L-organizzazzjoni kimika ta 'ċelloli: sustanzi organiċi, makro- u mikroelementi

Fis-seklu 19 tard huwa ffurmat fergħa tal-bijoloġija imsejħa bijokimika. Hija qed tistudja l-kompożizzjoni kimika ta 'ċelloli ħajjin. Il-kompitu prinċipali tax-xjenza - għarfien tal-karatteristiċi partikolari tal-metaboliżmu u l-enerġija, jirregolaw funzjonijiet vitali ta 'ċelloli tal-pjanti u l-annimali.

Il-kunċett tal-kompożizzjoni kimika ta 'ċelluli

Bħala riżultat ta 'riċerka estensiva minn xjentisti organizzazzjoni kimika ta' ċelloli ġie studjat u sabet li l-affarijiet ħajjin huma komposti minn aktar minn 85 elementi kimiċi. U xi wħud minnhom huma meħtieġa għal kważi kulħadd organiżmi, filwaqt li oħrajn huma speċifiċi u jseħħu fi speċijiet speċifiċi. It-tielet grupp ta 'elementi kimiċi preżenti fil-ċelluli tal mikro-organiżmi, pjanti u annimali fi kwantitajiet żgħar biżżejjed. Elementi kimiċi tal-phone huma spiss fil-forma ta 'katjoni u anjoni li minnhom melħ minerali u ilma huma ffurmati, u l-komposti tal-karbonju organiku huma sintetizzati: karboidrati, proteini, lipidi.

elementi organogenic

Fil-bijokimika, dawn jinkludu karbonju, idroġenu, ossiġnu u nitroġenu. sett tagħhom hija f'ċellola ta '88 għal 97% ta 'l-elementi kimiċi oħra preżenti fiha. Speċjalment importanti huwa karbonju. Is-sostanzi organiċi fil-kompożizzjoni ta 'ċelluli jikkonsistu molekuli li jkun fih karbonju fil atomi kompożizzjoni tagħha. Dawn jistgħu jiġu interkonnessi biex jiffurmaw katina (branched u unbranched), kif ukoll iċ-ċikli. Dan atomi tal-karbonju kapaċità inerenti diversità impressjonanti ta 'sustanzi organiċi inklużi fil-ċitoplasma taċ-ċelluli u organelli.

Per eżempju, il-kontenut interni tal-ċellula tikkonsisti minn oligosaccharide solubbli, proteini idrofiliċi, lipidi, tipi varji ta 'RNA: RNA trasferiment, RNA ribosomali u messaġġier RNA, kif ukoll monomers ħielsa - nukleotidi. Tali kompożizzjoni kimika għandha nukleu taċ-ċelloli. Fih ukoll molekula ta 'aċidu deoxyribonucleic, parti mill-kromożomi. Kollha tal-komposti ta 'hawn fuq huma atomi kompożizzjoni tiegħu ta' nitroġenu, tal-karbonju bl-ossiġnu, Idroġenu. Dan huwa prova ta 'importanza partikolari tagħhom, peress li organizzazzjoni kimika taċ-ċellula jiddependi fuq il-kontenut ta' elementi bijoġeniċi li jiffurmaw strutturi ċellulari: hyaloplasm u organelli.

Makronutrijenti u t-tifsiriet tagħhom

Elementi kimiċi, li huma wkoll komuni ħafna fiċ-ċelloli ta 'tipi varji ta' organiżmi, bijokimika huma msejħa makronutrijenti. kontenut tagħhom fiċ-ċellola hija 1.2% - 1.9%. Billi macroelements ċelluli jinkludu: fosfru, potassju, kloru, kubrit, manjesju, kalċju, ħadid u sodju. Kollha kemm huma għandhom funzjonijiet importanti u huma parti mill-organelli ċelluli differenti. Għalhekk, il-jonu ferriku huwa preżenti fil-proteina fid-demm - emoglobina, li ġġorr l-ossiġenu (f'liema każ huwa msejjaħ oxyhaemoglobin), dijossidu karboniku (karbogemoglobin) jew dijossidu tal-karbonju (carboxyhaemoglobin).

joni tas-sodju jipprovdu forma importanti ta 'trasport interċellulari: l-hekk imsejħa pompa tas-sodju-potassju. Huma wkoll parti mill-plażma fluwidu u d-demm interstizjali. joni manjesju preżenti molekuli klorofilla (photopigment pjanti ogħla) u huma involuti fil-proċess ta 'fotosintesi, kif ukoll ċentri ta' reazzjoni forma li photons nasba ta 'enerġija tad-dawl.

joni tal-kalċju jipprovdu konduzzjoni ta 'impulsi tan-nervituri tul il-fibri u huma l-komponent ewlieni ta' osteocytes - ċelloli għadam. komposti tal-kalċju huma mifruxa fl-annimali invertebrati dinja li qxur huma komposti ta 'karbonat tal-kalċju.

joni tal-klorur huma involuti fil rikariku tal-membrana taċ-ċellula u jipprovdu l-apparenza ta 'impulsi elettriċi ta' l-istimulazzjoni newrali sottostanti.

L-atomi tal-kubrit huma parti mill-proteina nattivi u jikkawżaw istruttura "ħjata" katina terzjarja tagħhom polipeptid, li jifforma molekula proteina globulari.

joni tal-potassju huma involuti fit-trasport ta 'sustanzi permezz membrani taċ-ċelloli. atomi fosfru huma parti ta 'dan is-sustanzi li jużaw ħafna enerġija importanti bħall-adenosina trifosfat, u hija komponent importanti tal-molekuli ta' aċidi deoxyribonucleic u ribonuklejku, li huma l eredità prinċipali ċellula sustanzi.

funzjoni traċċa fil-metaboliżmu ċellulari

Madwar 50 elementi kimiċi li jiffurmaw inqas minn 0.1% fl-ċelloli, imsejħa microcells. Dawn jinkludu żingu, molibdenu, jodju, ram, kobalt, fluworin. Bil manutenzjoni baxx dawn iwettqu funzjoni importanti ħafna, bħala parti ta 'ħafna sustanzi bijoloġikament attivi.

Per eżempju, l-atomi taż-żingu huma fil-molekula insulina (livell ormon tal-frixa li tirregola demm glukosju), jodju huwa kostitwent ta 'l-ormoni tat-tirojde - thyroxine u triiodothyronine kontroll tal-livell tal-metaboliżmu fil-ġisem. Ram, flimkien ma 'joni tal-ħadid involuti fil ematopoiesi (-formazzjoni ta' ċelluli ħomor tad-demm, platelets u ċelloli bojod tad-demm fil-mudullun ta 'vertebrati). joni tar-ram huma inklużi fil-pigment hemocyanin preżenti fid-demm ta 'invertebrati, dawn molluski. Għalhekk, il-kulur tal hemolymph blu tagħhom.

kontenut aktar inqas fil-cell elementi kimiċi bħal ċomb, deheb, bromin, fidda. Dawn jissejħu ultromikroelementami u parti mill-ċelloli tal-pjanti u l-annimali. Per eżempju, fl-analiżi kimika instabu joni deheb weevil qamħirrum. atomi bromin f'numru kbir ta 'ċelloli inklużi fil-thalli ta kannella u aħmar alka, bħal Sargassum, Laminaria, Fucus.

Kollha qabel dawn l-eżempji u l-fatti jispjegaw kif interrelatati kompożizzjoni kimika, il-funzjoni u l-istruttura ta 'ċelluli. It-tabella hawn taħt turi l-kontenut ta 'elementi kimiċi varji fiċ-ċelloli ta' organiżmi ħajjin.

Karatteristiċi ġenerali ta 'komposti organiċi

proprjetajiet kimiċi ta 'ċelluli ta' gruppi differenti ta 'organiżmi fl b'ċertu mod li jiddependu fuq l-atomi tal-karbonju, li jammontaw għal aktar minn 50% tal-massa taċ-ċelloli. Prattikament kull materja b'ċellula xotta huwa rappreżentat karboidrati, proteini, aċidi nukleiċi u lipidi, li għandhom struttura kumplessa u piż molekulari għoli. Tali molekuli huma msejħa makromolekuli (polimeri) u huma komposti minn elementi sempliċi - monomeri. sustanzi ta 'proteini għandhom rwol estremament importanti u iwettqu varjetà ta' funzjonijiet, li huma diskussi hawn taħt.

Ir-rwol ta 'proteini fiċ-ċellola

analiżi bijokimiċi ta 'komposti li jidħlu f' ċellola ħajjin, jikkonferma kontenut għoli ta 'sustanzi organiċi bħalma huma proteini. Dan il-fatt għandu spjegazzjoni loġika: proteini iwettqu varjetà ta 'funzjonijiet u huma involuti fl-aspetti kollha tal-ħajja taċ-ċelluli.

Per eżempju, il-funzjoni protettiva ta 'proteini huwa l-formazzjoni ta' antikorpi - antikorpi prodotta mill limfoċiti. Tali proteini protettivi bħal thrombin, fibrin u tromboblastin jipprovdu tagħqid tad-demm u jipprevjenu t-telf tagħha fil trawma u ħsara. Il-kompożizzjoni kumplessa ta 'l-ċellula jinkludi l-proteini membrana taċ-ċelloli li jkollhom l-abbiltà li jirrikonoxxu komposti barranin - antiġeni. Dawn jibdlu konfigurazzjoni tagħhom u ċelluli rapport tal-perikli potenzjali (funzjoni ta 'allarm).

Xi proteini għandhom funzjoni regolatorja u huma ormoni, bħal oxytocin, prodotti mill-hypothalamus, pitwitarja riżervati. Proċediment minnha fid-demm, oxytocin jaġixxi fuq il-ħajt tal-muskoli tal-utru, li jikkawżaw tnaqqis tagħha. Proteina vasopressin jservi wkoll funzjoni regolatorja billi jikkontrollaw pressjoni tad-demm.

Iċ-ċelloli tal-muskoli huma actin u myosin, huma kapaċi li jiċkien, li tikkawża l-funzjoni tal-moviment ta 'tessut tal-muskoli. Għall-proteini, il-funzjoni tipika u trofiku, eż, embrijun albumina użat bħala nutrijent għall-iżvilupp. proteini tad-demm ta 'organiżmi varji, bħall-emoglobina u hemocyanin, molekuli ossiġnu huma trasferiti - joperaw funzjoni trasport. Jekk aktar sustanzi li jikkunsmaw enerġija bħall-karboidrati u lipidi, użati kompletament, iċ-ċellula jibda biex tkisser proteini. gramma waħda ta 'dan il-materjal 17 jagħti 2 kJ ta' enerġija. Wieħed mill-funzjonijiet l-aktar importanti ta 'proteini huwa katalitiku (proteini, enżimi tħaffef reazzjonijiet kimiċi f'kompartimenti ċitoplasmiċi). Ibbażat fuq dan t'hawn fuq, rajna li l-proteini għandhom numru ta 'funzjonijiet importanti ħafna u parti neċessarja tal-ċellula annimal.

bijosintesi proteina

Ikkunsidra l-proċess ta 'sinteżi tal-proteini f'ċellola, li sseħħ fil-ċitoplasma permezz organelli bħal ribosomi. Grazzi għall-attività ta 'enżimi speċifiċi, bil-parteċipazzjoni tal-joni tal-kalċju ribosoma jingħaqdu biex polysomes. Il-funzjonijiet ewlenin ta 'l ribosomi fil-ċellola --sinteżi ta' molekoli proteina, li jibdew il-proċess ta 'traskrizzjoni. Bħala riżultat ta 'dan huma sintetizzati molekuli mRNA, li huma mehmuża polysomes. Imbagħad jibda t-tieni prova - xandira. Trasport RNA jorbtu għal għoxrin tipi differenti ta 'aċidi amino u ġġibhom għall-polysomes, u peress li l-funzjoni ta' ribosomi fil-ċellula - sinteżi ta 'polipeptidi, dawn organelli jiffurmaw kumplessi ma tRNA, u molekuli ta' aċidu amminiku huma marbuta flimkien b'rabtiet peptide biex jiffurmaw makromolekola proteina.

Ir-rwol ta 'ilma fil-metaboliżmu

Studji ċitoloġikali kkonfermaw il-fatt li l-istruttura u l-kompożizzjoni taċ-ċelluli ta 'liema aħna l-istudju, medja ta' ilma 70%, u ħafna annimali, li jwassal mod ilma ta 'ħajja (eż coelenterates) kontenut tiegħu tilħaq 97-98%. Fid-dawl ta 'din l-organizzazzjoni kimika ta' ċelluli jinkludi idrofiliku (kapaċi li tħoll) u idrofobiċi (ilma repellent) materjal. Bħala solvent polari universali, l-ilma għandu rwol kruċjali u għandu impatt dirett mhux biss fuq il-funzjoni, iżda wkoll fl-istruttura stess tal-ċelloli. It-tabella hawn taħt turi l-kontenut tal-ilma fil-tipi varji ta 'ċelluli ta' organiżmi ħajjin.

Il-funzjoni ta 'karboidrati fil-ċellula

Kif aħna spjegat qabel, l kimiċi organiċi importanti - polimeri - huma wkoll karboidrati. Dawn jinkludu polisakkaridi, oligosakkaridi u monosaccharides. Karboidrati huma parti ta 'sistemi kumplessi aktar - glycolipids u glikoproteini, li huma mibnija minn membrani ċellulari u l-istruttura nadmembrannye, eż glycocalyx.

Barra minn hekk karbonju fil-karboidrati jinkludi atomi ta 'idroġenu u ossiġinazzjoni, u xi polisakkaridi fihom aktar nitroġenu, kubrit u fosfru. Iċ-ċelloli ta 'karboidrati pjanti ħafna: Tuberi tal-patata jkun fih sa 90% lamtu fiż-żerriegħa u kontenut ta' frott karboidrati sa 70%, u ċelluli amminali jinsabu fil-forma ta 'dawn il-kompożizzjonijiet bħal glycogen, chitin u trehalose.

zokkor sempliċi (monosaccharides) għandhom il-formola ġenerali CnH2nOn u maqsum tetroses, triose, pentose u hexose. L-aħħar tnejn huma l-aktar komuni fl-ċelluli tal-organiżmi ħajjin, per eżempju, ribose u deoxyribose huma parti ta 'aċidi nukleiċi u glukows u fruktows huma involuti fil-reazzjonijiet ta' assimilazzjoni u dissimilation. Oligosakkaridi jinsabu ta 'sikwit ċelloli tal-pjanti: sukrożju hija maħżuna fil-ċelluli tal-pitravi zokkrin u kannamieli, maltosju jinsabu fl caryopses segala u xgħir ġġerminaw.

Disaccharides jkollu togħma ħelwa u huma solubbli faċilment fl-ilma. Polisakkaridi, huma l-bijopolimeri tikkonsisti primarjament minn lamtu, ċelluloża, glycogen u Laminarin. Il-formoli strutturali jinkludu polisakkaridi chitin. Il-funzjoni primarja ta 'karboidrati fil-ċellula - l-enerġija. Bħala riżultat ta 'reazzjonijiet idrolisi u l-metaboliżmu enerġija polisakkaridi li glucose mifruq, u huwa mbagħad ossidizzat għal dijossidu tal-karbonju u ilma. Bħala riżultat, gramma waħda tal rilaxxi glucose 17.6 kJ ta 'enerġija, u riżervi ta' lamtu u glycogen, huma essenzjalment ċellulari ġibjun enerġija.

Glycogen huwa depożitat prinċipalment fil ċelluli tal-muskoli u tal-fwied, lamtu ħaxix - fil tuberi, basal, għeruq, żrieragħ u artropodi, bħal Brimb, insetti u krustaċji, ir-rwol ewlieni fil-provvista tal-enerġija jilgħab trehalose oligosaccharide.

Karboidrati huma differenti minn lipidi u proteini, l-abbiltà li degradazzjoni anossiċi. Dan huwa estremament importanti għall-organiżmi ħajjin f'kundizzjonijiet ta 'defiċjenza jew nuqqas ta' ossiġnu, bħal batterji anerobiċi, u elminti - parassiti tal-bnedmin u annimali.

Hemm funzjoni oħra ta 'karboidrati fil-ċellula - il-kostruzzjoni (strutturali). Hija tinsab fil-fatt li dawn is-sustanzi qed jappoġġjaw strutturi ta 'ċelluli. Per eżempju, ċelluloża hija parti mill-ħitan taċ-ċelluli ta 'pjanti, chitin jifforma iskeletru barra u ħafna invertebrati iseħħ fiċ-ċelluli fungali, olisaharidy flimkien ma' lipidi u proteini molekuli jiffurmaw glycocalyx - kumpless nadmembranny. Hija tipprovdi adeżjoni - bejn ċelloli tal-annimali plejtlets, li twassal għall-formazzjoni ta 'tessut.

Lipidi: struttura u funzjoni

Dawn is-sustanzi organiċi, li huma idrofobiċi (ilma li ma jinħallux) jistgħu jitneħħew, jiġifieri estratt miċ-ċelloli minn solventi nonpolar, bħal aċetun jew kloroform. funzjoni tal-lipidi fid-ċellola jiddependi fuq liema mit-tliet gruppi li jappartjenu: xaħmijiet, xama 'jew sterojdi. Xaħmijiet huma l-aktar komuni fit-tipi kollha ta 'ċelluli.

Annimali jakkumulaw fil-tessut xaħmi taħt il-ġilda, it-tessut newrali fih xaħam fil-forma ta ' l-għant myelin ta nervituri. Hija jakkumula wkoll fl-kliewi, fwied, insetti - fil-ġisem xaħam. xaħmijiet likwidi - Żjut - misjuba fl-żrieragħ ta 'ħafna impjanti: arżnu, karawett, ġirasol, żebbuġa. Il-kontenut ta 'lipidi fid ċelloli tvarja 5-90% (fit-tessut xaħmi).

Sterojdi u xama differenti minn xaħmijiet fis-sens li ma jkollhomx fil-molekuli ta 'residwi aċidu xaħmi. Għalhekk, sterojdi - huwa ormoni kortiċi adrenali, li jaffettwaw pubertà-ġisem u li huma komponenti ta 'testosterone. Huma wkoll parti ta 'vitamini (eż, vitamina D).

Il-funzjoni ewlenija tal-lipidi fil-ċellula - hija l-enerġija, il-kostruzzjoni u l-protezzjoni. L-ewwel huwa minħabba l-fatt li 1 gramma ta 'xaħam fil-qsim jagħti 38.9 kJ tal-enerġija - ħafna aktar minn sustanzi organiċi oħra - proteini u karboidrati. Barra minn hekk, l-ossidazzjoni tal 1d xaħam inhi kważi 1.1 c. l-ilma. Dan huwa għaliex xi annimali qed ikollhom stokk ta 'xaħam fil-ġisem tiegħek jista' jkun hemm żmien twil mingħajr ilma. Per eżempju, gophers jistgħu jkunu fissi għal aktar minn xahrejn, mingħajr il-ħtieġa għall-ilma, u ma tixrob ġemel ilma fi tranżizzjonijiet permezz tal-deżert għal 10-12 jiem.

Kostruzzjoni ta 'lipidi funzjoni tinsab fil-fatt li dawn huma parti integrali ta' membrani taċ-ċelloli, kif ukoll bħala parti mill-nerv. Il-funzjoni protettiva tal-lipidi jikkonsisti fil-fatt li l-saff ta 'xaħam taħt il-ġilda madwar l-kliewi u organi interni oħra jipproteġihom minn ġrieħi mekkaniċi. funzjoni speċifika insulazzjoni termali huwa inerenti fl-annimali għal żmien twil jkunu fl-ilma: balieni, siġilli, siġilli pil. Ħoxna taħt il-ġilda saff xaħmi, per eżempju, balieni blu hija ta '0,5 m, li jipproteġi l-annimal minn ipotermja.

Valur ossiġnu fil-metaboliżmu ċellulari

organiżmi aerobiċi, li jinkludu l-maġġoranza kbira ta 'annimali, pjanti u l-bniedem, bl-użu ossiġenu atmosferiku għal reazzjonijiet kambju enerġija li jwasslu għall-qsim ta' sustanzi organiċi u l-allokazzjoni ta 'ċertu ammont ta' enerġija akkumulata fil-forma ta 'molekuli ta' adenosina trifosfat.

Għalhekk, il ossidazzjoni kompluta ta mole wieħed ta 'glukosju li jseħħ fil-cristae mitokondrijali, 2800 kJ ta' enerġija huwa allokat, li minnhom 1,596 kJ (55%) hija maħżuna fil-forma ta 'molekuli ATP fihom konnessjoni macroergic. Għalhekk, il-funzjoni primarja ta 'ossiġnu fil-ċellula - l-implimentazzjoni ta' respirazzjoni aerobika, li hija bbażata fuq grupp ta 'reazzjonijiet enzimatiċi hekk imsejħa katina respiratorju jseħħu organelli - mitokondrija. Fil organiżmi prokarjotiċi - batterja phototrophic u ċjanobatterji - ossidazzjoni ta 'nutrijenti iseħħ taħt l-influwenza ta' ossiġnu tixrid fil-ċelloli fil-protuberanzi interni tal membrani plażma.

Għandna organizzazzjoni kimika ta 'ċelloli ġie studjat, kif ukoll il-proċessi ta' sinteżi tal-proteini u l-funzjoni ta 'ossiġnu fil-metaboliżmu enerġija ċellulari.