Քիմիական կազմակերպումը բջիջների: օրգանական նյութերի, մակրո եւ միկրոէլեմենտներ

Ի 19-րդ դարավերջին այն ձեւավորվել է մի ճյուղ կենսաբանության կոչվում կենսաքիմիայի. Նա ուսումնասիրում է քիմիական բաղադրությունը կենդանի բջիջների. Հիմնական խնդիրն գիտությունների իմացությունը առանձնահատկություններին նյութափոխանակության եւ էներգետիկայի կարգավորող կենսագործունեությունն բույսերի եւ կենդանիների բջիջների.

Հայեցակարգը քիմիական բաղադրության բջիջների

Որպես արդյունքում լայնածավալ հետազոտության գիտնականների քիմիական կազմակերպությունը բջիջների ուսումնասիրվել եւ գտել, որ կենդանի բաներ են կազմված ավելի քան 85 քիմիական տարրերից. Եւ նրանցից ոմանք են պահանջվում գրեթե բոլոր օրգանիզմների, իսկ մյուսները կոնկրետ եւ տեղի են ունենում կոնկրետ տեսակների. Երրորդ խումբը քիմիական տարրերի առկա է բջիջների միկրոօրգանիզմների, բույսերի եւ կենդանիների բավականաչափ փոքր քանակությամբ: Քիմիական տարրերը խցում են հաճախ ձեւով կատիոնների եւ անիոնների, որից հանքային աղ եւ ջուր են ձեւավորվում, եւ օրգանական ածխածնի միացություններ են սինթեզվում: ածխաջրեր, սպիտակուցներ, lipids.

organogenic տարրեր

Կենսաքիմիայի, դրանք ներառում են ածխածնի, ջրածնի, թթվածնի եւ ազոտի. Նրանց հավաքածու է խցում 88 - ից 97% մյուս քիմիական տարրերի առկայությունը դրա: Հատկապես կարեւոր է ածխածնի. Բոլոր օրգանական նյութերի կազմի բջիջների բաղկացած է մոլեկուլների պարունակող ածխածինը իր կազմում ատոմների. Նրանք կարող են փոխկապակցված է ձեւավորել մի շղթա (branched եւ unbranched), ինչպես նաեւ ցիկլեր: Այս կարողությունը ածխածնի ատոմների հիմքում վառ բազմազանությունը օրգանական նյութերի ներառված է բջջային cytoplasm եւ organelles:

Օրինակ, ներքին բովանդակությունը խցում բաղկացած լուծելի oligosaccharide, hydrophilic սպիտակուցներ, լիպիդների, տարբեր տեսակի ՌՆԹ: փոխանցում ՌՆԹ, ribosomal RNA եւ սուրհանդակային RNA, ինչպես նաեւ ազատ monomers - նուկլեոտիդների: Այդպիսի քիմիական բաղադրությունը ունի բջջային կորիզ: Այն նաեւ պարունակում է մի մոլեկուլ deoxyribonucleic թթու, մի մասը `քրոմոսոմների: Բոլոր վերը նշված միացությունների են իր կազմում ատոմների ազոտի, ածխածնի թթվածնի հետ, Ջրածին. Սա ապացույց է իրենց առանձնահատուկ նշանակություն ունի, քանի որ քիմիական կազմակերպություն է բանտախցում կախված է բովանդակության մասին կենսածին տարրեր, որոնք կազմում բջջային կառույցներ: hyaloplasm եւ organelles.

Macronutrients եւ դրանց իմաստները

Քիմիական տարրեր, որոնք նույնպես շատ տարածված է բջիջների տարբեր տեսակի օրգանիզմների, բիոքիմիա կոչվում են macronutrients: Նրանց պարունակությունը խցում է 1.2% - 1.9%. Ըստ մակրոէլեմենտներով բջիջները ներառում են: ֆոսֆոր, կալիում, քլոր, ծծումբ, մագնեզիում, կալցիում, երկաթ եւ ֆոսֆոր. Բոլորն էլ ունեն կարեւոր գործառույթներ եւ մաս են կազմում տարբեր բջջային organelles: Այսպիսով, գունավոր իոնային առկա է արյան սպիտակուցային - հեմոգլոբին, որը կրում է թթվածին (որի դեպքում այն կոչվում oxyhaemoglobin), ածխածնի երկօքսիդ (karbogemoglobin) կամ ածխածնի երկօքսիդը (carboxyhaemoglobin):

Նատրիումի իոնները ապահովել կարեւոր ձեւ intercellular տրանսպորտի, այսպես կոչված, նատրիում-կալիում պոմպ. Նրանք նաեւ մաս են կազմում ինտերստիցիալ հեղուկի եւ արյան պլազմայի. Մագնեզիում իոնները ներկա քլորոֆիլ մոլեկուլների (photopigment բարձրագույն բույսերի) եւ ներգրավված են գործընթացում photosynthesis, ինչպես նաեւ ձեւավորել արձագանքման կենտրոնները, որոնք թակարդ ֆոտոնների լույսի էներգիայի

Կալցիումի իոնների ապահովել անցկացումը նյարդային pulses երկայնքով մանրաթելեր, եւ հիմնական բաղադրիչն osteocytes - ոսկրային բջիջները. Կալցիումի միացությունները տարածված է աշխարհում անողնաշարավոր կենդանիների նկատմամբ, որոնց Ռումբերն, որոնք կազմված կալցիումի կարբոնատ:

Քլորիդ իոնների են ներգրավված լիցքավորելու բջջային մեմբրանի եւ տրամադրել տեսքը էլեկտրական իմպուլսներ հիմքում ընկած նեյրոնային խթանմանը:

Ծծմբային ատոմների մասն են կազմում հայրենի սպիտակուցային եւ կարող են իրենց երրորդային մակարդակի կառույց »stitching» պոլիպեպտիդ շղթան, դրանով իսկ ձեւավորելով գնդաձեւ սպիտակուցի մոլեկուլը:

Կալիումի իոնների ներգրավված են տրանսպորտի նյութերի միջոցով բջջային մեմբրաններ: ֆոսֆորի ատոմները մի մասն են այս կարեւոր էներգատար նյութերի, ինչպիսիք են adenosine triphosphate, եւ շատ կարեւոր բաղադրիչն է մոլեկուլների Դեզօքսիռիբոնուկլեինային եւ ribonucleic թթուներ, որոնք հիմնական նյութերի բջջային ժառանգականություն:

Trace ֆունկցիան բջջային նյութափոխանակության

Մոտ 50 քիմիական տարրերի կազմում պակաս, քան 0,1% խցերում, որը կոչվում է microcells. Դրանք ներառում են ցինկ, մոլիբդեն, յոդ, պղինձ, կոբալտ, ֆտոր. Ցածր պահպանման նրանք կատարել մի շատ կարեւոր գործառույթ, քանի որ մաս բազմաթիվ կենսաբանական ակտիվ նյութերի.

Օրինակ, ցինկի ատոմների են ինսուլինի մոլեկուլը (ենթաստամոքսային գեղձի հորմոնի կարգավորող արյան գլյուկոզի), յոդի հանդիսանում է thyroid հորմոնների - thyroxine եւ triiodothyronine վերահսկման մակարդակը նյութափոխանակության մեջ մարմնի. Պղինձ, հետ միասին երկաթյա իոնների մեջ ներգրավված hematopoiesis (ձեւավորման կարմիր արյան բջիջների, թրոմբոցիտների եւ արյան սպիտակ բջիջների ոսկրածուծի ողնաշարավորների): Պղնձի իոնները ներառված են hemocyanin ԳՈՒՆԱՆՅՈՒԹԵՐԻ ներկա է արյան անողնաշարավորներ, այդպիսի խեցեմորթ. Հետեւաբար, գույնը իրենց hemolymph կապույտ.

Ավելի քիչ գոհ է բջջային այնպիսի քիմիական տարրերի, ինչպիսիք են կապարի, ոսկու, բրոմ, արծաթ. Նրանք կոչվում են ultromikroelementami եւ մաս է բուսական եւ կենդանական բջիջների. Օրինակ, քիմիական վերլուծության եգիպտացորենի weevil ոսկու իոնների են հայտնաբերվել: Բրոմ ատոմների մի շարք բջիջների մեջ ներառված թալոմները շագանակագույն եւ կարմիր ջրիմուռների, ինչպիսիք են Sargassum, Laminaria, fucus.

Բոլոր նախկինում այդ օրինակները եւ փաստեր բացատրել, թե ինչպես փոխկապակցված քիմիական կազմը, գործառույթները եւ կառուցվածքը բջիջների. Ստորեւ բերված աղյուսակը ցույց է տալիս բովանդակությունը տարբեր քիմիական տարրերի բջիջների կենդանի օրգանիզմների.

Ընդհանուր բնութագիրը օրգանական միացությունների

Քիմիական հատկությունները բջիջների տարբեր խմբերի օրգանիզմների որոշակի ճանապարհով կախված ածխածնի ատոմների, որոնք կազմում է ավելի քան 50% -ը բջջային զանգվածի: Գրեթե բոլոր չոր բջջային հարց է ներկայացված ածխաջրեր, սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուների եւ lipids, որոնք ունեն բարդ կառուցվածքը եւ բարձր մոլեկուլային քաշը: Նման մոլեկուլները կոչվում են մակրոմոլեկուլների (պոլիմերներ) եւ բաղկացած է պարզ տարրերի - monomers: Սպիտակուցային նյութեր խաղալ չափազանց կարեւոր դեր եւ իրականացնում է մի շարք գործառույթներ, որոնք քննարկվում են ստորեւ:

Դերը սպիտակուցների խցում

Կենսաքիմիական վերլուծություն միացությունները մտնելու մեջ կենդանի բջջի, հաստատում է բարձր պարունակությունը օրգանական նյութերի, ինչպիսիք են սպիտակուցներ: Այս փաստը ունի տրամաբանական բացատրություն: սպիտակուցներ իրականացնել մի շարք գործառույթների եւ ներգրավված բոլոր ասպեկտների բջջային կյանքի.

Օրինակ, պաշտպանիչ գործառույթը սպիտակուցներ ձեւավորումը հակամարմինների - հակամարմինները արտադրվում է լիմֆոցիտների: Նման պաշտպանիչ սպիտակուցներ, ինչպիսիք են Թրոմբինային, fibrin եւ tromboblastin ապահովել արյան clotting եւ կանխել դրա կորուստը տրավմայի եւ վնասվածք: Համալիրն է կազմը խցում ներառում է բջջային մեմբրանի սպիտակուցներ ունեցող կարողություն ճանաչելու արտասահմանյան միացություններ - ՀԱԿԱԾԻՆՆԵՐ: Նրանք փոխել են իրենց կոնֆիգուրացիա եւ հաշվետվություն բջիջը պոտենցիալ վտանգների (համակ ֆունկցիան):

Որոշ սպիտակուցներ ունենալ կարգավորիչ գործառույթ, եւ հորմոններ, ինչպիսիք են օքսիտոցինի, արտադրված է hypothalamus, pituitary պաշտպանված են. Ելնելով դրանից է արյան մեջ, Օքսիտոցինը գործում է մկանային պատին արգանդի, պատճառելով դրա նվազումը: վազոպրեսին սպիտակուցը նաեւ ծառայում է կարգավորիչ գործառույթ `վերահսկելով արյան ճնշումը:

Մկանային բջիջները կարող են actin եւ myosin, ունակ են նեղանալ, որը հանգեցնում է Մարդատար գործառույթը մկանային հյուսվածքի. Սպիտակուցներ, տիպիկ եւ տրոֆիկ գործառույթը, օրինակ, ալբումին սաղմի օգտագործվում է որպես սննդարար զարգացման համար: Արյան սպիտակուցներ տարբեր օրգանիզմների, ինչպիսիք են հեմոգլոբին եւ hemocyanin, թթվածնի մոլեկուլները, որոնք փոխանցվում գործում տրանսպորտային գործառույթը: Եթե ավելի էներգետիկ սպառում նյութերի, ինչպիսիք են ածխաջրերի եւ ճարպերի, լիովին օգտագործվում, բջջային սկսում են կոտրել ներքեւ սպիտակուցներ: Մեկ գրամ այս նյութի 17 է տալիս 2 կՋ էներգիա: Մեկը կարեւորագույն գործառույթներից մեկը սպիտակուցներ կատալիտիկ (սպիտակուցներ, էնզիմներ արագացնել քիմիական ռեակցիաներ cytoplasmic compartments): Հիման վրա վերեւում, մենք տեսանք, որ սպիտակուցները ունեն մի շարք շատ կարեւոր գործառույթներից եւ անհրաժեշտ մասում կենդանիների խցում:

սպիտակուցը biosynthesis

Հաշվի առնել, որ գործընթացը սպիտակուցի սինթեզի մի խցում, որը տեղի է ունենում cytoplasm միջոցով organelles, ինչպիսիք են Ռիբոսոմների: Շնորհիվ գործունեության կոնկրետ enzymes, ինչպես նաեւ մասնակցության վերաբերյալ ribosome կալցիում իոնները միավորել է polysomes. Հիմնական գործառույթներն են Ռիբոսոմների է բջջային - սինթեզի սպիտակուցային մոլեկուլների, սկսած ձայնի վերարտադրման գործընթացը: Որպես դրա արդյունքն է սինթեզվում են mRNA մոլեկուլները, որոնց կցված են polysomes: Այնուհետեւ սկսվում է երկրորդ դատավարությունը - հեռարձակումը. Տրանսպորտի ՌՆԹ պարտադիր պետք է քսան տարբեր տեսակի amino թթուներ, եւ բերում նրանց polysomes, եւ քանի որ ֆունկցիա Ռիբոսոմների է խցում մի սինթեզի պոլիպեպտիդները, այդ organelles ձեւավորել բարդույթներ հետ tRNA, եւ ամինաթթուներով մոլեկուլները, որոնք կապված են միասին են պեպտիդային պարտատոմսերի ձեւավորել սպիտակուցը macromolecule:

Դերը ջրի նյութափոխանակության

Բջջաբանական ուսումնասիրությունները հաստատել են այն փաստը, որ բջջային կառուցվածքը եւ կազմը, որը մենք սովորելու, միջինը 70% ջուր, եւ շատ կենդանիների, առաջատար ջրի ճանապարհը կյանքի (օրինակ, coelenterates) դրա բովանդակության հասնում 97-98%: Հաշվի առնելով այս քիմիական կազմակերպության բջիջների ներառում Hydrophilic (կարող լուծարելու) եւ hydrophobic (Ջրաարտամղիչ) նյութական. Որպես ունիվերսալ բեւեռային վճարունակ, ջրի մեծ դեր է խաղում, եւ ունի անմիջական ազդեցություն ոչ միայն ֆունկցիայի, այլեւ հենց կառուցվածքի բջիջների. Ստորեւ բերված աղյուսակը ցույց է ջրի պարունակությունը տարբեր տեսակի բջիջների կենդանի օրգանիզմների.

Գործառույթը ածխաջրեր են խցում

Քանի որ մենք նշեցինք, ավելի շուտ կարեւոր օրգանական քիմիկատներ - պոլիմերների են նաեւ ածխաջրեր. Դրանք ներառում են բազմաշաքարների, oligosaccharides եւ monosaccharides: Ածխաջրեր մասն են կազմում ավելի բարդ համակարգերի glycolipids եւ glycoproteins, որոնք կառուցված բջջային մեմբրաններ եւ nadmembrannye կառուցվածքի, օրինակ glycocalyx:

Բացի ածխածնի է ածխաջրածին ներառում ատոմների ջրածնի եւ թթվածնացման, եւ որոշ polysaccharides պարունակել ավելի շատ ազոտի, ծծմբի եւ ֆոսֆոր. Որ բջիջները շատ բույսերի ածխաջրեր: Կարտոֆիլի պալարները պարունակում են մինչեւ 90% օսլա է սերմերի եւ պտուղը ածխաջրածին բովանդակությունը մինչեւ 70%, իսկ կենդանիների բջիջների են գտել ձեւով այնպիսի միացությունների որպես glycogen, chitin եւ trehalose:

Պարզ sugars (monosaccharides) ունեն ընդհանուր բանաձեւը CnH2nOn եւ բաժանված tetroses, triose, pentose եւ hexose: Վերջին երկուսը, որոնք առավել տարածված են բջիջների կենդանի օրգանիզմների, օրինակ, Ribose եւ deoxyribose մի մասն են nucleic թթուներ, եւ գլյուկոզա եւ ֆրուկտոզա ներգրավված են ռեակցիաների ուծացման եւ տարնմանություն: Oligosaccharides հաճախ հայտնաբերվել է բուսական բջիջներում: սախարոզա պահվում է բջիջների շաքարի ճակնդեղ եւ շաքարի շաքարեղեգ, maltose պարունակվող caryopses ծլած տարեկանի եւ գարու.

Disaccharides ունեն քաղցր համ, եւ կարող են հեշտությամբ լուծելի են ջրի. Polysaccharides, հանդիսանալով կենսապոլիմերներ բաղկացած է հիմնականում օսլա, բջջանյութ, glycogen եւ laminarin: Կառուցվածքային ձեւերը ներառում են բազմաշաքարների chitin: Հիմնական գործառույթը ածխաջրեր բջջային էներգիայի. Որպես հետեւանք հիդրոլիզի ռեակցիաների եւ էներգետիկ նյութափոխանակության կառչել polysaccharides է գլյուկոզա, եւ դա է, ապա oxidized է ածխածնի երկօքսիդի եւ ջուր. Որպես հետեւանք, մեկ գրամ գլյուկոզի հաղորդագրությունները 17,6 կՋ էներգիա, եւ պահուստների օսլայից եւ glycogen են էապես բջջային էներգիայի ջրամբարը:

Glycogen է պահ է հիմնականում մկանային եւ լյարդի բջիջների, բուսական օսլայից - ի tubers, կոճղեզրեր, արմիտք, սերմերի եւ arthropods, ինչպիսիք են spiders, միջատների եւ crustaceans, հիմնական դերը էներգամատակարարման խաղում oligosaccharide trehalose:

Ածխաջրեր են տարբերվում լիպիդների եւ սպիտակուցներ, հնարավորություն է anoxic դեգրադացիայի: Սա չափազանց կարեւոր է, որ օրգանիզմների ապրող պայմաններում անբավարարության կամ բացակայության թթվածնի, ինչպիսիք են անաէրոբ բակտերիաների եւ helminths - մակաբույծների մարդկանց եւ կենդանիների.

Կա մեկ այլ գործառույթ է ածխաջրեր բջջային շինարարության (կառուցվածքային): Այն կայանում է նրանում, որ այդ նյութերը, որոնք աջակցող կառույցներ բջիջների. Օրինակ, բջջանյութ մի մասն է բջջային պատերի բույսերի, chitin կազմում է արտաքին կմախք եւ բազմաթիվ անողնաշարավորներ տեղի է ունենում սնկային բջիջներում, olisaharidy հետ միասին lipids եւ սպիտակուցներ մոլեկուլները ձեւավորել glycocalyx - nadmembranny համալիր. Այն ապահովում է ձգում միջեւ մի չորացումը կենդանիների բջիջների, որը հանգեցնում է ձեւավորման հյուսվածքից.

Lipids: կառուցվածքը եւ ֆունկցիան

Այս օրգանական նյութերը, որոնք hydrophobic (ջուրը չլուծվող) կարող է հեռացվել, այսինքն արդյունահանվող բջիջների կողմից nonpolar լուծիչներ, ինչպիսիք են կամ acetone քլորոֆորմ: գործառույթը լիպիդների է բջջային կախված է, թե որ երեք խմբերի, նրանք պատկանում է `ճարպեր, մեղրամոմ կամ steroids. Ճարպեր են առավել տարածված է բոլոր տեսակի բջիջների.

Կենդանիներ կուտակվում է դրանք subcutaneous adipose հյուսվածքի, նյարդային հյուսվածքի պարունակում ճարպ ձեւով է myelin շապիկ նյարդերի. Այն նաեւ կուտակում է երիկամների, լյարդի, միջատների - ի յուղ մարմնի. Հեղուկ ճարպեր - յուղեր - հայտնաբերվել է սերմերի բազմաթիվ գործարանների: PINE, գետնանուշ, արեւածաղկի, ձիթապտղի. Լիպիդային բովանդակությունն է բջիջների տատանվում է 5-ից մինչեւ 90% (ի adipose հյուսվածքի):

Steroids եւ մոմեր տարբերվել ճարպեր, որ նրանք չեն պետք է մոլեկուլների ճարպաթթվի մնացորդային. Այնպես որ, steroids, դա հորմոնների վերերիկամային ծառի կեղեվ, ազդում սեռական հասունություն մարմինը եւ որոնք են բաղադրիչները testosterone. Նրանք մաս են կազմում նաեւ վիտամինների (օրինակ, վիտամին D):

Հիմնական գործառույթը լիպիդների է բջջային է էներգետիկ, շինարարության եւ պաշտպանությունը: Առաջինն այն է, պայմանավորված է այն հանգամանքով, որ 1 գրամ ճարպ է հերձում տալիս 38.9 կՋ էներգիայի շատ ավելի է, քան այլ օրգանական նյութերի, սպիտակուցների եւ ածխաջրերի. Ավելին, օքսիդացման յուղ 1D այն հանդես է գալիս գրեթե 1.1 գ. ջուր: Դա է պատճառը, որ որոշ կենդանիներ են ունենալու ֆոնդային ճարպ ձեր մարմինը կարող է լինել երկար ժամանակ առանց ջրի: Օրինակ, gophers կարող է լինել հանդարտ ավելի քան երկու ամսվա ընթացքում, առանց անհրաժեշտության ջրի, եւ չի խմել ջուր ուղտը ին անցման միջոցով անապատի է 10-12 օր:

Շինարարություն լիպիդների ֆունկցիայի կայանում է նրանում, որ նրանք անբաժանելի մասն է բջջային մեմբրաններ, ինչպես նաեւ մի մասն է նյարդային: Պաշտպանիչ գործառույթը լիպիդների կայանում է նրանում, որ ճարպը շերտը մաշկի տակ շուրջ երիկամների եւ այլ ներքին օրգանների պաշտպանում նրանց մեխանիկական վնասվածք. Հատուկ Ջերմամեկուսիչ գործառույթը բնորոշ է կենդանիների համար երկար ժամանակ լինելու է ջրի: whales, կնիքների, մորթեղեն կնիքների. Հաստ subcutaneous adipose շերտ, օրինակ, կապույտ կետ է 0.5 մ է, այն պաշտպանում է կենդանուն hypothermia:

Արժեքը Oxygen բջջային նյութափոխանակության

Aerobic օրգանիզմներ, որոնք ներառում են ճնշող մեծամասնությունը կենդանիների, բույսերի եւ մարդու, օգտագործելով մթնոլորտային թթվածնի համար էներգետիկ փոխանակման ռեակցիաների տանող հերձում օրգանական նյութերի եւ բաշխման որոշակի գումարի էներգիայի կուտակված ձեւով մոլեկուլների adenosine triphosphate:

Այսպիսով, ամբողջական օքսիդացում մեկ խլուրդ գլյուկոզի, որ տեղի է ունենում mitochondrial cristae, 2800 կՋ էներգիայի հատկացվել, որից 1596 կՋ (55%), որը պահվում է ձեւով ATP մոլեկուլների պարունակող macroergic կապը: Այսպիսով, հիմնական գործառույթը թթվածնի բջջային իրականացումը aerobic շնչառության, որը հիմնված է մի խումբ ֆերմենտային ռեակցիաների, այսպես կոչված շնչառական շղթան առաջացող organelles - mitochondria. Ի prokaryotic օրգանիզմների - ֆոտոտրոֆ բակտերիաների եւ ցիանոբակտերիաներից - օքսիդացում nutrients տեղի է ունենում ազդեցության տակ թթվածնի լուսարձակող մեջ բջիջների ներքին protuberances պլազմայի թաղանթների:

Մենք ունենք քիմիական կազմակերպությունը բջիջների արդեն ուսումնասիրվել, ինչպես նաեւ գործընթացները սպիտակուցի սինթեզի եւ թթվածնի ֆունկցիայի ի բջջային էներգիայի նյութափոխանակության.