Mae'r sefydliad cemegol celloedd: sylweddau organig, macro-a microelements

Yn niwedd y 19eg ganrif y mae'n ffurfio cangen o fioleg a elwir biocemeg. Mae'n astudio cyfansoddiad cemegol gelloedd byw. Y prif dasg o wyddoniaeth - gwybodaeth am y nodweddion hynod o metaboledd ac ynni, rheoleiddio swyddogaethau hanfodol o gelloedd planhigion ac anifeiliaid.

Mae'r cysyniad o gyfansoddiad cemegol o gelloedd

O ganlyniad i ymchwil helaeth gan wyddonwyr trefniadaeth gemegol o gelloedd wedi cael ei astudio a gwelwyd bod pethau byw yn cynnwys mwy na 85 o elfennau cemegol. Ac mae rhai ohonynt yn cael eu hangen ar gyfer bron pob organeb, tra bod eraill yn benodol ac yn digwydd mewn rhywogaethau penodol. Mae trydydd grŵp o elfennau cemegol sy'n bresennol yn y celloedd o ficro-organebau, planhigion ac anifeiliaid mewn symiau ddigon bach. elfennau cemegol y gell yn aml ar ffurf catïonau ac anionau lle halen mwynol a dŵr yn cael eu ffurfio, a chyfansoddion carbon organig yn cael eu syntheseiddio: carbohydradau, proteinau, lipidau.

elfennau organogenic

Yn biocemeg, mae'r rhain yn cynnwys Carbon, Hydrogen, Ocsigen a Nitrogen. Eu set mewn cell o 88 i 97% o'r elfennau cemegol eraill sy'n bresennol ynddo. Arbennig o bwysig yw carbon. Mae pob un o'r sylweddau organig yng nghyfansoddiad gelloedd yn cynnwys moleciwlau sy'n cynnwys carbon yn ei atomau cyfansoddi. Gellir eu rhyng-gysylltiedig i ffurfio cadwyn (canghennog a unbranched), yn ogystal â chylchoedd. gallu hwn atomau carbon yn tanlinellu amrywiaeth trawiadol o sylweddau organig a gynhwysir yn y cytoplasm celloedd a organynnau.

Er enghraifft, y cynnwys mewnol y gell yn cynnwys oligosaccharide toddadwy, proteinau hydroffilig, lipidau, gwahanol fathau o RNA: RNA trosglwyddol, RNA ribosomal a RNA negeseuol, yn ogystal â monomerau rhad ac am ddim - niwcleotidau. Mae cyfansoddiad cemegol O'r fath yn niwclews y gell. Mae hefyd yn cynnwys moleciwl o asid diocsiriboniwclëig, yn rhan o'r cromosomau. Mae pob un o'r cyfansoddion uchod yn ei atomau cyfansoddiad Nitrogen, carbon ag ocsigen, Hydrogen. Mae hwn yn brawf o'u pwysigrwydd arbennig, gan fod sefydliad cemegol y gell yn dibynnu ar gynnwys elfennau biogenig sy'n rhan o strwythurau cellog: hyaloplasm a organynnau.

Macronutrients a'u hystyron

elfennau cemegol, sydd hefyd yn gyffredin iawn mewn celloedd gwahanol fathau o organebau, biocemeg a elwir yn macronutrients. Mae eu cynnwys yn y gell yn 1.2% - 1.9%. Drwy macroelements celloedd yn cynnwys: ffosfforws, potasiwm, clorin, sylffwr, magnesiwm, calsiwm, haearn a sodiwm. Mae pob un ohonynt wedi swyddogaethau pwysig ac yn rhan o amrywiol organynnau gell. Felly, yr ïon fferrus yn bresennol yn y protein gwaed - haemoglobin sy'n cludo ocsigen (yn yr achos mae'n cael ei alw'n ocsihaemoglobin), carbon deuocsid (karbogemoglobin) neu garbon deuocsid (carbocsyhemoglobin).

ïonau sodiwm yn darparu ffurf bwysig o gludiant rhyng: yr hyn a elwir pwmp sodiwm-potasiwm. Maent hefyd yn rhan o'r plasma hylif a gwaed gwagleol. ïonau magnesiwm bresennol mewn moleciwlau cloroffyl (photopigment blanhigion uwch) ac yn cymryd rhan yn y broses o ffotosynthesis, yn ogystal â chanolfannau adwaith ffurf y ffotonau fagl o egni golau.

ïonau calsiwm yn darparu dargludiad o gorbys nerf ar hyd y ffibrau ac yn y prif gydran osteocytes - gelloedd esgyrn. cyfansoddion Calsiwm yn gyffredin yn y byd anifeiliaid di-asgwrn cefn y mae eu cregyn yn cael eu cynnwys o galsiwm carbonad.

ïonau Clorid yn cymryd rhan yn recharging gellbilen ac yn darparu golwg curiadau trydanol y symbyliad nerfol sylfaenol.

Mae'r atomau sylffwr yn rhan o'r protein brodorol ac yn achosi eu strwythur "pwytho" cadwyn polypeptid trydyddol, a thrwy hynny ffurfio moleciwl protein crwn.

ïonau potasiwm yn ymwneud â chludo sylweddau trwy cellbilenni. atomau ffosfforws yn rhan o hyn sylweddau ynni-ddwys pwysig fel adenosine triphosphate, ac yn rhan bwysig o'r moleciwlau o asidau diocsiriboniwclëig ac ribonucleic, sef y prif etifeddeg sylweddau gell.

swyddogaeth Trace ym metabolaeth celloedd

Mae tua 50 o elfennau cemegol sy'n ffurfio llai na 0.1% yn y celloedd, a elwir yn microcells. Mae'r rhain yn cynnwys sinc, molybdenwm, ïodin, copr, cobalt, fflworin. Gyda cynnal a chadw isel y maent yn cyflawni swyddogaeth bwysig iawn, fel rhan o llawer o sylweddau fiolegol gweithredol.

Er enghraifft, mae'r atomau sinc yn y moleciwl inswlin (hormon rheoleiddio lefel y glwcos yn y gwaed pancreas), ïodin yn cyfansoddol y hormonau thyroid - thyrocsin a triiodothyronine rheoli lefel y metaboledd yn y corff. Copr, ynghyd â ïonau haearn sy'n ymwneud â hematopoiesis (ffurfio celloedd coch y gwaed, platennau a chelloedd gwyn y gwaed ym mêr yr esgyrn o fertebratau). ïonau copr yn cael eu cynnwys yn y pigment hemocyanin bresennol yn y gwaed o infertebratau, pysgod cregyn o'r fath. Felly, lliw eu glas hemolymph.

Mwy llai cynnwys yn y gell elfennau cemegol megis megis plwm, aur, bromin, arian. Fe'u gelwir ultromikroelementami a rhan o'r celloedd planhigion ac anifeiliaid. Er enghraifft, yn y dadansoddiad cemegol ïonau aur gwiddonyn indrawn wedi'u canfod. atomau bromin mewn nifer fawr o gelloedd wedi'u cynnwys yn y thalli algae brown a choch, megis Sargassum, Laminaria, Fucus.

Mae pob flaenorol enghreifftiau a ffeithiau hyn yn esbonio sut y cyfansoddiad cemegol rhyngberthynol, swyddogaeth a strwythur celloedd. Mae'r tabl isod yn dangos cynnwys elfennau cemegol gwahanol yn y celloedd organebau byw.

Nodweddion cyffredinol o gyfansoddion organig

priodweddau cemegol o gelloedd gwahanol grwpiau o organebau mewn ffordd arbennig yn dibynnu ar atomau carbon, sy'n cyfrif am dros 50% o'r màs celloedd. Mae bron pob mater cell sych yn cael ei gynrychioli carbohydradau, proteinau, asidau niwclëig a lipidau, sydd â strwythur cymhleth a moleciwlaidd pwysau uchel. Gelwir moleciwlau o'r fath yn cael macromoleciwlau (polymerau) ac yn cael eu cynnwys elfennau symlach - monomerau. sylweddau Protein yn chwarae rhan bwysig iawn ac yn perfformio amrywiaeth o swyddogaethau, a drafodir isod.

Rôl proteinau yn y gell

dadansoddiad biocemegol o gyfansoddion sy'n mynd i mewn i gell byw, yn cadarnhau cynnwys uchel o sylweddau organig fel proteinau. Mae'r ffaith hon esboniad rhesymegol: proteinau yn perfformio amrywiaeth o swyddogaethau ac yn ymwneud â phob agwedd ar fywyd gell.

Er enghraifft, y swyddogaeth amddiffynnol o broteinau yw ffurfio gwrthgyrff - gwrthgyrff a gynhyrchir gan lymffocytau. proteinau amddiffynnol hynny gynnwys, fel thrombin, fibrin a tromboblastin darparu ceulo gwaed ac yn atal ei golli mewn trawma ac anafiadau. Mae cyfansoddiad gymhleth y gell yn cynnwys y proteinau gell bilen yn cael y gallu i adnabod cyfansoddion tramor - antigenau. Maent yn newid eu cyflunio ac adroddiad cell y peryglon posibl (swyddogaeth larwm).

Mae rhai proteinau yn cael swyddogaeth reoleiddio ac yn hormonau, megis ocsitosin, a gynhyrchwyd gan y hypothalamws, idol Cedwir. Bwrw ymlaen ohono i mewn i'r gwaed, ocsitosin yn gweithredu ar y wal cyhyrau y groth, gan achosi ei leihau. protein vasopressin hefyd yn gwasanaethu swyddogaeth reoleiddio drwy reoli pwysedd gwaed.

Mae'r celloedd cyhyrau yn actin a myosin, yn gallu i grebachu, sy'n achosi swyddogaeth modur o feinwe cyhyrau. Ar gyfer proteinau, swyddogaeth nodweddiadol ac troffig, e.e. embryo albwmin ddefnyddio fel maetholion ar gyfer datblygu. proteinau gwaed o wahanol organebau, fel hemoglobin a hemocyanin, moleciwlau ocsigen yn cael eu trosglwyddo - gweithredu swyddogaeth trafnidiaeth. Os bydd mwy o sylweddau cymryd llawer o ynni megis carbohydradau a lipidau, ddefnyddio'n llawn, y gell yn dechrau i dorri i lawr proteinau. Mae un gram o'r deunydd hwn yn rhoi 17 2 kJ o egni. Un o swyddogaethau pwysicaf o broteinau yn catalytig (proteinau, ensymau cyflymu adweithiau cemegol mewn adrannau cytoplasmig). Yn seiliedig ar yr uchod, rydym wedi gweld bod y proteinau yn cael nifer o swyddogaethau pwysig iawn a rhan angenrheidiol o'r gell anifeiliaid.

biosynthesis protein

Ystyried y broses o synthesis protein mewn cell, sy'n digwydd yn y cytoplasm drwy organynnau megis ribosomau. Diolch i weithgaredd ensymau penodol, gyda chyfranogiad yr ïonau calsiwm ribosome cyfuno i polysomes. Prif swyddogaethau'r ribosomau yn y gell - y synthesis o foleciwlau protein, gan ddechrau y broses trawsgrifio. O ganlyniad i ohono yn cael eu syntheseiddio moleciwlau mRNA, y mae eu polysomes ynghlwm. Wedyn yn dechrau ail dreial - ddarlledu. Cludiant RNA rhwymo at ugain o wahanol fathau o asidau amino a dod â nhw i'r polysomes, ac ers swyddogaeth ribosomau yn y gell - synthesis o polypeptidau, organynnau hyn yn ffurfio cymhlygion gyda tRNA, a moleciwlau asid amino yn cael eu cysylltu â'i gilydd gan fondiau peptid i ffurfio macromolecule protein.

Rôl dŵr ym metabolaeth

Mae astudiaethau sytolegol wedi cadarnhau y ffaith bod y strwythur celloedd a chyfansoddiad yr ydym yn astudio, cyfartaledd o 70% dŵr, ac mewn llawer o anifeiliaid, gan arwain yn ffordd dŵr y bywyd (ee, coelenterates) ei chynnwys yn cyrraedd 97-98%. Yng ngoleuni hyn, sefydliad cemegol o gelloedd yn cynnwys hydroffilig (gallu hydoddi) a deunydd hydroffobig (dŵr-ymlid). Fel hydoddydd polar gyffredinol, dŵr chwarae rhan hanfodol ac yn cael effaith uniongyrchol nid yn unig ar y swyddogaeth, ond hefyd yn y strwythur iawn o'r celloedd. Mae'r tabl isod yn dangos y cynnwys dŵr mewn gwahanol fathau o gelloedd o organebau byw.

Swyddogaeth carbohydradau yn y gell

Fel yr esboniwyd yn gynharach, i bwysig cemegau organig - polymerau - yn carbohydradau hefyd. Mae'r rhain yn cynnwys polysacaridau, oligosacaridau a monosacaridau. Carbohydradau yn rhan o systemau cymhleth yn fwy - glycolipids a glycoproteinau, sy'n cael eu hadeiladu o pilenni celloedd a strwythur nadmembrannye, ee glycocalyx.

Ar ben carbon yn y carbohydrad yn cynnwys atomau o Hydrogen a ocsigeniad, ac mae rhai yn cynnwys mwy o polysacaridau nitrogen, sylffwr a ffosfforws. Mae'r celloedd llawer o garbohydradau planhigion: cloron tatws yn cynnwys hyd at 90% starts mewn hadau a chynnwys carbohydrad ffrwythau hyd at 70%, a chelloedd anifeiliaid yn cael eu gweld ar ffurf cyfansoddion fel glycogen, chitin a trehalose.

siwgrau syml (monosacaridau) yn cael y fformiwla gyffredinol CnH2nOn a rhannu'n tetroses, trios, pentos a hecsos. Mae'r ddau olaf yw'r rhai mwyaf cyffredin yn y celloedd o organebau byw, er enghraifft, ribose a deoxyribose yn rhan o asidau niwclëig, a glwcos a ffrwctos yn cymryd rhan yn yr adweithiau o gymhathu a dissimilation. Oligosacaridau aml i'w cael mewn celloedd planhigion: swcros yn cael ei storio yng nghelloedd betys siwgr a siwgr câns, maltos a gynhwysir yn caryopses rhyg a haidd egino.

Deusacaridau cael blas melys ac yn hawdd hydawdd mewn dŵr. Polysacaridau, sef y biopolymerau cynnwys yn bennaf o startsh, cellwlos, glycogen a laminarin. Mae'r ffurflenni strwythurol yn cynnwys polysacaridau citin. Prif swyddogaeth garbohydradau yn y gell - ynni. O ganlyniad i adweithiau hydrolysis a metaboledd ynni hollti ar polysacaridau i glwcos, ac mae'n cael ei oxidized wedyn i garbon deuocsid a dŵr. O ganlyniad, un gram o ddatganiadau glwcos 17.6 kJ o egni, a chronfeydd wrth gefn o startsh a glycogen, yn eu hanfod gronfa ynni cellog.

Glycogen ei adneuo yn bennaf mewn celloedd cyhyrau a'r afu, starts llysiau - yn cloron, bylbiau, gwreiddiau, hadau ac arthropodau, megis pryfed cop, pryfed a chramenogion, y prif rôl yn y cyflenwad ynni yn chwarae trehalose oligosaccharide.

Carbohydradau yn wahanol i lipidau a phroteinau, y gallu i ddiraddio anocsig. Mae hyn yn hynod o bwysig ar gyfer organebau byw mewn amodau o ddiffyg neu ddiffyg ocsigen, fel bacteria anaerobig, a llyngyr - parasitiaid pobl ac anifeiliaid.

Mae swyddogaeth arall o garbohydradau yn y gell - adeiladu (strwythurol). Mae'n gorwedd yn y ffaith bod y sylweddau hyn yn cael eu cefnogi strwythurau o gelloedd. Er enghraifft, seliwlos yn rhan o'r muriau celloedd planhigion, chitin yn ffurfio sgerbwd allanol ac yn digwydd llawer o infertebratau mewn celloedd ffwngaidd, olisaharidy ynghyd â lipidau a phroteinau moleciwlau ffurfio glycocalyx - nadmembranny cymhleth. Mae'n darparu adlyniad - rhwng celloedd anifeiliaid clumping, sy'n arwain at ffurfio meinwe.

Lipidau: strwythur a swyddogaeth

Gall y rhain sylweddau organig, sydd yn hydroffobig (dŵr anhydawdd) gael ei symud, hy dynnu o'r celloedd gan toddyddion nonpolar, megis aseton neu clorofform. swyddogaeth lipidau yn y gell yn dibynnu ar ba un o'r tri grŵp maent yn perthyn: i brasterau, cwyrau neu steroidau. Brasterau yw'r rhai mwyaf cyffredin ym mhob math o gelloedd.

Anifeiliaid yn eu cronni yn y meinwe bloneg isgroenol, meinwe nerfol yn cynnwys braster ar ffurf y wain fyelin y nerfau. Mae hefyd yn cronni yn yr arennau, yr afu, pryfed - yn y corff braster. brasterau hylifol - olewau - a geir mewn hadau llawer o blanhigion: pinwydd, cnau mwnci, blodyn yr haul, olew olewydd. Mae'r cynnwys lipid yn y celloedd yn amrywio o 5 90% (yn y meinwe bloneg).

Steroidau a cwyrau yn wahanol i brasterau yn yr ystyr nad oes ganddynt yn y moleciwlau o weddillion asid brasterog. Felly, steroidau - mae'n hormonau cortecs adrenal, sy'n effeithio ar y corff glasoed ac sydd yn elfennau o destosteron. Maent hefyd yn rhan o fitaminau (e.e. fitamin D).

Prif swyddogaeth lipidau yn y gell - yw'r egni, adeiladu ac amddiffyn. Y cyntaf yw oherwydd y ffaith bod 1 gram o fraster yn y holltiad yn rhoi 38.9 kJ o egni - llawer mwy na sylweddau organig eraill - proteinau a charbohydradau. Ar ben hynny, yn y ocsideiddio 1d fraster mae'n sefyll bron 1.1 c. dŵr. Dyna pam fod rhai anifeiliaid yn cael stoc o fraster yn eich corff yn gallu bod yn amser hir heb ddŵr. Er enghraifft, gall fod yn gophers segur am fwy na dau fis, heb yr angen am ddŵr, ac nid yw'n yfed camel dŵr ar trawsnewidiadau drwy'r anialwch am 10-12 diwrnod.

Adeiladu swyddogaeth lipidau yn gorwedd yn y ffaith eu bod yn rhan annatod o cellbilenni, yn ogystal â rhan o'r nerf. Mae swyddogaeth amddiffynnol o lipidau cynnwys yn y ffaith bod yr haen o fraster o dan y croen o gwmpas yr arennau ac organau mewnol eraill yn eu hamddiffyn rhag niwed mecanyddol. swyddogaeth inswleiddio thermol penodol yn rhan annatod o anifeiliaid am gyfnod hir bod yn y dŵr: morfilod, morloi, morloi ffwr. haen bloneg isgroenol trwchus, er enghraifft, y morfil glas yn 0.5 m, mae'n diogelu anifail rhag hypothermia.

Ocsigen Gwerth ym metabolaeth celloedd

organebau aerobig, sy'n cynnwys y mwyafrif llethol o anifeiliaid, planhigion a dyn, gan ddefnyddio ocsigen atmosfferig ar gyfer adweithiau cyfnewid ynni sy'n arwain at y holltiad sylweddau organig a dyraniad swm penodol o ynni cronedig ar ffurf moleciwlau o adenosine triphosphate.

Felly, mae'r ocsidiad cyflawn o un môl o glwcos sy'n digwydd yn y cristae mitocondraidd, 2800 kJ o egni yn cael ei ddyrannu, y mae 1596 kJ (55%) yn cael ei storio ar ffurf moleciwlau ATP sy'n cynnwys cysylltiad macroergic. Felly, prif swyddogaeth ocsigen yn y gell - gweithrediad resbiradaeth aerobig, sy'n seiliedig ar grŵp o adweithiau enzymatic hyn a elwir yn gadwyn anadlol sy'n digwydd mewn organynnau - mitocondria. Mewn organebau procaryotig - bacteria phototrophic a syanobacteria - ocsideiddio maetholion yn digwydd o dan ddylanwad ocsigen dawelu i mewn i'r celloedd yn y protuberances mewnol pilenni plasma.

Mae gennym sefydliad gemegol o gelloedd sydd wedi ei astudio, yn ogystal â'r prosesau synthesis protein a swyddogaeth ocsigen ym metabolaeth ynni cellog.