Uorganiske stoffer som utgjør cellen.

Disse inkluderer vann og mineralsalter.

Vann nødvendig for implementering av livsprosesser i cellen. Innholdet er 70-80% av massen til cellen. Hovedfunksjonene til vann:

er et universelt løsemiddel;

er miljøet der biokjemiske reaksjoner finner sted;

bestemmer de fysiologiske egenskapene til cellen (elastisitet, volum);

deltar i kjemiske reaksjoner;

opprettholder den termiske balansen i kroppen på grunn av den høye varmekapasiteten og varmeledningsevnen;

er hovedmiddelet for transport av stoffer.

mineralsalter tilstede i cellen i form av ioner: kationer K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ ; anioner - Cl-, HCO3-, H2PO4-.

3. Organiske stoffer i cellen.

De organiske forbindelsene i en celle består av mange repeterende elementer (monomerer) og er store molekyler - polymerer. Disse inkluderer proteiner, fett, karbohydrater og nukleinsyrer. Deres innhold i cellen: proteiner -10-20%; fett - 1-5%; karbohydrater - 0,2-2,0%; nukleinsyrer - 1-2%; organiske stoffer med lav molekylvekt - 0,1-0,5%.

Ekorn - høy molekylvekt (høy molekylvekt) organisk materiale. Den strukturelle enheten til molekylet deres er en aminosyre. 20 aminosyrer deltar i dannelsen av proteiner. Sammensetningen av molekylet til hvert protein inkluderer bare visse aminosyrer i rekkefølgen som er karakteristisk for dette proteinet. Aminosyren har følgende formel:

H2N-CH-COOH

Sammensetningen av aminosyrer inkluderer NH 2 - en aminogruppe med grunnleggende egenskaper; COOH er en karboksylgruppe med sure egenskaper; radikaler som skiller aminosyrer fra hverandre.

Det er primære, sekundære, tertiære og kvaternære proteinstrukturer. Aminosyrer koblet sammen av peptidbindinger bestemmer dens primære struktur. Proteiner av den primære strukturen er forbundet i en spiral ved hjelp av hydrogenbindinger og danner en sekundær struktur. Polypeptidkjeder, som vrir seg på en bestemt måte til en kompakt struktur, danner en kule (kule) - den tertiære strukturen til proteinet. De fleste proteiner har en tertiær struktur. Det skal bemerkes at aminosyrer bare er aktive på overflaten av kulen. Proteiner med kulestruktur kombineres og danner en kvartær struktur (for eksempel hemoglobin). Når de utsettes for høy temperatur, syrer og andre faktorer, blir komplekse proteinmolekyler ødelagt - proteindenaturering. Når forholdene forbedres, er det denaturerte proteinet i stand til å gjenopprette sin struktur hvis dets primære struktur ikke blir ødelagt. Denne prosessen kalles renaturering.

Proteiner er artsspesifikke: hver dyreart er preget av et sett med visse proteiner.

Det er enkle og komplekse proteiner. De enkle består kun av aminosyrer (for eksempel albuminer, globuliner, fibrinogen, myosin, etc.). Sammensetningen av komplekse proteiner, i tillegg til aminosyrer, inkluderer også andre organiske forbindelser, for eksempel fett og karbohydrater (lipoproteiner, glykoproteiner, etc.).

Proteiner utfører følgende funksjoner:

enzymatisk (for eksempel bryter enzymet amylase ned karbohydrater);

strukturelle (for eksempel er de en del av membraner og andre celleorganeller);

reseptor (for eksempel bidrar proteinet rhodopsin til bedre syn);

transport (for eksempel bærer hemoglobin oksygen eller karbondioksid);

beskyttende (for eksempel er immunglobulinproteiner involvert i dannelsen av immunitet);

motor (for eksempel er aktin og myosin involvert i sammentrekningen av muskelfibre);

hormonell (for eksempel insulin omdanner glukose til glykogen);

energi (ved deling av 1 g protein frigjøres 4,2 kcal energi).

Fett (lipider) - forbindelser av trihydrisk alkoholglyserol og fettsyrer med høy molekylvekt. Kjemisk formel fett:

CH2-O-C(O)-R1

CH2-O-C(O)-R3, hvor radikalene kan være forskjellige.

Funksjoner av lipider i cellen:

strukturelle (ta del i konstruksjonen av cellemembranen);

energi (med nedbrytning av 1 g fett i kroppen frigjøres 9,2 kcal energi);

beskyttende (bevare mot varmetap, mekanisk skade);

fett er en kilde til endogent vann (når 10 g fett oksideres, frigjøres 11 g vann);

regulering av stoffskiftet.

Karbohydrater - molekylet deres kan representeres av den generelle formelen C n (H 2 O) n - karbon og vann.

Karbohydrater er delt inn i tre grupper: monosakkarider (inkluderer ett sukkermolekyl - glukose, fruktose, etc.), oligosakkarider (inkluderer fra 2 til 10 monosakkaridrester: sukrose, laktose) og polysakkarider (forbindelser med høy molekylvekt - glykogen, stivelse, etc.). ).

Funksjoner av karbohydrater:

tjene som innledende elementer for konstruksjon av forskjellige organiske stoffer, for eksempel under fotosyntese - glukose;

den viktigste energikilden for kroppen, når de brytes ned ved hjelp av oksygen, frigjøres mer energi enn når fett oksideres;

beskyttende (for eksempel inneholder slimet som skilles ut av forskjellige kjertler mye karbohydrater; det beskytter veggene til hule organer (bronkier, mage, tarmer) mot mekanisk skade; har antiseptiske egenskaper);

struktur- og støttefunksjoner: inngår i plasmamembran.

Nukleinsyrer er fosforholdige biopolymerer. Disse inkluderer deoksyribonuklein (DNA) Og ribonukleinsyrer (RNA)..

DNA - de største biopolymerene, deres monomer er nukleotid. Den består av rester av tre stoffer: en nitrogenholdig base, et karbohydrat deoksyribose og fosforsyre. Det er 4 nukleotider involvert i dannelsen av DNA-molekylet. To nitrogenholdige baser er derivater av pyrimidin - tymin og cytosin. Adenin og guanin er klassifisert som purinderivater.

I følge DNA-modellen foreslått av J. Watson og F. Crick (1953), består DNA-molekylet av to tråder spiralviklet rundt hverandre.

De to trådene i et molekyl holdes sammen av hydrogenbindinger som oppstår mellom dem. komplementære nitrogenholdige baser. Adenin er komplementært til tymin, og guanin er komplementært til cytosin. DNA i celler er lokalisert i kjernen, hvor det, sammen med proteiner, dannes kromosomer. DNA finnes også i mitokondrier og plastider, hvor molekylene deres er ordnet i en ring. Hoved DNA-funksjon- lagring av arvelig informasjon inneholdt i sekvensen av nukleotider som danner dets molekyl, og overføring av denne informasjonen til datterceller.

Ribonukleinsyre enkelttrådet. Et RNA-nukleotid består av en av nitrogenbasene (adenin, guanin, cytosin eller uracil), et ribosekarbohydrat og en fosforsyrerest.

Det finnes flere typer RNA.

Ribosomalt RNA(r-RNA) i kombinasjon med proteinet er en del av ribosomene. Ribosomer utfører proteinsyntese. Messenger RNA(i-RNA) bærer informasjon om proteinsyntese fra kjernen til cytoplasma. Overfør RNA(t-RNA) er lokalisert i cytoplasmaet; fester visse aminosyrer til seg selv og leverer dem til ribosomer - stedet for proteinsyntese.

RNA finnes i nukleolus, cytoplasma, ribosomer, mitokondrier og plastider. I naturen er det en annen type RNA - viral. I noen virus utfører den funksjonen med å lagre og overføre arvelig informasjon. I andre virus utføres denne funksjonen av viralt DNA.

Adenosintrifosforsyre (ATP) - er et spesielt nukleotid dannet av nitrogenbasen adenin, karbohydratribose og tre rester av fosforsyre.

ATP er en universell energikilde som er nødvendig for biologiske prosesser som skjer i cellen. ATP-molekylet er svært ustabilt og er i stand til å splitte av ett eller to fosfatmolekyler med frigjøring av et stort antall energi. Denne energien brukes på å sikre alle cellens vitale funksjoner – biosyntese, bevegelse, generering av en elektrisk impuls osv. Bindingene i ATP-molekylet kalles makroerge. Spaltningen av fosfat fra et ATP-molekyl er ledsaget av frigjøring av 40 kJ energi. ATP-syntese skjer i mitokondrier.

Biologi [En komplett guide til forberedelse til eksamen] Lerner Georgy Isaakovich

2.3.1. uorganiske stoffer celler

Cellen inneholder omtrent 70 elementer av det periodiske systemet av elementer av Mendeleev, og 24 av dem er tilstede i alle typer celler. Alle elementer som er tilstede i cellen er delt inn i grupper, avhengig av innholdet i cellen:

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

sporstoffer– B, Ni, Cu, Co, Zn, Mb, etc.;

ultramikroelementer– U, Ra, Au, Pb, Hg, Se, etc.

Cellen inneholder molekyler uorganisk Og organisk forbindelser.

Uorganiske forbindelser i cellen - vann Og uorganisk ioner.

Vann er det viktigste uorganiske stoffet i cellen. Alle biokjemiske reaksjoner foregår i vandige løsninger. Vannmolekylet har en ikke-lineær romlig struktur og har polaritet. Hydrogenbindinger dannes mellom individuelle vannmolekyler, som bestemmer de fysiske og Kjemiske egenskaper vann.

Fysiske egenskaper til vann: Siden vannmolekyler er polare, har vann egenskapen til å løse opp polare molekyler av andre stoffer. Stoffer som er løselige i vann kalles hydrofil. Stoffer som er uløselige i vann kalles hydrofobisk.

Vann har en høy spesifikk varmekapasitet. For å bryte de mange hydrogenbindingene som eksisterer mellom vannmolekyler, er det nødvendig å absorbere en stor mengde energi. Husk hvor lang tid det tar før en vannkoker koker. Denne egenskapen til vann sikrer opprettholdelse av varmebalansen i kroppen.

Det krever mye energi å fordampe vann. Kokepunktet til vann er høyere enn for mange andre stoffer. Denne egenskapen til vann beskytter kroppen mot overoppheting.

Vann kan være i tre aggregeringstilstander - flytende, fast og gassformig.

Hydrogenbindinger bestemmer viskositeten til vann og adhesjonen av dets molekyler til molekylene til andre stoffer. På grunn av adhesjonskreftene til molekyler, dannes en film på overflaten av vannet, som har en slik karakteristikk som overflatespenning.

Ved avkjøling bremses bevegelsen av vannmolekyler. Antallet hydrogenbindinger mellom molekyler blir maksimalt. høyeste tetthet vann når 4 C?. Når vann fryser, utvider det seg (krever plass for at hydrogenbindinger kan dannes) og tettheten avtar. Det er derfor isen flyter.

Biologiske funksjoner til vann. Vann sørger for bevegelse av stoffer i cellen og kroppen, opptak av stoffer og utskillelse av metabolske produkter. I naturen fører vann avfallsprodukter til jord og vannmasser.

Vann er en aktiv deltaker i metabolske reaksjoner.

Vann er involvert i dannelsen av smørevæsker og slim, hemmeligheter og juice i kroppen. Disse væskene finnes i leddene til virveldyr, i pleurahulen, i perikardsækken.

Vann er en del av slimet, som letter bevegelsen av stoffer gjennom tarmene, skaper et fuktig miljø på slimhinnene i luftveiene. vannbase de har også hemmeligheter som skilles ut av visse kjertler og organer: spytt, tårer, galle, sædceller, etc.

uorganiske ioner. De uorganiske ionene i cellen inkluderer: kationer K+, Na+, Ca 2+, Mg 2+, NH 3+ og anioner Cl -, NO 3 -, H 2 PO 4 -, NCO 3 -, HPO 4 2-.

Forskjellen mellom antall kationer og anioner (Na + , Ka + , Cl -) på overflaten og inne i cellen gir fremveksten av et aksjonspotensial, som ligger til grunn for nerve- og muskeleksitasjonen.

Anioner fosforholdig syrer skaper fosfatbuffersystem, opprettholdelse av pH i det intracellulære miljøet i kroppen på nivået 6-9.

Karbonsyre og dens anioner skaper et bikarbonatbuffersystem og opprettholder pH i det ekstracellulære mediet (blodplasma) på nivået 7-4.

Nitrogenforbindelser tjener som en kilde mineralernæring, syntese av proteiner, nukleinsyrer. Fosforatomer er en del av nukleinsyrene, fosfolipidene, så vel som beinene til virveldyr, det kitinøse dekket til leddyr. Kalsiumioner er en del av beinstoffet; de er også nødvendige for implementering av muskelsammentrekning, blodpropp.

EKSEMPLER PÅ OPPGAVER

A1. Vannets polaritet bestemmer dets evne

1) lede varme 3) løse opp natriumklorid

2) absorbere varme 4) løse opp glyserin

A2. Barn med rakitt bør gis legemidler som inneholder

1) jern 2) kalium 3) kalsium 4) sink

A3. Ledning av en nerveimpuls leveres av ioner:

1) kalium og natrium 3) jern og kobber

2) fosfor og nitrogen 4) oksygen og klor

A4. Svake bindinger mellom vannmolekyler i flytende fase kalles:

1) kovalent 3) hydrogen

2) hydrofob 4) hydrofil

A5. Hemoglobin inneholder

1) fosfor 2) jern 3) svovel 4) magnesium

A6. Velg en gruppe kjemiske elementer, som må være tilstede i proteiner

A7. Pasienter med hypotyreose får medisiner som inneholder

Del B

I 1. Velg funksjonene til vannet i merden

1) energi 4) konstruksjon

2) enzymatisk 5) smøring

3) transport 6) termoregulatorisk

I 2. Velg kun de fysiske egenskapene til vannet

1) evnen til å dissosiere

2) hydrolyse av salter

3) tetthet

4) varmeledningsevne

5) elektrisk ledningsevne

6) elektrondonasjon

Del FRA

C1. Hvilke fysiske egenskaper av vann bestemmer dets biologiske betydning?

Fra boken Great Soviet Encyclopedia (VK) av forfatteren TSB

Fra boken Great Soviet Encyclopedia (IN) av forfatteren TSB

Fra boken Great Soviet Encyclopedia (KA) av forfatteren TSB

Fra boken Great Soviet Encyclopedia (NOT) av forfatteren TSB

Fra boken Great Soviet Encyclopedia (PL) av forfatteren TSB

Fra boken Great Soviet Encyclopedia (PO) av forfatteren TSB

Fra boken Great Soviet Encyclopedia (ST) av forfatteren TSB

Fra boken Novelle nesten alt i verden av Bryson Bill

Fra boken Biology [En komplett veiledning til forberedelse til eksamen] forfatter Lerner Georgy Isaakovich

Fra boken Pocket Guide to Medical Tests forfatter Rudnitsky Leonid Vitalievich

24 BUR Dette starter med én celle. Den første cellen deler seg for å bli to, og to blir fire, og så videre. Etter bare 47 doblinger vil du ha omtrent 10.000.000.000.000.000 celler klare til å komme til liv som menneske*.322 Og hver av disse cellene vet nøyaktig hva

Fra boken En komplett guide til analyser og forskning innen medisin forfatter Ingerleib Mikhail Borisovich

2.3. Kjemisk organisering celler. Forholdet mellom strukturen og funksjonene til uorganiske og organiske stoffer (proteiner, nukleinsyrer, karbohydrater, lipider, ATP) som utgjør cellen. Begrunnelse for forholdet mellom organismer basert på analysen av deres kjemiske sammensetning

Fra boken Hvordan ta vare på deg selv hvis du er over 40. Helse, skjønnhet, harmoni, energi forfatter Karpukhina Victoria Vladimirovna

2.3.2. Organisk materiale i cellen. Karbohydrater, lipider Karbohydrater. Den generelle formelen er Сn (H2O)n. Derfor inneholder karbohydrater bare tre kjemiske elementer i sammensetningen. Vannløselige karbohydrater. Funksjoner av løselige karbohydrater: transport, beskyttende, signal,

Fra boken Encyclopedia of Dr. Myasnikov om det viktigste forfatter Myasnikov Alexander Leonidovich

4.6. Uorganiske stoffer Uorganiske stoffer i plasma og blodserum (kalium, natrium, kalsium, fosfor, magnesium, jern, klor etc.) bestemmer blodets fysisk-kjemiske egenskaper Mengden uorganiske stoffer i plasma er ca. 1 %. De finnes i kroppsvev

Fra forfatterens bok

6.9. Stamceller Nå er det mote å snakke om stamceller. Når folk spør meg hva jeg synes om det, svarer jeg på spørsmålet med et spørsmål: «Hvor? I Russland eller i verden?» I Russland og i verden er situasjonen på dette området en helt annen. Verden gjennomgår intensiv forskning og

Vann. Av de uorganiske stoffene som utgjør cellen, er vann den viktigste. Mengden er fra 60 til 95 % Total vekt celler. Vann spiller en viktig rolle i livet til celler og levende organismer generelt. I tillegg til å være en del av deres sammensetning, er det for mange organismer også et habitat.

Vannets rolle i cellen bestemmes av dens unike kjemiske og fysiske egenskaper, assosiert hovedsakelig med den lille størrelsen på molekylene, med polariteten til molekylene og med deres evne til å danne hydrogenbindinger med hverandre.

Vann som en komponent i biologiske systemer utfører følgende essensielle funksjoner:

Vann- universalt løsemiddel for polare stoffer, som salter, sukkerarter, alkoholer, syrer osv. Stoffer som er svært løselige i vann kalles hydrofil. Når et stoff går i løsning, får dets molekyler eller ioner bevege seg friere; reaktiviteten til stoffet øker tilsvarende. Det er av denne grunn at de fleste av de kjemiske reaksjonene i cellen foregår i vandige løsninger. Dens molekyler er involvert i mange kjemiske reaksjoner, for eksempel i dannelsen eller hydrolyse av polymerer. I prosessen med fotosyntese er vann en elektrondonor, en kilde til hydrogenioner og fritt oksygen.
Vann løses ikke opp eller blandes med ikke-polare stoffer, siden det ikke kan danne hydrogenbindinger med dem. Stoffer som er uløselige i vann kalles hydrofobisk. Hydrofobe molekyler eller deres deler blir frastøtt av vann, og i dets nærvær blir de tiltrukket av hverandre. Slike interaksjoner spiller en viktig rolle for å sikre stabiliteten til membraner, så vel som mange proteinmolekyler, nukleinsyrer og en rekke subcellulære strukturer.
Vann har en høy spesifikk Varmekapasitet. Det krever mye energi å bryte hydrogenbindingene som holder vannmolekyler sammen. Denne egenskapen sikrer opprettholdelse av den termiske balansen i kroppen med betydelige temperatursvingninger i miljø. I tillegg er vann annerledes høy varmeledningsevne, som lar kroppen opprettholde samme temperatur gjennom hele volumet.
Vann er karakterisert høy fordampningsvarme, Det vil si evnen til molekyler til å frakte med seg en betydelig mengde varme mens kroppen avkjøles. På grunn av denne egenskapen til vann, som manifesteres under svette hos pattedyr, termisk dyspné hos krokodiller og andre dyr, transpirasjon i planter, forhindres deres overoppheting.
Vann er utelukkende høy overflatespenning. Denne egenskapen er svært viktig for adsorpsjonsprosesser, for bevegelse av løsninger gjennom vev (blodsirkulasjon, stigende og synkende strømmer i planter). For mange små organismer lar overflatespenningen dem flyte eller gli over vannoverflaten.
Vann gir bevegelse av stoffer i cellen og kroppen, absorpsjon av stoffer og utskillelse av metabolske produkter.
Hos planter bestemmer vann turgor celler, og i noen dyr utfører støttefunksjoner være et hydrostatisk skjelett (runde og annelids, pigghuder).
Vann - komponent smørevæsker(synovial - i leddene til virveldyr, pleural - i pleurahulen, perikardial - i perikardsekken) og slim(lette bevegelsen av stoffer gjennom tarmene, skape et fuktig miljø på slimhinnene i luftveiene). Det er en del av spytt, galle, tårer, sæd, etc.

mineralsalter. Uorganiske stoffer i cellen, bortsett fra vann, precspavlevy mineralsalter. Saltmolekyler i vandig løsning brytes ned til kationer og anioner. Høyeste verdi har kationer (K +, Na +, Ca 2+, Mg: +, NH 4 +) og anioner (C1, H 2 P0 4 -, HP0 4 2-, HCO 3 -, NO3 2--, SO 4 2- ) Ikke bare innholdet, men også forholdet mellom ioner i cellen er avgjørende.

Forskjellen mellom antall kationer og anioner på overflaten og inne i cellen gir forekomsten handlingspotensial, hva som ligger til grunn for fremveksten av nervøs og muskulær eksitasjon. Forskjellen i konsentrasjonen av ioner på forskjellige sider av membranen skyldes aktiv overføring av stoffer gjennom membranen, samt omdanning av energi.

Som vi allerede vet, består cellen av kjemiske substanser organiske og uorganiske typer. De viktigste uorganiske stoffene som utgjør cellen er salter og vann.

Vann som en del av livet

Vann er den dominerende komponenten i alle organismer. Viktig biologiske funksjoner vann utføres på grunn av de unike egenskapene til molekylene, spesielt tilstedeværelsen av dipoler, som gjør det mulig for hydrogenbindinger å danne mellom cellene.

Takket være vannmolekyler i kroppen til levende vesener oppstår prosessene med termisk stabilisering og termoregulering. Prosessen med termoregulering skjer på grunn av den høye varmekapasiteten til vannmolekyler: ytre temperaturendringer påvirker ikke temperaturendringer inne i kroppen.

Takket være vann, organene Menneskekroppen beholde sin elastisitet. Vann er en av hovedkomponentene i smørevæskene som er nødvendige for leddene til virveldyr eller perikardsækken.

Det er inkludert i slimet, som letter bevegelsen av stoffer gjennom tarmene. Vann er en del av galle, tårer og spytt.

Salter og andre uorganiske stoffer

Cellene til en levende organisme inneholder i tillegg til vann slike uorganiske stoffer som syrer, baser og salter. Mg2+, H2PO4, K, CA2, Na, C1- er de viktigste i organismens liv. Svake syrer garanterer stabil Internt miljø celler (litt alkaliske).

Konsentrasjonen av ioner i det intercellulære stoffet og inne i cellen kan være forskjellig. Så for eksempel er Na + -ioner kun konsentrert i den intercellulære væsken, mens K + finnes utelukkende i cellen.

En kraftig reduksjon eller økning i antall visse ioner i sammensetningen av cellen fører ikke bare til dysfunksjonen, men også til døden. For eksempel forårsaker en reduksjon i mengden Ca + i cellen kramper inne i cellen og dens videre død.

Noen uorganiske stoffer interagerer ofte med fett, proteiner og karbohydrater. Så et slående eksempel er organiske forbindelser med fosfor og svovel.

Svovel, som er en del av proteinmolekyler, er ansvarlig for dannelsen av molekylære bindinger i kroppen. Takket være syntesen av fosfor og organiske stoffer frigjøres energi fra proteinmolekyler.

Kalsiumsalter

Kalsiumsalter bidrar til normal utvikling av beinvev, samt funksjonen til hjernen og ryggmargen. Kalsiummetabolisme i kroppen utføres på grunn av vitamin D. Overskudd eller mangel på kalsiumsalter fører til dysfunksjon av kroppen.

Plante- og dyreceller inneholder uorganiske og organiske stoffer. Uorganiske materialer inkluderer vann og mineraler. Organiske stoffer inkluderer proteiner, fett, karbohydrater, nukleinsyrer.

uorganiske stoffer

Vanner forbindelsen som en levende celle inneholder i størst mengde. Vann utgjør omtrent 70 % av massen til cellen. De fleste intracellulære reaksjoner finner sted i et vandig medium. Vann i cellen er i fri og bundet tilstand.

Betydningen av vann for en celles levetid bestemmes av dens struktur og egenskaper. Vanninnholdet i cellene kan være forskjellig. 95 % av vannet er i cellen i fri tilstand. Det er nødvendig som løsemiddel for organiske og uorganiske stoffer. Alle biokjemiske reaksjoner i cellen skjer med deltagelse av vann. Vann brukes til å fjerne ulike stoffer fra cellen. Vann har høy varmeledningsevne og forhindrer plutselige temperatursvingninger. 5 % av vannet er i bundet tilstand, og danner skjøre forbindelser med proteiner.

Mineraler i en celle kan være i dissosiert tilstand eller i kombinasjon med organiske stoffer.

Kjemiske elementer, som deltar i metabolske prosesser og har biologisk aktivitet kalles biogene.

Cytoplasmainneholder ca. 70 % oksygen, 18 % karbon, 10 % hydrogen, kalsium, nitrogen, kalium, fosfor, magnesium, svovel, klor, natrium, aluminium, jern. Disse elementene utgjør 99,99 % av cellens sammensetning og kalles makronæringsstoffer. For eksempel finnes kalsium og fosfor i bein. Jern er en integrert del av hemoglobin.

Mangan, bor, kobber, sink, jod, kobolt - sporstoffer. De utgjør tusendeler av en prosent av massen til cellen. Sporelementer er nødvendig for dannelsen av hormoner, enzymer, vitaminer. De påvirker de metabolske prosessene i kroppen. For eksempel er jod en del av skjoldbruskkjertelhormonet, kobolt er en del av vitamin B12.

Gull, kvikksølv, radium, etc. - ultramikroelementer- utgjør milliondeler av en prosent av cellens sammensetning.

Mangelen eller overskuddet av mineralsalter forstyrrer kroppens vitale aktivitet.

organisk materiale

Oksygen, hydrogen, karbon, nitrogen er en del av organiske stoffer. Organiske forbindelser er store molekyler som kalles polymerer. Polymerer består av mange repeterende enheter (monomerer). Organiske polymere forbindelser inkluderer karbohydrater, fett, proteiner, nukleinsyrer, ATP.

Karbohydrater

Karbohydraterbestår av karbon, hydrogen og oksygen.

Monomererkarbohydrater er monosakkarider. Karbohydrater deles inn i monosakkarider, disakkarider og polysakkarider.

Monosakkarider- enkle sukkerarter med formelen (CH 2 O) n, der n er et hvilket som helst heltall fra tre til syv. Avhengig av antall karbonatomer i et molekyl, skilles trioser (3C), tetroser (4C), pentoser (5C), heksoser (6C) og heptoser (7C).

TrioserC 3 H 6 O 3 - for eksempel glyseraldehyd og dihydroksyaceton - spiller rollen som mellomprodukter i respirasjonsprosessen, deltar i fotosyntesen. Tetroser C 4 H 8 O 4 finnes i bakterier. Pentoser C 5 H 10 O 5 - for eksempel ribose - er en del av RNA, deoksyribose er en del av DNA. Heksoser - C 6 H 12 O 6 - for eksempel glukose, fruktose, galaktose. Glukose er en energikilde for cellen. Sammen med fruktose og galaktose kan glukose delta i dannelsen av disakkarider.

disakkariderdannes som et resultat av en kondensasjonsreaksjon mellom to monosakkarider (heksoser) med tap av et vannmolekyl.

Formelen for disakkaridene C 12 H 22 O 11 Blant disakkaridene er maltose, laktose og sukrose de mest utbredte.

Sukrose, eller rørsukker, syntetiseres i planter. Maltose dannes av stivelse under fordøyelsen i dyrekroppen. Laktose, eller melkesukker, finnes bare i melk.

Polysakkarider (enkel) dannes som et resultat av kondensasjonsreaksjonen av et stort antall monosakkarider. Enkle polysakkarider inkluderer stivelse (syntetisert i planter), glykogen (finnes i leverceller og muskler hos dyr og mennesker), cellulose (danner en cellevegg i planter).

Komplekse polysakkarider dannet som et resultat av samspillet mellom karbohydrater og lipider. For eksempel er glykolipider en del av membraner. Komplekse polysakkarider inkluderer også forbindelser av karbohydrater med proteiner (glykoproteiner). For eksempel er glykoproteiner en del av slimet som skilles ut av kjertlene i mage-tarmkanalen.

Funksjoner av karbohydrater:

1. Energi: 60 % av kroppens energi kommer fra nedbryting av karbohydrater. Ved spaltning av 1 g karbohydrater frigjøres 17,6 kJ energi.

2. Strukturelt og støttende: karbohydrater er en del av plasmamembranen, skallet til plante- og bakterieceller.

3. Reservere: næringsstoffer (glykogen, stivelse) lagres i cellene.

4. Beskyttende: hemmeligheter (slim) utskilt av ulike kjertler beskytter veggene til hule organer, bronkier, mage, tarmer fra mekanisk skade, skadelige bakterier og virus.

5. Delta i fotosyntese.

Fett og fettlignende stoffer

Fettbestår av karbon, hydrogen og oksygen. Monomerer fett er fettsyre Og glyserol. Egenskapene til fett bestemmes kvalitativ sammensetning fettsyrer og deres kvantitative forhold. Vegetabilsk fett er flytende (oljer), dyr er faste (for eksempel smult). Fett er uløselig i vann - de er hydrofobe forbindelser. Fett kombineres med proteiner for å danne lipoproteiner, og kombineres med karbohydrater for å danne glykolipider. Glykolipider og lipoproteiner er fettlignende stoffer.

Fettlignende stoffer er en del av cellemembraner, membranorganeller og nervevev. Fett kan kombineres med glukose og danne glykosider. For eksempel er digitoksinglykosid et stoff som brukes i behandlingen av hjertesykdom.

Funksjoner av fett:

1. Energi: med fullstendig nedbrytning av 1 g fett til karbondioksid og vann frigjøres 38,9 kJ energi.

2. Strukturell: er en del av cellemembranen.

3. Beskyttende: et fettlag beskytter kroppen mot hypotermi, mekaniske støt og hjernerystelse.

4. Forskrift: steroidhormoner regulerer metabolske prosesser og reproduksjon.

5. fett- en kilde endogent vann. Når 100 g fett er oksidert, frigjøres 107 ml vann.

Ekorn

Proteiner består av karbon, oksygen, hydrogen og nitrogen. Monomerer protein er aminosyrer. Proteiner er bygget opp av tjue forskjellige aminosyrer. Aminosyreformel:

Sammensetningen av aminosyrer inkluderer: NH 2 - en aminogruppe med grunnleggende egenskaper; COOH - karboksylgruppe, har sure egenskaper. Aminosyrer skiller seg fra hverandre ved sine radikaler - R. Aminosyrer er amfotere forbindelser. De er koblet til hverandre i et proteinmolekyl ved hjelp av peptidbindinger.

Aminosyrekondensasjonsskjema (dannelse av peptidbindinger)

Det er primære, sekundære, tertiære og kvaternære proteinstrukturer. Rekkefølgen, mengden og kvaliteten på aminosyrer som utgjør et proteinmolekyl bestemmer dets primære struktur. Proteiner av primærstrukturen kan kobles til en spiral ved hjelp av hydrogenbindinger og danner en sekundær struktur. Polypeptidkjeder vrir seg på en bestemt måte til en kompakt struktur, og danner en kule (kule) - dette er den tertiære strukturen til proteinet. De fleste proteiner har en tertiær struktur. Aminosyrer er bare aktive på overflaten av kulen. Proteiner som har en kulestruktur kommer sammen for å danne en kvartær struktur. Utskifting av én aminosyre fører til en endring i proteinets egenskaper (fig. 30).

Under påvirkning av høy temperatur, syrer og andre faktorer kan ødeleggelsen av proteinmolekylet oppstå. Dette fenomenet kalles denaturering (fig. 31). Noen ganger denaturert

Ris. tretti.Ulike strukturer av proteinmolekyler.

1 - primær; 2 - sekundær; 3 - tertiær; 4 - Kvartær (på eksemplet med blodhemoglobin).

Ris. 31.proteindenaturering.

1 - proteinmolekyl før denaturering;

2 - denaturert protein;

3 - restaurering av det opprinnelige proteinmolekylet.

Det badede proteinet, når forholdene endres, kan igjen gjenopprette strukturen. Denne prosessen kalles renaturering og er bare mulig når den primære strukturen til proteinet ikke er ødelagt.

Proteiner er enkle og komplekse. Enkle proteiner består kun av aminosyrer: for eksempel albuminer, globuliner, fibrinogen, myosin.

Komplekse proteiner er sammensatt av aminosyrer og andre organiske forbindelser: f.eks. lipoproteiner, glykoproteiner, nukleoproteiner.

Proteinfunksjoner:

1. Energi. Nedbrytningen av 1 g protein frigjør 17,6 kJ energi.

2. katalytisk. De tjener som katalysatorer for biokjemiske reaksjoner. Katalysatorer er enzymer. Enzymer fremskynder biokjemiske reaksjoner, men er ikke en del av sluttproduktene. Enzymer er strengt spesifikke. Hvert substrat har sitt eget enzym. Navnet på enzymet inkluderer navnet på substratet og endingen "ase": maltase, ribonuklease. Enzymer er aktive kl viss temperatur(35-45°C).

3. Strukturell. Proteiner er en del av membranene.

4. Transportere. For eksempel frakter hemoglobin oksygen og CO 2 i blodet til virveldyr.

5. Beskyttende. Beskytter kroppen mot skadelige effekter: produksjon av antistoffer.

6. Sammentrekkende. På grunn av tilstedeværelsen av aktin og myosinproteiner i muskelfibre, oppstår muskelkontraksjon.

Nukleinsyrer

Det finnes to typer nukleinsyrer: DNA(deoksyribonukleinsyre) og RNA(ribonukleinsyre). Monomerer nukleinsyrer er nukleotider.

DNA (deoksyribonukleinsyre). Sammensetningen av DNA-nukleotidet inkluderer en av nitrogenbasene: adenin (A), guanin (G), tymin (T) eller cytosin (C) (fig. 32), et deoksyribosekarbohydrat og en fosforsyrerest. DNA-molekylet er en dobbel helix bygget på prinsippet om komplementaritet. Følgende nitrogenholdige baser er komplementære i DNA-molekylet: A = T; G \u003d C. To helixer av DNA er forbundet med hydrogenbindinger (fig. 33).

Ris. 32.Strukturen til et nukleotid.

Ris. 33.Utsnitt av et DNA-molekyl. Komplementær kobling av nukleotider av forskjellige kjeder.

DNA er i stand til selvduplisering (replikasjon) (fig. 34). Replikering begynner med separasjon av to komplementære tråder. Hver tråd brukes som mal for dannelsen av et nytt DNA-molekyl. Enzymer er involvert i prosessen med DNA-syntese. Hvert av de to dattermolekylene inkluderer nødvendigvis en gammel helix og en ny. Det nye DNA-molekylet er helt identisk med det gamle når det gjelder nukleotidsekvens. Denne replikasjonsmetoden sikrer den nøyaktige reproduksjonen i dattermolekylene av informasjonen som ble registrert i det overordnede DNA-molekylet.

Ris. 34.Dobling av DNA-molekylet.

1 - matrise-DNA;

2 - dannelsen av to nye kjeder basert på matrisen;

3 - datter-DNA-molekyler.

DNA funksjoner:

1. Lagring av arvelig informasjon.

2. Sikre overføring av genetisk informasjon.

3. Tilstedeværelse i kromosomet som en strukturell komponent.

DNA finnes i cellens kjerne, så vel som i slike celleorganeller som mitokondrier, kloroplaster.

RNA (ribonukleinsyre). Ribonukleinsyrer er av 3 typer: ribosomal, transport Og informativ RNA. Et RNA-nukleotid består av en av nitrogenbasene: adenin (A), guanin (G), cytosin (C), uracil (U), karbohydrat - ribose og en fosforsyrerest.

Ribosomalt RNA (rRNA) i kombinasjon med proteinet er en del av ribosomene. rRNA utgjør 80 % av alt RNA i en celle. Proteinsyntese foregår på ribosomer.

Messenger RNA (mRNA) utgjør fra 1 til 10 % av alt RNA i cellen. Når det gjelder struktur, er mRNA komplementær til en del av DNA-molekylet som bærer informasjon om syntesen av et bestemt protein. Lengden på mRNA avhenger av lengden på DNA-segmentet som informasjonen ble lest fra. mRNA overfører informasjon om proteinsyntese fra kjernen til cytoplasmaet til ribosomet.

Overfør RNA (tRNA) utgjør omtrent 10 % av alt RNA. Den har en kort kjede av nukleotider i form av en trefoil og finnes i cytoplasmaet. I den ene enden av shamrocken er en triplett av nukleotider (antikodon) som koder for en spesifikk aminosyre. I den andre enden er en triplett av nukleotider som en aminosyre er festet til. Hver aminosyre har sitt eget tRNA. tRNA frakter aminosyrer til stedet for proteinsyntese, dvs. til ribosomer (fig. 35).

RNA finnes i nukleolus, cytoplasma, ribosomer, mitokondrier og plastider.

ATP - Adenazintrifosforsyre. Adenazintrifosforsyre (ATP) består av en nitrogenholdig base - adenin, sukker - ribose, Og tre rester av fosforsyre(Fig. 36). ATP-molekylet akkumulerer en stor mengde energi som er nødvendig for de biokjemiske prosessene som foregår i cellen. ATP-syntese skjer i mitokondrier. ATP-molekylet er veldig ustabilt

chiva og er i stand til å splitte av ett eller to fosfatmolekyler med frigjøring av en stor mengde energi. Bindingene i ATP-molekylet kalles makroergisk.

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

Ris. 35. Strukturen til tRNA.

A, B, C og D - seksjoner av en komplementær forbindelse innenfor en RNA-kjede; D - sted (aktivt senter) av forbindelsen med aminosyren; E - sted for komplementær forbindelse med et molekyl.

Ris. 36.Strukturen til ATP og dens konvertering til ADP.

Spørsmål for selvkontroll

1. Hvilke stoffer i cellen er klassifisert som uorganiske?

2. Hvilke stoffer i cellen er klassifisert som organiske?

3. Hva er en karbohydratmonomer?

4. Hva er strukturen til karbohydrater?

5. Hvilke funksjoner utfører karbohydrater?

6. Hva er monomeren til fett?

7. Hva er strukturen til fett?

8. Hva er funksjonene til fett?

9. Hva er en proteinmonomer? 10. Hva er strukturen til proteiner? 11. Hvilke strukturer har proteiner?

12. Hva skjer under denatureringen av et proteinmolekyl?

13. Hva er funksjonene til proteiner?

14. Hvilke nukleinsyrer er kjent?

15. Hva er en nukleinsyremonomer?

16. Hva er inkludert i DNA-nukleotidet?

17. Hva er strukturen til et RNA-nukleotid?

18. Hva er strukturen til et DNA-molekyl?

19. Hvilke funksjoner utfører DNA-molekylet?

20. Hva er strukturen til rRNA?

21. Hva er strukturen til mRNA?

22. Hva er strukturen til tRNA?

23. Hva er funksjonene til ribonukleinsyrer?

24. Hva er strukturen til ATP?

25. Hvilke funksjoner utfører ATP i cellen?

Emnenøkkelord « Kjemisk oppbygning celler"

nitrogenholdig base av albumin

aminosyregruppen til en aminosyre

amfotere forbindelser

antikodon

bakterie

ekorn

biologisk aktivitet biologisk katalysator

biokjemiske reaksjoner

sykdom

stoffer

artsspesifisitet

vitaminer

vann

hydrogenbindinger sekundær struktur antistoff produksjon høy temperatur galaktose heksoser hemoglobin heparin

hydrofobe forbindelser

glykogen

glykosider

glykoproteiner

glyserol

kule

globuliner

glukose

hormoner

guanin

dobbel helix deoksyribose denatureringsdisakkarid

dissosiert tilstand

DNA

informasjonsenhet levende organisme dyr vital aktivitet fettsyrer fettvev fettlignende stoffer fett

overskudd av næringsstoffer

individuell spesifisitet

energikilde

dråper

karboksylgruppe

syrekvalitet

celleveggkodon

temperatursvingninger

Nummer

komplementaritet

sluttprodukter

bein

stivelse

laktose

behandling

lipoproteiner

makronæringsstoffer

makroerge bindinger

maltose

vekt

cellemembran

sporstoffer

mineralsalter

myosin

mitokondrier

molekyl

melkesukker

monomer

monosakkarid

mukopolysakkarider

mukoproteiner

arvelig informasjonsmangel

uorganiske stoffer nervevev nukleinsyrer nukleoproteiner nukleotidmetabolisme metabolske prosesser organiske stoffer pentoser

peptidbindinger primær struktur oksygenoverføring frukter

subkutant vev

polymer polysakkarid

semipermeabel membran

rekkefølge

tap

vanninntrengning

prosent

radikal

ødeleggelse

forfall

løsemiddel

anlegg

dele

kondensasjonsreaksjon

renaturering

ribose

ribonuklease

ribosom

RNA

sukker

blodpropp

fri stat

bundet tilstand

frø

et hjerte

protein syntese

lag

spytt

kontraktile proteiner

struktur

substrat

termisk ledningsevne

tetrose tymin

vevsspesifisitet

tertiær struktur

kløver

trioser

trilling

rørsukkerkarbohydrater

ultramikroelementer

uracil

plott

enzymer

fibrinogen

formel

fosforsyre fotosyntese fruktose funksjon

kjemiske elementer

kloroplaster

kromosom

cellulose

kjede

cytosin

cytoplasma

kvartær strukturkule

skjoldbruskkjertelen

elementer

kjerne