Shirika kemikali za chembechembe: vikaboni, macro- na microelements

Katika karne ya 19 mwishoni mwa ni sumu tawi la biolojia kuitwa biokemia. Yeye ni kusoma kemikali katika seli hai. kazi kubwa ya sayansi - elimu ya upekee wa metaboli na nishati, kusimamia kazi muhimu za mimea na wanyama seli.

dhana ya kemikali katika seli

Kutokana na utafiti wa kina na wanasayansi shirika kemikali ya seli umechunguzwa na kugundua kwamba mambo hai vimetengenezwa kwa zaidi ya 85 vipengele kemikali. Na baadhi yao zinahitajika kwa karibu wote viumbe, wakati wengine ni maalum na kutokea katika aina maalum. Kundi la tatu ya mambo ya kemikali hupatikana katika seli wa vijiumbe, mimea na wanyama kwa kiasi kutosha ndogo. mambo ya kemikali ya kiini mara nyingi kwa njia ya cations na anions ambayo madini chumvi na maji ni sumu, na viumbe carbon misombo husanisiwa: wanga, protini, lipids.

mambo organogenic

Katika biokemi, hizi ni pamoja kaboni, kloridi, oksijeni na Nitrogen. seti yao ni katika kiini of 88 hadi 97% nyingine kemikali vipengele sasa ndani yake. Muhimu hasa ni kaboni. vitu hai na muundo wa seli kujumuisha molekuli zenye kaboni katika utungaji atomi yake. Zinaweza yanahusiana na kuunda mnyororo (matawi na ambao hauna matawi), pamoja na mzunguko. Hii uwezo carbon atomi msingi wa kushangaza utofauti wa viumbe hai pamoja katika saitoplazimu kiini na oganeli.

Kwa mfano, yaliyomo ndani ya kiini lina oligosaccharide mumunyifu, protini hydrophilic, lipids, aina mbalimbali za RNA: uhamisho RNA, ribosomu RNA na mjumbe RNA, pamoja na monoma bure - nyukleotidi. Kama kemikali utungaji ina kiini kiini. Pia, ina molekuli ya asidi deoksiribonyuklei, sehemu ya kromosomu. Yote misombo juu ni katika utungaji atomi yake ya Nitrogen, dioksidi na oksijeni, Hidrojeni. Hii ni uthibitisho wa umuhimu wao hasa, tangu kemikali ya shirika ya kiini inategemea maudhui ya vipengele biogenic kwamba kufanya juu ya miundo ya simu za mkononi: hyaloplasm na oganeli.

Macronutrients na maana zake

mambo ya kemikali, ambayo pia ni ya kawaida sana katika seli za aina mbalimbali za viumbe, biokemi huitwa macronutrients. bidhaa zao katika kiini ni 1.2% - 1.9%. By macroelements seli ni pamoja na: fosforasi, potasiamu, klorini, kiberiti, magnesiamu, kalsiamu, chuma na sodiamu. Wote wana kazi muhimu na ni sehemu ya organelles mbalimbali kiini. Hivyo, ion feri ni sasa katika protini damu - hemoglobin, ambayo hubeba oksijeni (katika kesi ambayo inaitwa oxyhaemoglobin), dioksidi kaboni (karbogemoglobin) au dioksidi kaboni (karboksihemoglobini).

Sodium ions kutoa fomu muhimu ya usafiri seli: kinachojulikana pampu sodium-potassium. Pia ni sehemu ya tishu maji na damu plasma. ioni magnesiamu kwenye molekuli chlorophyll (photopigment mimea ya juu) na ni kushiriki katika mchakato wa usanisinuru, pamoja na vituo vya majibu fomu mtego fotoni ya nishati ya mwanga.

Calcium ions kutoa upitishaji wa kunde ujasiri pamoja nyuzi na ni sehemu kuu ya osteocytes - seli mfupa. Calcium misombo ni mkubwa katika wanyama uti dunia ambao maganda zinajumuisha calcium carbonate.

Kloridi ions ni kushiriki katika recharging utando wa seli na kutoa muonekano wa kunde umeme ya kusisimua msingi neva.

atomi kiberiti ni sehemu ya protini ya asili na kusababisha yao elimu ya juu ya muundo "wakitengeneza" polipeptidi mlolongo, na hivyo kutengeneza globular molekuli ya protini.

ioni Potassium ni kushiriki katika usafiri wa vitu kwa njia ya utando wa seli. phosphorus atomi ni sehemu ya vitu hii muhimu nishati kubwa kama vile trifosfati adenosini, na ni sehemu muhimu ya molekuli ya asidi deoksiribonyuklei na ribonucleic, ambayo ni kuu vitu kiini urithi.

Kufuatilia kazi katika metaboli ya seli

50 za kemikali ikiwa ni chini ya 0.1% katika seli, aitwaye microcells. Hizi ni pamoja na zinki, molybdenum, iodini, shaba, cobalt, florini. Pamoja na matengenezo ya chini wao kufanya kazi muhimu sana, kama sehemu ya vitu nyingi ur kazi.

Kwa mfano, zinki chembe ni katika insulini molekuli (pancreatic homoni kusimamia damu glucose ngazi), madini ni majimbo ya homoni tezi - thyroxine na triiodothyronine kudhibiti kiwango cha metaboli katika mwili. Copper, pamoja na chuma ions kushiriki katika hematopoiesia (malezi ya seli nyekundu za damu, chembe za kugandisha na chembechembe nyeupe za damu katika uboho za wauti). ions shaba ni pamoja na katika himosianini rangi sasa katika damu ya uti wa mgongo, kama samakigamba. Kwa hiyo, rangi ya bluu hemolimfatiki yao.

Zaidi kidogo maudhui katika kisanduku vipengele kama kemikali kama vile risasi, dhahabu, bromini, fedha. Wao ni kuitwa ultromikroelementami na sehemu ya mimea na wanyama seli. Kwa mfano, katika uchambuzi wa kemikali ioni dhahabu mahindi weevil uligunduliwa. Bromini chembe katika idadi kubwa ya seli pamoja katika Thalli ya kahawia na nyekundu mwani, kama vile Sargassum, Laminaria, Fucus.

Yote ya awali hizi mifano na ukweli kueleza jinsi yanayohusiana kemikali utungaji, kazi na muundo wa seli. Jedwali hapa chini linaonyesha maudhui ya vipengele kemikali mbalimbali katika seli za viumbe hai.

General tabia ya misombo ya kikaboni

Kemikali za seli za makundi mbalimbali ya viumbe kwa namna fulani tegemezi atomi kaboni, ambayo akaunti kwa ajili ya zaidi ya 50% ya molekuli kiini. Kivitendo kila jambo kavu kiini inawakilishwa wanga, protini, asidi nucleic na lipids, ambayo kuwa na muundo tata na ya juu Masi uzito. molekuli kama hizi zinaitwa makromolekiuli (polima) na linajumuisha mambo rahisi - monomers. Protini dutu jukumu muhimu sana na kufanya mbalimbali ya kazi, ambayo ni kujadiliwa hapa chini.

nafasi ya protini katika seli

Biochemical uchambuzi wa misombo ya kuingia ndani ya seli hai, unathibitisha cha juu ya vitu hai kama vile protini. ukweli hii ina mantiki maelezo: protini kufanya mbalimbali ya kazi na ni kushiriki katika nyanja zote za maisha ya kiini.

Kwa mfano, kazi ya kinga ya protini ni uundaji wa kinga - kingamwili zinazozalishwa na lymphocytes. protini kama kinga kama vile thrombin, fibrin na tromboblastin kutoa damu clotting na kuzuia hasara yake katika kiwewe na kuumia. utungaji tata ya kiini ni pamoja na utando wa seli protini kuwa uwezo wa kutambua misombo kigeni - antijeni. Wao kubadilisha usanidi yao na ripoti kiini ya vihatarishi (alarm kazi).

Baadhi ya protini na kazi udhibiti na ni homoni, kama vile oxytocin, zilizotayarishwa na hypothalamus, pituitary zimehifadhiwa. Kuendelea kutoka ndani ya damu, oxytocin vitendo kwenye misuli ya ukuta wa mfuko wa uzazi, na kusababisha upungufu wake. vasopressin protini pia hutumika kazi ya udhibiti kwa kudhibiti shinikizo la damu.

seli misuli ni actin na myosin, wanaweza kuogopa, ambayo husababisha motor kazi ya tishu misuli. Kwa protini, ya kawaida na trophic kazi, kwa mfano, albumin kiinitete kutumika kama virutubisho ajili ya maendeleo. protini damu ya viumbe mbalimbali, kama vile himoglobini na himosianini, molekuli za oksijeni na kuhamishwa - kazi usafiri kazi. Kama nishati zaidi mwingi vitu kama vile wanga na lipids, kikamilifu kutumika, kiini huanza kuvunja protini. Gramu moja ya nyenzo hii 17 inatoa 2 KJ cha nishati. Moja ya kazi muhimu zaidi ya protini ni kichocheo (protini Enzymes kasi ya athari za kemikali katika compartments cytoplasmic). Kulingana na hapo juu, tumeona kwamba protini na idadi ya kazi muhimu sana na sehemu muhimu ya kiini cha mifugo.

protini biosynthesis

Fikiria mchakato wa protini ya awali katika kiini, ambayo hutokea katika cytoplasm kupitia organelles kama vile ribosomu. Shukrani kwa shughuli za Enzymes maalum, kwa kushirikiana na ribosomu ioni calcium kuchanganya kwa polysomes. kazi kuu ya ribosomu katika kiini - ya awali ya molekuli protini, kuanza mchakato transcription. Kutokana na hilo ni synthesized mRNA molekuli, ambayo ni masharti polysomes. Basi huanza Jaribio la pili - matangazo. Usafiri RNA bandika kwenye aina ishirini tofauti ya amino na kuwaleta polysomes, na tangu kazi ya ribosomu katika kiini - awali ya polipeptidi, organelles hawa kuunda complexes na tRNA, na molekuli amino acid ni wanaohusishwa pamoja na vifungo peptide kuunda protini macromolecule.

nafasi ya maji katika metaboli

masomo Cytological umethibitisha ukweli kwamba muundo wa kiini na muundo wa ambayo sisi kujifunza, wastani wa maji 70%, na katika wanyama wengi, na kusababisha njia ya maji ya uhai (kwa mfano, coelenterates) maudhui yake fika 97-98%. Kwa mtazamo wa shirika hili kemikali za seli ni pamoja hydrophilic (uwezo wa kuvunja) na haidrofobiki (maji ya mbu) nyenzo. Kama wote kutengenezea Polar, maji ina jukumu muhimu na ina athari ya moja kwa moja si tu juu ya kazi, lakini pia katika muundo wa seli. Jedwali hapa chini linaonyesha maudhui maji katika aina mbalimbali za seli za viumbe hai.

kazi ya wanga katika kiini

Kama sisi alielezea awali, kwa kemikali hai muhimu - polima - pia ni wanga. Hizi ni pamoja na polysaccharides, oligosaccharides na monosaccharides. Wanga ni sehemu ya mifumo ya zaidi ya tata - glikolipidi na glikoprotini, ambayo ni ujenzi wa utando wa seli na nadmembrannye muundo, kwa mfano glycocalyx.

Zaidi ya hayo kaboni katika carbohydrate ni pamoja atomi ya Hidrojeni na oksijeni, na baadhi ya polysaccharides vyenye zaidi nitrojeni, kiberiti na fosforasi. seli za mimea wanga nyingi: Potato mizizi yana hadi 90% wanga katika mbegu na matunda kabohaidreti hadi 70%, na seli za wanyama hupatikana katika mfumo wa misombo kama vile glycogen, chitini na trehalose.

Rahisi sukari (monosaccharides) na formula ujumla CnH2nOn na kugawanywa katika tetroses, triose, pentose na hexose. mbili za mwisho ni ya kawaida sana katika seli za viumbe hai, kwa mfano, ribose na deoxyribose ni sehemu ya asidi nucleic, na glucose na fructose ni kushiriki katika athari ya assimilation na dissimilation. Oligosaccharides mara nyingi hupatikana katika seli za mimea: sucrose kuhifadhiwa katika seli ya sukari na miwa, maltose zilizomo katika caryopses kuota shayiri.

Disaccharides kuwa na ladha tamu na ni urahisi mumunyifu katika maji. Polysaccharides, kuwa biopolymers wajumbe kimsingi ya wanga, cellulose, glycogen na laminarin. aina ya miundo ni pamoja na polysaccharides chitini. kazi ya msingi ya wanga katika kiini - nishati. Kutokana na athari hidrolisisi na kimetaboliki nishati hupasuliwa polysaccharides glucose, na ni wakati huo iliyooksidishwa kwa dioksidi kaboni na maji. Matokeo yake, gramu moja ya releases glucose 17.6 KJ ya nishati, na akiba ya wanga na glycogen, kimsingi nishati wa seli hifadhi.

Glycogen ni zilizoingia hasa katika misuli na ini seli, mboga wanga - katika mizizi, balbu, mizizi, mbegu na wadudu, kama vile buibui, wadudu na crustaceans, jukumu kuu katika usambazaji wa nishati ina oligosaccharide trehalose.

Wanga ni tofauti na lipids na protini, uwezo wa uharibifu anoxic. Hii ni muhimu sana kwa viumbe hai katika hali ya upungufu au kutokuwepo kwa oksijeni, kama vile bakteria anaerobic, na helminths - vimelea wa binadamu na wanyama.

Kuna kazi nyingine ya wanga katika kiini - ujenzi (miundo). Ni uongo katika ukweli kwamba vitu hivi kusaidia miundo ya seli. Kwa mfano, selulosi ni sehemu ya ukuta wa seli ya mimea, chitini hutengeneza mifupa nje na uti wa mgongo wengi hutokea katika seli vimelea, olisaharidy pamoja na lipids na protini molekuli kuunda glycocalyx - nadmembranny tata. Hutoa kujitoa - kati ya seli clumping wanyama, ambayo inaongoza kwa malezi ya tishu.

Lipids: muundo na kazi

Haya dutu hai, ambao ni haidrofobiki (maji hakuna) inaweza kuondolewa, yaani kuondolewa katika seli na vimumunyisho nonpolar, kama vile asetoni au klorofomu. kazi ya lipids katika kiini inategemea ni ya makundi matatu ni mali: kwa mafuta, waxes au steroidi. Mafuta ni ya kawaida sana katika aina zote za seli.

Wanyama kujilimbikiza yao katika chini ya ngozi tishu adipose, tishu za neva lina mafuta katika mfumo wa myelin ala ya neva. Pia hujilimbikiza katika mafigo, ini, wadudu - katika mafuta mwilini. Kioevu mafuta - mafuta - hupatikana katika mbegu za mimea mingi: pine, karanga, alizeti, mzeituni. lipid yaliyomo katika seli ni kati ya ya 5 hadi 90% (katika tishu adipose).

Steroids na waxes tofauti na mafuta kwa kuwa hawana katika molekuli ya mabaki ya mafuta asidi. Kwa hiyo, steroids - ni homoni Adrenal cortex, na kuathiri kubalehe mwili na ambayo ni sehemu ya Testosterone. Pia ni sehemu ya vitamini (kwa mfano, vitamini D).

kazi kubwa ya lipids katika kiini - ni nishati, ujenzi na ulinzi. kwanza ni kutokana na ukweli kwamba gramu 1 ya mafuta katika mpasuko anatoa 38.9 KJ ya nishati - zaidi ya vitu vingine hai - protini na wanga. Zaidi ya hayo, katika oxidation ya siku 1 ya mafuta ilivyo karibu 1.1 c. maji. Hiyo ni kwa nini baadhi ya wanyama ni kuwa hisa za mafuta katika mwili wako unaweza kuwa kwa muda mrefu bila ya maji. Kwa mfano, gophers inaweza kuwa dormant kwa zaidi ya miezi miwili, bila ya haja ya maji, na haina kunywa maji ngamia katika mabadiliko kwa njia ya jangwa kwa muda wa siku 10-12.

Ujenzi wa lipids kazi liko katika ukweli kwamba wao ni sehemu muhimu ya utando wa seli, pamoja na sehemu ya neva. kazi ya kinga ya lipids yamo katika ukweli kwamba mafuta safu chini ya ngozi karibu figo na viungo vingine vya ndani kulinda yao kutoka kuumia mitambo. Maalum mafuta insulation kazi ni asili katika wanyama kwa muda mrefu kuwa katika maji: nyangumi, mihuri, mihuri manyoya. Nene chini ya ngozi adipose safu, kwa mfano, rangi ya bluu nyangumi ni 0.5 m, ni kulinda wanyama kutoka hypothermia.

Thamani Oxygen katika metaboli ya seli

viumbe aerobic, ambayo ni pamoja na idadi kubwa ya wanyama, mimea na mtu, kwa kutumia anga oksijeni kwa ajili ya athari ya nishati kubadilishana na kusababisha mpasuko wa viumbe hai na mgao wa kiasi fulani cha nishati kusanyiko katika mfumo wa molekuli za adenosini trifosfati.

Hivyo, oxidation kamili ya mole moja ya sukari kwamba hutokea katika cristae mitochondrial, 2800 KJ ya nishati ni zilizotengwa, ambapo 1596 KJ (55%) ni kuhifadhiwa katika mfumo wa ATP molekuli zenye uhusiano macroergic. Hivyo, kazi ya msingi ya oksijeni katika seli - utekelezaji wa kupumua aerobic, ambayo inatokana na kundi la athari enzymatic kinachojulikana mlolongo kupumua kutokea katika organelles - mitochondria. Katika viumbe prokaryotic - bakteria phototrophic na cyanobacteria - oxidation ya madini hutokea chini ya ushawishi wa oksijeni diffusing katika seli katika protuberances ndani ya utando wa plazma.

Tuna shirika kemikali ya seli umechunguzwa, pamoja na mchakato wa protini awali na kazi ya oksijeni katika metaboli nishati za mkononi.