Хемиски состав на клетки

Клетката - Основна единица на живот на Земјата. Ги има сите знаци на жив организам: расте, множење, размена со животната средина супстанции и енергија, реагира на надворешни стимули. Почетокот на биолошката еволуција е поврзан со доаѓањето на клеточните форми на живот на Земјата. Едноклуларните организми се постоечки клетки одделно едни од други. Телото на сите повеќеклеточни - животни и растенија - изградени од повеќе или помалку клетки кои се вид блока со сложен организам. Без оглед на тоа дали ќелијата е холистички систем за живеење - посебен организам или е само дел од него, тој е опремен со множество на функции и својства заеднички за сите клетки.

Хемиски состав на клетки

Околу 60 елементи од периодичниот Mendeleveev периодично, пронајдени во неживата природа, беа пронајдени во клетките. Ова е еден од доказите за заедницата на живеење и нежива природа. Во живите организми се најчести Водород, Кислород, Јаглерод и азот, кои сочинуваат околу 98% од масата на клетките. Ова се должи на особеностите на хемиските својства на водород, кислород, јаглерод и азот, поради што се покажаа дека се најсоодветни за формирање на молекули кои вршат биолошки функции. Овие четири елементи се способни да формираат многу силни ковалентни обврзници со спарување електрони кои припаѓаат на два атома. Ковалентно поврзани јаглеродни атоми можат да формираат рамки на безброј многу различни органски молекули. Бидејќи јаглеродни атоми лесно формираат ковалентни обврзници со кислород, водород, азот, како и со сулфур, органските молекули достигнуваат исклучителна комплексност и разни структури.

Во прилог на четирите главни елементи во ќелија во забележливи количини (10^Y и 100^Y каматен процент) се содржани Железо, калиум, натриум, калциум, магнезиум, хлор, Фосфор и сулфур. Сите други елементи (цинк, Бакар, јод, флуор, Кобалт, Манган итн.) се во кафез во многу мали количини и затоа се нарекуваат елементи во трагови.

Хемиските елементи се дел од неоргански и органски соединенија. Неорганските соединенија вклучуваат вода, минерални соли, јаглерод диоксид, киселина и база. Органски врски се Протеини, нуклеински киселини, Јаглени хидрати, Масти (липиди) и Липоиди.

Некои протеини содржат сулфур. Дел од нуклеинските киселини е Фосфор. Молекулата на хемоглобинот вклучува Железо, магнезиум учествува во изградбата на молекула Хлорофил. Микроеламенти, и покрај екстремната ниска содржина во живите организми, играат важна улога во процесите на живот. Јод Вклучени во хормонот на тироидната жлезда - тироксин, Кобалт - во составот на витаминот во₁₂Хормонот на островот дел од панкреасот - инсулин - содржи цинк. Во некои риби, местото на железо во молекулите на пигменти кои носат кислород заземаат бакар.

Неоргански супстанции

Вода

Н₂O - најчеста врска во живите организми. Неговата содржина во различни клетки флуктуира во прилично широки граници: од 10% во емајлот на забите до 98% во телото на медуза, но тоа е околу 80% од телесната тежина. Исклучително важна улога на водата во обезбедувањето на процесите на живот се должи на нејзините физикохемиски својства. Поларитетот на молекулите и способноста за формирање на водород обврзници направи вода со добар растворувач за огромна сума на супстанции. Повеќето хемиски реакции се случуваат во ќелија може да се појават само во воден раствор. Водата учествува во многу хемиски трансформации.

Вкупниот број на водородни обврзници помеѓу молекулите на вода варира во зависност од т°. Со Т° Метењето на мраз уништува околу 15% од водородните врски, на T ° 40 ° C - половина. Кога се префрлате на гасовити состојби сите водород обврзници се уништени. Ова го објаснува високиот специфичен топлински капацитет на вода. Со промена на T ° на надворешно опкружување, вода апсорбира или нагласува топлина поради пауза или нова формација на водород обврзници. На овој начин на флуктуирачки T ° во клетките се помали отколку во животната средина. Високата топлина на испарувањето е основата на ефективниот механизам за пренос на топлина во растенијата и животните.

Водата како растворувач учествува во феноменот на осмоза која игра важна улога во животот на клетката на телото. Осмозата се нарекува пенетрација на молекулите на растворувачот преку полупропустлива мембрана во раствор на која било супстанција. Семирмери се нарекуваат мембрани кои ги прескокнуваат молекулите на растворувачот, но недостасуваат молекулите (или јони) на растворената супстанција. Следствено, осмозата е еднострана дифузија на молекулите на вода во насока на решение.

Минерални соли

Повеќето од неоргански Б-во клетки се во форма на соли во дисоцијација, или во цврста состојба. Концентрација на катјони и анјони во ќелијата и во околината околу неа. Ќелијата содржи многу и многу на. Во екстрацелуларниот медиум, на пример, во крвната плазма, во морска вода, напротив, многу натриум и мал калиум. Наводнувањето на клетката зависи од односот на концентрациите на NA јони⁺, К⁺, Ca²⁺, Mg²⁺. Во ткивата на повеќеклеточни животни, К е дел од мулјалуларна супстанција која обезбедува спојка на клетките и нивната нарачана локација. Осмотичниот притисок во клетката и неговите тампон-својства зависат од концентрацијата на соли. Подфф е способноста на клетката да одржува слабо запознаена реакција на неговата содржина на постојано ниво. Буферизноста во клетката е главно обезбедена од јони₂RO₄ и NRA₄^2-. Во екстрацелуларните течности и во крвта, улогата на тампон се игра₂Така₃ и НСО₃^-. Анјони врзани јони H и хидроксид јони (тој^-), така што реакцијата во клетката на екстрацелуларните течности е практично не се менува. Нерастворливи минерални соли (на пример, фосфор CA) обезбедува јачината на коскениот `рбетник и мекотекот тоне.

Клетки на органски клетки

Протеини

Меѓу органските супстанции, клетките на протеините се на прво место во бројот (10-12% од вкупната маса на ќелијата) и вредноста. Протеините се полимери со висока молекуларна тежина (со молекуларна тежина од 6000 до 1 милион. и погоре) чии мономери се аминокиселини. Живите организми користат 20 амино киселини, иако има многу повеќе. Составот на која било амино киселина вклучува амино група (-NH₂), со основни својства и карбоксилна група (-сон) со кисели својства. Два амино киселини се поврзани во една молекула со воспоставување на HN-CO комуникација со пуштањето на молекулата на вода. Односот помеѓу амино групата на една амино киселина и карбоксил е уште еден наречен пептид. Протеините се полипептиди кои содржат десетици и стотици аминокиселини. Молекулите на разни протеини се разликуваат едни од други со молекуларна тежина, број, состав на амино киселини и низа од нивната локација во полипептидниот синџир. Јасно е дека протеините се одликува со огромна сорта, нивниот број на сите видови живи организми се проценува според бројот на 10^десет - десет¹².

Синџирот на единици на аминокиселини поврзани со ковалентни пептидни врски во одреден редослед се нарекува примарна протеинска структура. Во клетките, протеините имаат поглед на спирални извиткани влакна или топки (глобул). Ова се должи на фактот дека во природниот протеин, полипептидниот синџир се поставува строго на одреден начин во зависност од хемиската структура на амино киселините вклучени во неговиот состав.

Првично, полипептидниот синџир се претвора во спирала. Постои атракција помеѓу атомите на соседните свиоци и формирани водород обврзници, особено помеѓу NH- и групи лоцирани на соседните врти. Amino киселински синџир, извртени во форма на спирала формира секундарна протеинска структура. Како резултат на понатамошно поставување на спиралата, конфигурација специфична за секој протеин се јавува, наречена терцијарна структура. Терциерната структура се должи на дејството на силите на спојката помеѓу хидрофобните радикали достапни во некои аминокиселини и ковалентни обврзници помеѓу групите на амино киселински кистани (S-S-комуникација). Бројот на аминокиселини со хидрофобни радикали и цистеин, како и редоследот на нивната локација во полипептидниот синџир се специфични за секој протеин. Како резултат на тоа, особеностите на структурата на терциерната протеинска се одредуваат од нејзината примарна структура. Биолошката активност на протеинските експонати само во форма на терцијарна структура. Затоа, замена на дури една амино киселина во полипептидниот синџир може да доведе до промена на конфигурацијата на протеинот и намалување или губење на својата биолошка активност.

Во некои случаи, молекулите на протеините се комбинираат едни со други и можат да ја извршуваат својата функција само во форма на комплекси. Значи, хемоглобинот е комплекс од четири молекули и само во таква форма може да се прикачи и транспортира. Таквите агрегати се четвртина протеинска структура. Во однос на неговиот состав, протеините се поделени во две главни класи - едноставен и комплексен. Едноставните протеини се состојат само од амино киселини нуклеински киселини (нуклеотиди), липиди (липопротеини), IU (металопротеди), p (фосфопровои).

Функциите на протеините во ќелијата се исклучително разновидни. Една од најважните - градежна функција: протеините се вклучени во формирањето на сите клеточни мембрани и клетки на ќелијата, како и интрацелуларните структури. Ензимската (каталитичка) улога на протеини е исклучително важна. Ензимите ги забрзуваат хемиските реакции што се случуваат во ќелија, во 10^Ки и 100ⁿ Милиони пати. Моторната функција е обезбедена од специјални договорни протеини. Овие протеини се вклучени во сите видови на движења на кои клетките и организмите се способни за: треперење на Cilia и тепањето на вкусови од наједноставната, кратенка на мускулите кај животните, движењето на листовите во растенијата итн. Транспортната функција на протеините е да ги прикачи хемиските елементи (на пример, хемоглобинот) или биолошки активни супстанции (хормони) и да ги пренесат во ткивата и телата на телото. Заштитната функција е изразена во форма на развој на специјални протеини наречени антитела, како одговор на пенетрацијата во телото на туѓи протеини или клетки. Антителата ги врзуваат и неутрализираат туѓите супстанции. Протеините играат важна улога како енергетски извори. Со целосно разделување 1G. Протеините издвојуваат 17,6 kJ (~ 4,2 kcal).

Јаглени хидрати

Јаглени хидрати или сахариди - органски супстанции со општа формула (ch₂O)_Н. Во повеќето јаглени хидрати, бројот на атоми H атомите се поголеми од бројот на атоми, како во молекулите на водата. Затоа, овие супстанции беа наречени јаглени хидрати. Во жив кафез, јаглени хидрати се во количини кои не надминуваат 1-2, понекогаш 5% (во црниот дроб, во мускулите). Најбогатиот во јагленихидрати зеленчук клетки, каде што нивната содржина достигнува во некои случаи 90% од масата на сува материја (семиња, компир клубени, итн.Д.).

Јагленохидратите се едноставни и сложени. Едноставни јаглени хидрати се нарекуваат моносахариди. Во зависност од бројот на атоми на јаглени хидрати во молекулата моносахарид, тие се нарекуваат тризии, тетроза, pateosas или хексози. Од шест јаглеродни моносахариди - хексоза - гликоза, фруктоза и галактоза имаат најважна важност. Гликозата е содржана во крвта (0.1-0.12%). Рибос и деоксирибоза Пентозис се дел од нуклеинските киселини и АТП. Ако два моносахариди се комбинирани во една молекула, таква врска се нарекува Disacaride. Храната шеќер добиен од трска или шеќерна репка се состои од една молекула на гликоза и молекула од фруктоза, млечен шеќер - од гликоза и галактоза.

Комплексни јаглени хидрати формирани од многу моносахариди се нарекуваат полисахариди. Мономер на такви полисахариди, како скроб, гликоген, целулоза, е гликоза. Јагленохидратите вршат две главни функции: изградба и енергија. Целулоза ги формира ѕидовите на растителните клетки. Софистициран Polysaccharide Chitin служи како главна структурна компонента на надворешниот скелет на Артроподи. Градежната функција на хитин се изведува од печурки. Јагленохидратите ја играат улогата на главниот извор на енергија во ќелијата. Во процесот на оксидација 1 g. Јаглехидрати објавени 17,6 kJ (~ 4,2 kcal). Скроб во растенија и гликоген кај животни се депонирани во клетките и служат како енергетски резерват.

Нуклеински киселини

Вредноста на нуклеинските киселини во ќелијата е многу голема. Карактеристиките на нивната хемиска структура обезбедуваат можност за складирање, пренос и пренос со наследство со детски клетки на информации за структурата на протеинските молекули, кои се синтетизираат во секое ткиво во одредена фаза на индивидуален развој. Бидејќи повеќето својства и знаци на клетки се должат на протеините, јасно е дека стабилноста на нуклеинските киселини е најважниот услов за нормалниот живот на клетките и целите организми. Сите промени во структурата на клетките или активноста на физиолошките процеси во нив, кои влијаат на виталната активност. Студијата за структурата на нуклеинските киселини е исклучително важно за разбирање на наследството на карактеристиките на организмите и моделите на функционирање, индивидуалните клетки и мобилните системи - ткива и органи.

Постојат 2 видови нуклеински киселини - ДНК и РНК. ДНК - полимер се состои од две нуклеотидни спирали, затвореници, така што е формирана двојна спирала. ДНК молекулите мономери се нуклеотиди кои се состојат од азотна база (аденоин, тимин, гајан или цитозин), јаглени хидрати (деиксибоза) и остатоци од фосфорна киселина. Азотовите бази во молекулата на ДНК се меѓусебно поврзани со различен број на N-линкови и се наоѓаат во парни: Adenine (A) секогаш е против тимината (T), Guanine (D) против цитозин (C).

Нуклеотидите се поврзани едни со други не случајно, но селективно. Способноста да се избори со тимот и Guanin со цитозин се нарекува комплементарна. Комплементарна интеракција на одредени нуклеотиди се објаснува со особеностите на просторниот уредување на атомите во нивните молекули кои им овозможуваат да ги затворат и да формираат N-обврзници. Во полинуклеотиден синџир, соседните нуклеотиди се меѓусебно поврзани преку шеќер (деиксибоза) и остатокот од фосфорна киселина. РНК, како и ДНК е полимер чии мономери се нуклеотиди. Азотните бази на три нуклеотиди се исти како дел од ДНК (A, G, C) - четвртиот - урацил (Y) е присутен во молекулата на РНК, наместо на времето. РНК нуклеотидите се различни од нуклеотидите на ДНК и на структурата на јаглени хидрати вклучени во нивниот состав (рибоза наместо дисоксирибоза).

Во синџирот на РНК на нуклеотиди се комбинираат со формирање ковалентни обврзници помеѓу рибозата на еден нуклеотид и остаток на фосфорна киселина од друга. Структурата се разликува од два синџир РНК. Два ланец rnas се чувари на генетски информации во голем број на вируси, т.Е. Тие ги извршуваат функциите на хромозомите. Еден синџир РНК трансфер информации за структурата на протеините од хромозомот до местото на нивната синтеза и учество во синтеза на протеини.

Постојат неколку видови на еден синџир РНК. Нивните имиња се должат на функцијата или локацијата во ќелијата. Поголемиот дел од цитоплазмата РНК (до 80-90%) е рибозомална РНК (РРНА) содржана во рибозомите. Молекулите на РРНА се релативно мали и се состојат во просек од 10 нуклеотиди. Друг тип на РНК (ирн) кој носи информации за секвенцата на амино киселини во протеините да се синтетизираат со рибозомите. Големината на овие РНК зависи од должината на делот ДНК на кој се синтетизирани. Транспорт РНК врши неколку функции. Тие даваат амино киселини на местото на протеинска синтеза, "препознаваат" (на принципот на комплементарност) триплет и RNA што одговара на преносливата амино киселина ја спроведува точната ориентација на амино киселината на рибозомот.

Масти и липиди

Мастите се соединенија на мрсни високи молекуларни тежини и тротоаолошки алкохол глицерин. Мастите не се раствораат во вода - тие се хидрофобни. Секогаш постојат други сложени хидрофобни масти супстанции во кафезот, наречени липоиди.Една од главните функции на маснотии е енергија. За време на разделувањето на 1 g. Масти до S₂ и Н₂За голема количина на енергија е ослободена - 38,9 kJ (~ 9,3 kcal). Содржината на маснотии во клеточните се движи во опсег од 5-15% од масата на сува материја. Во клетките на живи ткива, износот на маснотии се зголемува на 90%. Главната функција на масти во животинското (и делумно зеленчук) свет - порибување.

Со целосна оксидација од 1 g маснотии (до јаглерод диоксид и вода), се разликува околу 9 kcal енергија. (1 kcal = 1000 calcalo (CAL, CAL) - инцидентна единица на износот на работа и енергија еднаква на количината на топлина потребна за греење 1 ml вода на 1 ° C со стандарден атмосферски притисок од 101.325 kPa-1 kcal = 4,19 kJ). Кога оксидира (во телото), 1 g протеини или јаглени хидрати се распределуваат само околу 4 kcal / g. На различни води организми - од едноклеточни дијатоми на алги до гигантските ајкули - маснотии се бара од "плови", намалувајќи ја просечната густина на телото. Густината на животински масти е околу 0,91-0,95 g / cm³. Густина на `рбетници во близина на 1,7-1.8 g / cm³, а просечната густина на повеќето други ткива е блиску до 1 g / cm³. Јасно е дека мастите треба многу многу "рамнотежа" тежок скелет.

Масти и липиди ја извршуваат градежната функција: тие се дел од клеточните мембрани. Поради слабата термална спроводливост масти е способен за заштита на функцијата. Кај некои животни (заптивки, китови), тоа е одложено во поткожно масното ткиво, формирајќи слој со дебелина до 1 m. Формирањето на некои липоиди претходи на синтезата на голем број хормони. Затоа, овие супстанции се својствени за функцијата на регулирање на метаболичките процеси.