It gemysk organisaasje fan sellen: organyske stoffen, macro- en microelements

Yn de lette 19e ieu foarme in tûke fan biology neamd biogemy. Sy is it bestudearjen fan de gemyske gearstalling fan libbene sellen. De wichtichste taak fan de wittenskip - kennis fan de eigenaardichheden fan it metabolisme en enerzjy, regulating fitale funksje fan plant en bist sellen.

It konsept fan de gemyske gearstalling fan sellen

As gefolch fan wiidweidich ûndersyk troch de wittenskippers gemyske organisaasje fan de sellen is bestudearre en fûn dat libbene dingen binne gearstald út mear as 85 gemyske eleminten. En guon fan harren binne nedich foar hast alle organismen, wylst oaren binne spesifyk en komme foar yn spesifike soarten. In tredde groep fan gemyske eleminten oanwêzich yn de sellen fan microorganisms, planten en bisten yn foldwaande lytse hoeveelheden. Gemyske eleminten fan 'e sel binne faak yn' e foarm fan fêststelling en Erikoislinnut út hokker mineraalwater sâlt en wetter wurde foarme, en organyske koalstof stoffen wurde synthesized: koalhydraten, aaiwiten, lipids.

organogenic eleminten

Yn biogemy fan brea, dy ûnder oare Carbon, wetterstof, Oxygen en stikstof. Harren set is yn in sel fan 88 oant 97% fan de oare gemyske eleminten oanwêzich yn it. Benammen wichtich is koalstof. Alle organyske stoffen yn 'e gearstalling fan sellen besteane út molekulen befettet koalstof yn syn komposysje atomen. Se kinne inoar ferbûn te foarmjen in keatling (fertakke en unbranched), likegoed as fytst. Dizze mooglikheid koalstofatomen te'n grûnslach opfallende ferskaat oan organyske stoffen opnaam yn de sel cytoplasm en organelles.

Bygelyks, de ynterne ynhâld fan de sel bestiet út in oplosber oligosaccharide, hydrophilic aaiwiten, lipids, ferskate soarten RNA: oerdracht RNA, ribosomal RNA en boadskipper RNA, en ek frije monomers - nucleotides. Sa'n gemyske gearstalling hat in sel kearn. It befettet ek in molekúl fan deoxyribonucleic acid, in part fan 'e chromosomes. Alle fan boppesteande ferbiningen binne yn syn gearstalling atomen fan Stikstof, koalstof mei soerstof, Hydrogen. Dit is in bewiis fan harren bysûndere belang, want in gemysk organisaasje fan de sel is ôfhinklik fan de ynhâld fan biogeen eleminten dy't meiïnoar Cellular struktueren: hyaloplasm en organelles.

Macronutrients en harren betsjutting

Gemyske eleminten, dy binne ek hiel gewoan yn sellen fan ferskate soarten organismen, biogemy wurde neamd macronutrients. Harren ynhâld yn de sel is 1.2% - 1,9%. Troch macroelements sellen binne ûnder oare: fosfor, kalium, gloar, swervel, magnesium, calcium, izer en natrium. Alle fan harren hawwe wichtige funksjes en binne part fan de ûnderskate sel organelles. Sa, de ferro ion is oanwêzich yn it bloed aaiwyt - hemoglobine, dat draacht soerstof (yn hokker gefal it hjit oxyhaemoglobin), koalstofdiokside (karbogemoglobin) of koalstofdiokside (carboxyhaemoglobin).

Natrium ioanen jouwe wichtige foarm fan intercellular ferfier: de saneamde natrium-kalium pomp. Ek binne ûnderdiel fan it interstitial floeistof en bloed plasma. Magnesium ioanen oanwêzich yn chlorofyl molekulen (photopigment hegere planten) en wurde belutsen by it proses fan de fotosynteze, likegoed as foarm reaksje sintra dy't trap fotoanen fan ljocht enerzjy.

Calcium ioanen jouwe conduction fan nerve pulses lâns de fezels en binne de wichtichste komponint fan osteocytes - bonken sellen. Calcium ferbinings binne wiidferspraat yn 'e wrâld invertebrate bisten waans skulpen binne gearstald út calcium karbonaat.

Chloride ioanen wurde belutsen by opladen fan de sel membraan en soargje foar it oansjen fen elektryske pulses fan it ûnderlizzende neural stimulaasje.

De sulphur atomen binne ûnderdiel fan 'e lânseigen aaiwyt en feroarsaakje harren tertiary struktuer "stitching" polypeptide keatling, dêrmei foarming globular proteïne molecule.

Potassium ioanen wurde belutsen by it ferfier fan stoffen troch sel membranen. fosfor atomen binne in part fan dizze wichtige enerzjy-yntinsyf stoffen lykas adenosine triphosphate, en is in wichtich bestândiel fan de molekulen fan deoxyribonucleic en ribonucleic soeren, dat binne de wichtichste stoffen sel erfskip oproppe.

Trace funksje yn sellulêre stofwikseling

About 50 gemyske eleminten constituting minder as 0,1% yn de sellen, neamd microcells. Te tinken falt sink, Molybdenum, iodine, koper, kobalt, fluor. Mei lege ûnderhâld se útfiere in hiel wichtige funksje, as diel fan in protte Biologisch aktive stoffen.

Bygelyks, de sink atomen binne yn 'e insulin molecule (alvleesklier hormoan regeljen bloed glukoaze nivo), iodine is in Constituent fan it thyroid hormoanen - thyroxine en triiodothyronine behearskjen fan it nivo fan it metabolisme yn' e lea. Copper, tegearre mei izeren ioanen belutsen by hematopoiesis (de foarming fan reade bloedsellen, bloedplaatsjes en wite bloedsellen yn it bienmurch fan vertebrates). Koper ioanen wurde opnaam yn hemocyanin pigment oanwêzich yn it bloed fan invertebrates, sokke skulpdieren. Dêrom, de kleur fan harren hemolymph blau.

Meer minder ynhâld yn 'e sel sokke gemyske eleminten lykas lead, goud, bromine, sulver. Se wurde neamd ultromikroelementami en in diel fan 'e plant en bist sellen. Bygelyks, yn gemyske analyze stynske weevil gouden ioanen waarden ûntdutsen. Bromine atomen yn in grut oantal sellen opnaam yn de thalli fan brún en reade algen, lykas Sargassum, Zeewier, fucus.

Al earder dizze foarbylden en feiten útlizze hoe't interrelated gemyske gearstalling, funksje en opbou fan sellen. De tabel hjirûnder jout de ynhâld fan ferskate gemyske eleminten yn de sellen fan libbene organismen.

Algemiene skaaimerken fan organyske ferbinings

Gemyske eigenskippen fan sellen fan de ferskillende groepen fan organismen op in bepaalde wize ôfhinklik fan 'e koalstof atomen, dy't goed foar mear as 50% fan de sel massa. Hast alle droege sel saak wurdt fertsjintwurdige koalhydraten, aaiwiten, nucleic soeren en lipids, dy't hawwe in komplekse struktuer en hege molekulêre gewicht. Sokke molekulen binne neamd macromolecules (polymearen) en binne gearstald út ienfâldiger eleminten - monomers. Protein stoffen spylje in ekstreem wichtige rol en útfieren fan in ferskaat oan funksjes, hokker wurde besprutsen hjirûnder.

De rol fan de aaiwiten yn de sel

Biochemical analyze fan ferbiningen oangean fan in libbene sel, bevestigt hege gehalte oan organyske stoffen lykas aaiwiten. Dat feit hat in logyske útlis: aaiwiten útfieren fan in ferskaat oan funksjes en wurde belutsen by alle aspekten fan it sel libben.

Bygelyks, de beskermjende funksje fan aaiwiten is de foarming fan antistoffen - antistoffen produsearre troch lymphocytes. Sokke beschermende aaiwiten lykas thrombin, fibrin en tromboblastin biede bloed clotting en foarkomme syn ferlies yn trauma en blessuere. It kompleks gearstalling fan de sel omfiemet de sel membraan aaiwiten hawwende de mooglikheid om werkenne bûtenlânske ferbiningen - antigens. Se feroarje harren konfiguraasje en ferslach sel fan 'e potinsjele gefaren (alarm funksje).

Guon aaiwiten hawwe in regeljouwing funksje en binne hormoanen, lykas oxytocin, produsearre troch de Hypothalamus, pituitary reserved. Fierder út it yn it bloed, oxytocin beslút, op it spier muorre fan de liifmoer, wêrtroch't syn reduksje. vasopressin protein ek tsjinnet in regeljouwing funksje troch kontrolearjende bloeddruk.

De spier sellen binne actin en myosin, binne by steat om te krimp, dy't soarget de motor funksje fan spieren weefsel. Foar aaiwiten, karakteristyk en trophic funksje, bygelyks, albumin embryo brûkt as nutriïnt foar ûntwikkeling. Bloed aaiwiten fan ferskillende organismen, lykas hemoglobine en hemocyanin, zuurstof molekulen binne oerdroegen - betsjinjen ferfier funksje. As der mear enerzjy fortarrend stoffen lykas koalhydraten en lipids, hielendal brûkt, de sel begjint te breken aaiwiten. Ien gram fan dit materiaal 17 jout 2 kJ fan enerzjy. Ien fan de meast wichtige funksjes fan aaiwiten is catalytic (aaiwiten, enzymen fluggens by gemyske reaksjes yn cytoplasmic compartments). Op grûn fan it boppesteande, wy hawwe sjoen dat de aaiwiten hawwe in oantal hiel wichtige funksjes en in yntegraal ûnderdiel fan it bist sel.

protein Biosynthese

Tink oan it proses fan aaiwyt synteze yn in sel, dy't foarkomt yn it cytoplasm fia organelles lykas ribosomes. Mei tank oan de aktiviteit fan spesifike enzymen, mei de partisipaasje fan de ribosome calcium ioanen kombinearje ta polysomes. De wichtichste funksjes fan de ribosomes yn de sel - de synteze fan aaiwyt molekulen, begjint de transkripsje proses. As gefolch dêrfan binne synthesized mRNA molekulen, dêr't wurde taheakke polysomes. Dan begjint it twadde proses - útstjoering. Ferfier RNA bine oan tweintich ferskillende soarten aminosoeren en bring se oan 'e polysomes, en sûnt de funksje fan ribosomes yn de sel - in synteze fan polypeptides, dizze organelles foarmje kompleksen mei tRNA, en amino acid molekulen binne oan elkoar keppele troch peptide obligaasjes te foarmje in aaiwyt macromolecule.

De rol fan wetter fan de stofwikseling

Cytological stúdzjes hawwe befêstige it feit dat de sel struktuer en gearstalling fan dêr't wy studearje, yn trochsneed 70% wetter, en yn in protte bisten, liedt in wetter wei fan it libben (bygelyks, coelenterates) syn ynhâld berikt 97-98%. Mei it each dêrop gemysk organisaasje fan sellen omfiemet hydrophilic (steat fan it opheffen) en hidrófobo (wetter-werende) materiaal. As universele polar solvent, wetter spilet in krúsjale rol en hat in direkte ynfloed net allinnich op de funksje, mar ek yn de tige struktuer fan de sellen. De tabel hjirûnder jout it wetter ynhâld yn ferskillende soarten sellen fan libbene organismen.

De funksje fan koalhydraten yn de sel

As wy ferklearre earder, om wichtige biologyske gemyske stoffen - polymearen - binne ek koalhydraten. Te tinken falt polysacchariden, oligosaccharides en monosaccharides. Koalhydraten binne diel fan mear komplekse systemen - glycolipids en glycoproteins, dy't oanlein wurde fan sellulêre membranen en nadmembrannye struktuer, bgl glycocalyx.

Fierder koalstof yn de koalhydraat omfiemet atomen fan wetterstof en oxygenation, en guon polysacchariden befetsje mear stikstof, swevel en fosfor. De sellen fan in protte plant koalhydraten: Potato knollen befetsje oant 90% setmoal yn sieden en fruit koalhydraat ynhâld oant 70%, en dier sellen wurde fûn yn de foarm fan sokke stoffen lykas glycogen, Chitin en trehalose.

Simple sûkers (monosaccharides) hawwe de algemiene formule CnH2nOn en ûnderferdield yn tetroses, triose, pentose en hexose. De lêste twa binne de meast foarkommende yn de sellen fan libbene organismen, bygelyks, ribose en deoxyribose binne part fan nucleic soeren, en glukoaze en fructose wurde belutsen by de reaksjes fan assimilaasje en dissimilation. Oligosaccharides wurde faak fûn yn plant sellen: sacharoaze wurdt opslein yn de sellen fan sûkerbiten en Farm, maltose opnommen yn caryopses germinated rogge en koarn.

Disaccharides hawwe in swiete smaak en binne maklik oplosber yn wetter. Polysacchariden, om't de mar de biopolymers besteane benammen van aardappelmeel, cellulose, glycogen en laminarin. De strukturele formulieren befetsje polysacchariden Chitin. De primêre funksje fan koalhydraten yn de sel - enerzjy. As gefolch fan hydrolyse reaksjes en enerzjy stofwikseling cleaved polysacchariden te glukoaze, en it wurdt dan oxidized oan koaldiokside en wetter. As gefolch, ien gram fan glukoaze releases 17,6 kJ fan enerzjy, en reserves fan setmoal en glycogen, binne eins sellulêre enerzjy reservoir.

Glycogen wurdt ôfset benammen yn spierspanning en lever sellen, plantaardige setmoal - yn knollen, bollen, woartels, siedden en arthropods, sa as spinnen, ynsekten en Crustaceans, de wichtichste rol yn de enerzjyfoarsjenning spilet in oligosaccharide trehalose.

Koalhydraten binne oars as lipids en aaiwiten, it fermogen ta anoxic ôfbraak. Dit is tige wichtich foar de organismen libje yn omstannichheden fan deficiency of ûntbrekken fan soerstof, lykas anaërobe baktearjen, en helminths - parasiten fan minsk en bist.

Der is in oare funksje fan koalhydraten yn de sel - konstruksje (struktureel). It leit yn it feit dat dizze stoffen binne stypjende struktueren fan sellen. Bygelyks, cellulose is in part fan 'e sel muorren fan planten, Chitin foarmet in uterlike skelet en in protte invertebrates optreedt yn fungal sellen, olisaharidy tegearre mei lipids en aaiwiten molekulen foarmje glycocalyx - nadmembranny kompleks. It soarget foar adhesion - tusken in Klont bist sellen, dy't liedt ta de foarming fan weefsel.

Lipids: struktuer en funksje

Dy organyske stoffen, dy't hidrófobo (wetter ûnoplosbere) kin fuortsmiten wurde, i.e. wûn út de sellen troch nonpolar solvents, lykas aceton of chloroform. funksje fan lipids yn de sel hinget ôf hokker fan de trije groepen se hearre: oan fetten, waxes of steroids. Fats binne de meast foarkommende yn alle soarten sellen.

Bisten heapje se yn 'e Subkutaanne adipose weefsel, neural weefsel befettet fet yn' e foarm fan 'e myelin skie fan de senuwen. It ek sammelet yn 'e nieren, lever, ynsekten - yn it fet lichem. Liquid Fats - Oils - fûn yn de siedden fan in protte planten: Pine, pinda, sinneblom, Olive. De lipid ynhâld yn sellen farieart fan 5 oant 90% (yn 'e adipose weefsel).

Steroids en waxes ferskille fan Fats yn dat se net hawwe yn de molekulen fan vette acid resten. Dus, steroids - it is hormonen adrenal cortex, dy't puberteit it lichem en dat binne ûnderdielen fan testosteron. Se binne ek diel fan vitaminen (bgl, vitamine D).

De wichtichste funksje fan lipids yn de sel - is de enerzjy, bou en beskerming. It earste komt troch it feit dat 1 gram fan fet yn 'e Cleavage jout 38,9 kJ fan enerzjy - folle mear as oare organyske stoffen - aaiwiten en koalhydraten. Fierder is yn it oksidaasje fan fet 1d it stiet hast 1.1 c. wetter. Dat is wêrom guon bisten wurde hawwende in voorraad fan fet yn dyn liif kin in lange tiid sûnder wetter. Bygelyks, gophers kin wêze sliepende foar mear as twa moannen, sûnder it ferlet fan wetter, en hat net drinke wetter camel by oergongen troch de woastyn nei 10-12 dagen.

De bou fan lipids funksje leit yn it feit dat se in yntegraal part fan sel membranen, en ek as ûnderdiel fan it zenuw. De beskermjende funksje fan lipids bestiet yn it feit dat it fet laach ûnder de hûd om de nieren en oare ynterne organen beskermet har fan meganyske blessuere. Spesifike termyske isolaasje funksje is besletten leit yn 'e bisten foar in lange foarearst yn it wetter: walfisken, seehûnen, bûnt seehûnen. Dikke Subkutaanne adipose laach, bygelyks, blauwe finfisk is 0.5 m, dat beskermet it bist fan ûnderkuolling.

Wearde Oxygen yn sellulêre stofwikseling

Aerobic organismen, dy't ûnder oare de oerweldigjende mearderheid fan 'e bisten, planten en minske, mei help fan sfearfol soerstof foar enerzjy útwikseling reaksjes dy't liede ta it Cleavage fan organyske stoffen en de tawizing fan in beskaat bedrach fan enerzjy boeking yn' e foarm fan molekulen fan adenosine triphosphate.

Sa wurdt mei de folsleine oksidaasje fan ien mol fan glukose op 'e mitochondriale kristallen, 2800 kJ fan enerzjy útbrocht, wêrfan 1596 kJ (55%) yn' e foarm fan ATP-molekulen bewarre binne dy't makroerikale bonds hawwe. Sa, de primêre funksje fan soerstof yn 'e sel - de útfiering fan aerobic ademhaling, dy't basearre is op in groep enzymatic reaksjes saneamde sykhellingsorganen keten orkanen yn organelles - pecks. Yn prokaryatyske organismen - fototropyske baktearjes en cyanobaktearjes - komt de oksidaasje fan fiedsels ûnder ynfloed fan soerstof, yndirekte yn sellen yn ynterne útgrûnen fan plasma membranes.

Wy hawwe de gemyske organisaasje fan sellen studearre, en ûndersocht ek de prozessen fan biologyske biosynthesis en de funksje fan sauerstof yn 'e cellare enerzjymetabolisme.