom als Strukturbestandteil.

DNA kommt im Zellkern sowie in Zellorganellen wie Mitochondrien und Chloroplasten vor.

RNA (Ribonukleinsäure). Es gibt drei Arten von Ribonukleinsäuren: ribosomal, Transport Und informativ RNA. Ein RNA-Nukleotid besteht aus einer der stickstoffhaltigen Basen: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C), Uracil (U), Kohlenhydrat – Ribose und einem Phosphorsäurerest.

Ribosomale RNA (rRNA) In Kombination mit dem Protein ist es Teil der Ribosomen. rRNA macht 80 % der gesamten RNA in einer Zelle aus. Die Proteinsynthese findet an Ribosomen statt.

Messenger-RNA (mRNA) macht 1 bis 10 % der gesamten RNA in der Zelle aus. Strukturell ist mRNA komplementär zu einem Teil des DNA-Moleküls, der Informationen über die Synthese eines bestimmten Proteins trägt. Die Länge der mRNA hängt von der Länge des DNA-Abschnitts ab, aus dem die Informationen abgelesen wurden. mRNA überträgt Informationen über die Proteinsynthese vom Zellkern zum Zytoplasma und zum Ribosom.

Transfer-RNA (tRNA) macht etwa 10 % der gesamten RNA aus. Es hat eine kurze Nukleotidkette in Form eines Kleeblatts und kommt im Zytoplasma vor. An einem Ende des Kleeblatts befindet sich ein Nukleotidtriplett (Anticodon), das für eine bestimmte Aminosäure kodiert. Am anderen Ende befindet sich ein Nukleotidtriplett, an das eine Aminosäure gebunden ist. Jede Aminosäure hat ihre eigene tRNA. tRNA transportiert Aminosäuren zum Ort der Proteinsynthese, d. h. zu Ribosomen (Abb. 35).

RNA kommt im Nukleolus, Zytoplasma, Ribosomen, Mitochondrien und Plastiden vor.

ATP – Adenazintriphosphorsäure. Adenazintriphosphorsäure (ATP) besteht aus einer stickstoffhaltigen Base - Adenin, Zucker - Ribose, Und drei Reste Phosphorsäure(Abb. 36). Das ATP-Molekül sammelt eine große Menge an Energie, die für die biochemischen Prozesse in der Zelle erforderlich ist. Die ATP-Synthese findet in Mitochondrien statt. Das ATP-Molekül ist sehr instabil

Chiva und ist in der Lage, unter Freisetzung großer Energiemengen ein oder zwei Phosphatmoleküle abzuspalten. Die Bindungen im ATP-Molekül werden aufgerufen makroergisch.

ATP → ADP + P + 40 kJ ADP → AMP + P + 40 kJ

Reis. 35. Die Struktur der tRNA.

A, B, C und D – Abschnitte einer komplementären Verbindung innerhalb einer RNA-Kette; D – Stelle (aktives Zentrum) der Verbindung mit der Aminosäure; E – Stelle der komplementären Verbindung mit einem Molekül.

Reis. 36.Die Struktur von ATP und seine Umwandlung in ADP.

Fragen zur Selbstkontrolle

1. Welche Stoffe in der Zelle werden als anorganisch eingestuft?

2. Welche Stoffe in der Zelle gelten als organisch?

3. Was ist ein Kohlenhydratmonomer?

4. Wie sind Kohlenhydrate aufgebaut?

5. Welche Funktionen erfüllen Kohlenhydrate?

6. Was ist das Monomer von Fetten?

7. Wie ist die Struktur von Fetten?

8. Welche Funktionen haben Fette?

9. Was ist ein Proteinmonomer? 10. Wie ist die Struktur von Proteinen? 11. Welche Strukturen haben Proteine?

12. Was passiert bei der Denaturierung eines Proteinmoleküls?

13. Welche Funktionen haben Proteine?

14. Welche Nukleinsäuren sind bekannt?

15. Was ist ein Nukleinsäuremonomer?

16. Was ist im DNA-Nukleotid enthalten?

17. Wie ist die Struktur eines RNA-Nukleotids?

18. Wie ist die Struktur eines DNA-Moleküls?

19. Welche Funktionen erfüllt das DNA-Molekül?

20. Wie ist die Struktur von rRNA?

21. Wie ist die Struktur von mRNA?

22. Wie ist die Struktur von tRNA?

23. Welche Funktionen haben Ribonukleinsäuren?

24. Wie ist ATP aufgebaut?

25. Welche Funktionen erfüllt ATP in der Zelle?

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Energiequelle

Tropfen

Carboxylgruppe

Säurequalität

Zellwand-Codon

Temperaturschwankungen

Menge

Komplementarität

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Knochen

Stärke

Laktose

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Lipoproteine

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Maltose

Gewicht

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Spurenelemente

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Myosin

Mitochondrien

Molekül

Milch Zucker

Monomer

Monosaccharid

Mucopolysaccharide

Mukoproteine

erblicher Informationsmangel

anorganische Stoffe Nervengewebe Nukleinsäuren Nukleoproteine Nukleotidstoffwechsel Stoffwechselvorgänge organische Stoffe Pentosen

Peptidbindungen Primärstruktur Sauerstoffübertragung Früchte

Unterhautgewebe

Polymerpolysaccharid

Semipermeable Membran

Befehl

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Wasserdurchlässigkeit

Prozent

Radikale

Zerstörung

Verfall

Lösungsmittel

Anlage

Teilt

Kondensationsreaktion

Renaturierung

Ribose

Ribonuklease

Ribosom

RNA

Zucker

Blutgerinnung

freier Staat

gebundener Zustand

Samen

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Proteinsynthese

Schicht

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Struktur

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Wärmeleitfähigkeit

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