Kemiallinen järjestäminen solujen: orgaanisia aineita, makro- ja hivenaineita

Myöhään 19th century se muodosti haara biologia kutsutaan biokemian. Hän tutkii kemiallinen koostumus eläviä soluja. Päätehtävänä tieteen - tuntemus erityispiirteet aineenvaihduntaa ja energiaa, säätelevät elintoimintoja kasvi- ja eläinsoluja.

Käsite kemiallinen koostumus solujen

Seurauksena laajan tutkimuksen tiedemiesten kemiallisella järjestäminen solujen on tutkittu ja todettu, että elävät olennot koostuvat yli 85 alkuaineita. Ja jotkut heistä vaaditaan lähes kaikki organismit, kun taas toiset ovat erityisiä ja esiintyy tiettyjen lajien. Kolmas ryhmä alkuaineita on läsnä mikro-organismien soluihin, kasvien ja eläinten riittävän pieniä määriä. Alkuaineita solun ovat usein muodossa kationien ja anionien, joista mineraalisuolaa ja vesi on muodostettu, ja orgaanisen hiilen syntetisoidaan: hiilihydraatit, proteiinit, lipidit.

organogeenisiin elementit

Biokemia, näitä ovat hiiltä, vetyä, happea ja typpeä. Niiden joukko on solussa 88-97% toista kemialliset alkuaineet se. Erityisen tärkeää on hiili. Kaikki orgaanisten aineiden koostumuksen solujen koostuvat molekyylejä, jotka sisältävät hiiltä sen koostumus atomia. Ne voidaan yhdistää muodostamaan ketjun (haaroittunut ja haaroittumaton), sekä sykliä. Tämä kyky hiiliatomia taustalla silmiinpistävää monimuotoisuus orgaanisten aineiden mukana solun sytoplasmassa ja organelles.

Esimerkiksi sisäinen solun sisällön muodostuu liukoisen oligosakkaridin, hydrofiilisiä proteiineja, lipidejä, eri RNA: siirtäjä-RNA, ribosomi-RNA: n ja lähetti-RNA, sekä vapaa monomeereistä - nukleotidia. Tällainen kemiallinen koostumus on solun tuman. Se sisältää myös molekyylin, deoksiribonukleiinihapon, osa kromosomeja. Kaikki edellä mainitut yhdisteet ovat sen koostumus atomia typpeä, hiiltä happea, vetyä. Tämä on osoitus niiden erityisen tärkeitä, koska kemiallinen organisaatio solun riippuu sisällöstä biogeenisten elementtejä, jotka muodostavat solujen rakenteet: hyaloplasm ja organelles.

Makroravinteet ja niiden merkitykset

Alkuaineita, jotka ovat myös erittäin yleistä soluissa erilaisia organismeja, biokemian kutsutaan macronutrients. Niiden sisältö solussa on 1,2% - 1,9%. Mukaan makroalkuaineita solut ovat: fosfori, kalium, kloori, rikki, magnesium, kalsium, rauta ja natrium. Kaikki ne ovat tärkeitä toimintoja ja ne ovat osa eri soluorganellien. Siten, ferroioni on läsnä veressä proteiini - hemoglobiini, joka kuljettaa happea (jolloin sitä kutsutaan oksihemoglobiinin), hiilidioksidi (karbogemoglobin) tai hiilidioksidin (karboksihemoglobiinitasoja).

Natrium-ionit antavat tärkeää muodossa solujen välisen liikenteen: niin sanottu natrium-kalium-pumpun. Ne ovat myös osa soluvälinesteessä ja veriplasmaa. Magnesium-ionien klorofylli molekyylejä (photopigment korkeammat kasvit) ja osallistuvat fotosynteesissä, sekä muoto reaktiokeskuksiin että ansa fotonit valon energiaa.

Kalsiumionit tarjota johtuminen hermo pulssien kuituja pitkin, ja ne ovat tärkein osa osteosyytit - luusolujen. Kalsiumyhdisteet ovat yleisiä maailmassa selkärangattomien eläinten, joiden kuoret koostuvat kalsiumkarbonaattia.

Kloridi-ionit ovat mukana lataaminen solukalvon ja ulkoasun tuottavien sähköisiä pulsseja alla olevan neuraalisen stimulaatiota.

Rikkiatomit ovat osa natiivin proteiinin ja aiheuttaa niiden tertiäärisen rakenteen "ompelemalla" polypeptidiketjun, muodostaen siten globulaarisen proteiinin molekyylin.

Kalium-ionit osallistuvat aineiden kuljetukseen solukalvojen läpi. fosfori atomit ovat osa tätä tärkeää energiaa kuluttavat aineet kuten adenosiini trifosfaatti, ja on tärkeä osa molekyylien deoksiribonukleiini- ja ribonukleiinihappojen, jotka ovat tärkeimpiä aineita solun perimän.

Jäljittää funktio solun aineenvaihdunnassa

Noin 50 alkuaineita, jotka muodostavat vähemmän kuin 0,1% soluja, joita kutsutaan mikrosoluiksi. Näihin kuuluvat sinkki, molybdeeni, jodi, kupari, koboltti, fluori. Vähän huoltoa he tekevät erittäin tärkeä tehtävä, koska osa monia biologisesti aktiivisia aineita.

Esimerkiksi, sinkin atomit ovat insuliinimolekyyliä (haiman sääteleviä verensokeri), jodi on olennainen kilpirauhashormonien - tyroksiini ja trijodityroniini tason säätämiseksi aineenvaihduntaa kehossa. Kupari, sekä rautaionien mukana hematopoieesissa (punaisten verisolujen, verihiutaleiden ja valkosolujen luuytimessä selkärankaisten). Kupari-ioneja sisältyvät hemosyaniiniin pigmentti veressä selkärangattomia, kuten äyriäisiä. Siksi väri heidän hemolymfassa sininen.

Enemmän suppeampi solussa tällaisia kemiallisia elementtejä, kuten lyijyä, kultaa, bromi, hopea. Niitä kutsutaan ultromikroelementami ja osa kasvien ja eläinten soluissa. Esimerkiksi kemiallinen analyysi maissin weevil kultaioneja havaittiin. Bromiatomia suuri määrä soluja sisältyy thalli ruskean ja punainen levät, kuten Sargassum, Laminaria, Fucus.

Kaikki aiemmin nämä esimerkit ja faktat miten toisiinsa kemiallinen koostumus, toiminta ja rakenne soluja. Alla oleva taulukko näyttää sisällön eri alkuaineiden soluissa elävien organismien.

Yleiset ominaisuudet orgaanisten yhdisteiden

Kemialliset ominaisuudet solujen eri ryhmien organismien tietyllä tavalla riippuvainen hiiliatomia, joiden osuus on yli 50% solumassan. Käytännöllisesti katsoen kaikki kuiva solu aineen edustaa hiilihydraatteja, proteiineja, nukleiinihappoja ja lipidejä, joilla on monimutkainen rakenne ja suuri molekyylipaino. Tällaisia molekyylejä kutsutaan makromolekyylien (polymeerit) ja koostuvat yksinkertaisempi elementtejä - monomeerit. Proteiiniaineet on erittäin tärkeä rooli ja suorittavat erilaisia toimintoja, joita käsitellään jäljempänä.

Roolia proteiinien solun

Biokemiallista analyysiä yhdisteiden solmimalla elävään soluun, vahvistaa korkea pitoisuus orgaanisia aineita, kuten proteiineja. Tämä seikka on looginen selitys: proteiinit suorittaa erilaisia toimintoja ja on mukana kaikessa solun elämän.

Esimerkiksi, suojaava proteiinien toimintaa on vasta-aineiden muodostumista - vasta-imusolujen tuottamia. Kuten suojaavia proteiineja, kuten trombiinin, fibriinin ja tromboblastin antaa veren hyytymistä ja estää sen menetys trauma ja vammoja. Monimutkainen koostumus solun sisältää solukalvon proteiineja, joilla on kyky tunnistaa ulko- yhdisteitä - antigeenejä. He muuttavat kokoonpanoa ja raportti solu mahdollisista vaaroista (hälytystoiminto).

Jotkut proteiinit on säätelevä funktio ja ovat hormoneja, kuten oksitosiini, hypotalamuksen tuottama, aivolisäkkeen pidätetään. Lähtien siitä vereen, oksitosiini vaikuttaa lihaksen kohdun seinämään, mikä aiheuttaa sen vähentämiseen. vasopressiini-proteiini toimii myös säätelijä ohjaamalla verenpaine.

Lihassolujen ovat aktiini ja myosiini, pystyvät kutistua, mikä aiheuttaa moottorin toimintaa lihaskudosta. Proteiineja, tyypillinen ja troofiset toiminto, esimerkiksi, albumiinia alkio käytetään ravinteiden kehityksen. Veren proteiineja eri organismeista, kuten hemoglobiini ja hemosyaniini, happi molekyylit siirretään - toimivat kuljetuksen toiminto. Jos enemmän energiaa kuluttavia aineita, kuten hiilihydraatteja ja lipidejä, täysin käytetty, solu alkaa hajottaa proteiineja. Yksi gramma tätä materiaalia 17 antaa 2 kJ. Yksi tärkeimmistä tehtävistä proteiinien on katalyyttinen (proteiineja, entsyymejä nopeuttaa kemiallisia reaktioita sytoplasman osastoissa). Perustuu edellä olemme nähneet, että proteiineilla on useita erittäin tärkeitä toimintoja ja välttämätön osa eläinsolu.

proteiinibiosynteesiin

Tarkastellaan prosessi proteiinisynteesin solussa, joka esiintyy sytoplasmassa kautta organelleihin kuten ribosomit. Kiitos aktiivisuutta spesifisten entsyymien, johon osallistuivat ribosomin kalsiumionien yhdistyvät polysomeihin. Päätoiminnot ribosomien solussa - synteesiä proteiinimolekyylien, alkaa transkriptio prosessi. Seurauksena se syntetisoidaan mRNA-molekyylien, joihin on kiinnittynyt polysomeihin. Sitten alkaa toinen oikeudenkäynti - lähetystä. Kuljetus RNA sitoutuvat kaksikymmentä erilaista aminohappoa ja tuoda ne polysomeja, ja koska toiminta ribosomien solussa - synteesi polypeptidien, nämä organellit muodostavat komplekseja tRNA, ja aminohappo-molekyyliä on kytketty toisiinsa peptidisidosten muodostamiseksi proteiinin makromolekyylin.

Veden merkitys aineenvaihdunnassa

Sytologisten tutkimukset ovat vahvistaneet, että solurakenne ja koostumus me tutkimme, keskimäärin 70% vettä, ja monet eläimet, johtava vesi elämäntapa (esim coelenterates) sen pitoisuus nousee 97-98%. Ottaen tämän kemikaalin solujen järjes- sisältää hydrofiilisen (kykenee liuottamaan) ja hydrofobisia (vettähylkivä) materiaalia. Yleismaailmallisena poolista liuotinta, vesi on keskeinen rooli, ja sillä on suora vaikutus paitsi toiminto, mutta myös aivan rakenteen soluja. Alla olevassa taulukossa on esitetty vesipitoisuus erityyppisissä soluissa elävien organismien.

Toiminto hiilihydraatteja solun

Kuten olemme edellä on selitetty, on tärkeää, orgaanisia kemikaaleja - polymeerit - myös hiilihydraatteja. Nämä ovat polysakkaridit, oligosakkaridit ja monosakkaridit. Hiilihydraatit ovat osa monimutkaisempien järjestelmien - glykolipidit ja glykoproteiinit, jotka on rakennettu solukalvojen ja nadmembrannye rakenne, esim. Glykokalyksin.

Lisäksi hiili hiilihydraatti sisältää vety- ja hapetus, ja jotkut polysakkaridit sisältävät enemmän typpeä, rikkiä ja fosforia. Solujen monien kasvien hiilihydraatteja: Perunan mukulat sisältää jopa 90% tärkkelystä siemenistä ja hedelmistä hiilihydraattipitoisuus jopa 70%, ja eläinten soluja löytyy muodossa tällaisten yhdisteiden kuten glykogeenin, kitiini ja trehaloosi.

Yksinkertaisia sokereita (monosakkaridit) on yleinen kaava CnH2nOn ja jaettu tetrooseja, trioosifosfaatti, pentoosi- ja heksoosi-. Kaksi viimeistä ovat yleisimpiä soluissa elävien organismien, esimerkiksi, riboosi ja deoksiriboosi ovat osa nukleiinihapoista ja glukoosi ja fruktoosi ovat mukana reaktiot omaksumisen ja dissimilaation. Oligosakkarideja löytyy usein kasvisoluissa: sakkaroosi tallennetaan soluihin sokerijuurikkaan ja sokeriruo'on, maltoosi karyopseissa iti ruista ja ohraa.

Disakkaridit on makea maku ja ne ovat helposti veteen liukenevia. Polysakkaridit, ovat biopolymeerit koostuvat pääasiassa tärkkelys, selluloosa, glykogeeni ja laminariini. Rakenteelliset muodot ovat polysakkaridit kitiini. Ensisijainen tehtävä hiilihydraatteja solun - energia. Seurauksena hydrolyysireaktioissa ja energia-aineenvaihdunnan lohkaistaan polysakkarideja glukoosiksi, ja se on sitten hapetetaan hiilidioksidiksi ja vedeksi. Tämän seurauksena, yksi gramma glukoosi päästöjen 17,6 kJ, ja varaa tärkkelyksen ja glykogeenin, ovat olennaisesti soluenergiaa säiliö.

Glykogeenin talletetaan pääasiassa lihas- ja maksasoluissa, kasvistärkkelystä - in mukulat, sipulit, juuret, siemenet ja niveljalkaiset, kuten hämähäkit, hyönteiset ja äyriäiset, päärooli energiahuoltoa näyttelee oligosakkaridi trehaloosin.

Hiilihydraatit ovat erilaisia lipidejä ja proteiineja, kyky hapettomia hajoamista. Tämä on erittäin tärkeää, että eläviin organismeihin oloissa puutos tai ilman happea, kuten anaerobiset bakteerit, ja loismatojen - loisia ihmisille ja eläimille.

On toinen funktio hiilihydraatteja solussa - rakentaminen (rakenteellisesti). Se on se, että näitä aineita tukirakenteita soluja. Esimerkiksi selluloosa on osa kasvisolujen seinämissä, kitiinin muodostaa ulomman luuranko ja monet selkärangattomat tapahtuu sienisolut olisaharidy yhdessä lipidien ja proteiinien molekyylit muodostavat glykokalyksin - nadmembranny monimutkainen. Se tarjoaa tarttuvuus - välillä ryhmittävän eläinsolut, joka johtaa muodostumiseen kudoksen.

Lipidit: rakenne ja toiminta

Nämä orgaaniset aineet, jotka ovat hydrofobisia (veteen liukenemattomia) voidaan poistaa, eli uutettiin soluista ei-polaariset liuottimet, kuten asetoni tai kloroformi. funktio lipidien solun riippuu siitä, mikä kolmesta ryhmästä ne kuuluvat: ja rasvoja, vahoja tai steroideja. Rasvat ovat yleisimpiä kaikentyyppisissä solujen.

Eläimet kerääntyä ne ihonalainen rasvakudos, hermokudos sisältää rasvaa muodossa myeliinitupen hermoja. Se kerääntyy munuaiset, maksa, hyönteiset - rasva kehon. Nestemäisiä rasvoja - öljyt - löytyy siemenet monien kasvien: mänty, maapähkinä, auringonkukka, oliivi. Lipidipitoisuuden soluissa vaihtelee 5-90% (rasvakudoksessa).

Steroidit ja vahat eroavat rasvoja, että ne eivät ole molekyyleissä rasvahapporyhmiä. Joten, steroidit - se on hormoneja lisämunuaisen kuoren, joka vaikuttaa murrosiän kehon ja ovat osana testosteronia. Ne ovat myös osa vitamiinien (esim. D-vitamiinia).

Päätehtävä lipidien solussa - on energian, rakentamisen ja suojaus. Ensimmäinen johtuu siitä, että 1 gramma rasvaa pilkkominen antaa 38,9 kJ - paljon enemmän kuin muita orgaanisia aineita - proteiineja ja hiilihydraatteja. Lisäksi hapettumisen rasvaa 1d se on lähes 1,1 c. vettä. Siksi jotkut eläimet joutuvat varastossa rasvaa elimistössä voi olla pitkään ilman vettä. Esimerkiksi gophers voi olla lepotilassa yli kaksi kuukautta, ilman vettä, eikä juo vettä kameli siirtymiä aavikon halki 10-12 päivää.

Rakentaminen lipidien toiminto on se, että ne ovat kiinteä osa solukalvojen, samoin osana hermo. Suojaavaa tehtävää lipidien muodostuu siitä, että rasvakerros ihon alle että alaselän ja muiden sisäelinten suojaa niitä mekaanisia vaurioita. Erityinen lämpöeristys toiminto on luonnostaan eläimet pitkään ollessa vedessä: valaat, tiivisteet, Hylkeillä. Paksu ihonalainen rasvakudos kerros, esimerkiksi, sinivalas on 0,5 m, se suojaa eläintä hypotermia.

Arvo Happi solun aineenvaihdunnassa

Aerobinen, jotka sisältävät valtaosa eläimistä, kasveista ja mies, käyttämällä ilmakehän happea energian vaihto johtavat reaktiot pilkkominen orgaanisten aineiden ja jakaa tietty määrä energiaa kertynyt muodossa molekyylien adenosiinitrifosfaatin.

Näin ollen täydellinen hapettuminen yksi mooli glukoosia, joka tapahtuu mitokondrion kristat, 2800 kJ on varattu, joista 1596 kJ (55%) on tallennettu ATP: n muodossa sisältävät molekyylit macroergic yhteys. Näin ollen ensisijainen tehtävä hapen solussa - täytäntöönpanon aerobisen hengityksen, joka perustuu ryhmän entsymaattisia reaktioita ns hengitysteiden ketju esiintyy organelles - mitokondrioissa. Prokaryoottisissa organismeissa - fototrofisia bakteerit ja syanobakteerit - hapetus ravinteita tapahtuu vaikutuksen alaisena hapen diffundoituu soluihin sisäinen kohoumat solukalvojen.

Meillä on kemiallinen järjestäminen solujen on tutkittu sekä prosessit proteiinisynteesiä ja happifunktion solujen energia-aineenvaihduntaan.