Organik maddeler, makro ve mikro-: hücrelerin kimyasal organizasyonu

19. yüzyılda bu biyolojinin bir dalı biyokimyası denilen kurdu. O canlı hücrelerin kimyasal yapısını incelemektedir. Bilimin temel görevi - metabolizma ve enerji özelikleri bilgi, bitki ve hayvan hücrelerinin hayati fonksiyonlarını düzenleyen.

hücrelerin kimyasal bileşimi kavramı

bilim adamları tarafından kapsamlı bir araştırma sonucunda hücrelerin kimyasal örgütü okudu ve canlılar 85'ten fazla kimyasal elementlerin meydana geldiğini tespit edilmiştir. Diğerleri özeldir ve belirli türlerde meydana ederken bazıları neredeyse tüm organizmalar için gereklidir. yeteri kadar küçük miktarlarda mikroorganizmalar, bitki ve hayvan hücrelerinde mevcut kimyasal elementlerin bir üçüncü grubu. Hücrenin kimyasal elementler katyonları ve mineral tuz ve su oluşturulduğu anyonlar formunda olabilir ki, organik karbon bileşiklerinin sentez edilir: karbonhidratlar, proteinler, lipitler.

organojenik elemanlar

biyokimya, bu karbon, hidrojen, oksijen ve azot yer alır. Bunların grubu içinde mevcut olan diğer kimyasal elementlerin 88 ila 97% arasında bir hücre içindedir. Özellikle önemli karbondur. hücrelerin bileşim içinde tüm organik maddeler Bileşiminde atomu karbon içeren moleküllerden oluşur. Bir zincir (dallanmış ya da dallanmamış), hem de döngüleri oluşturmak üzere birbirine bağlanabilir. Bu özellik, karbon atomları hücre sitoplazması ve organellerin dahil organik maddelerin çarpıcı çeşitliliği temelinde yatar.

- nükleotid taşıyıcı RNA, ribozomal RNA, ve haberci RNA, aynı zamanda serbest monomerleri: Örneğin, hücrenin iç içeriği çözünür bir oligosakkarit, hidrofilik proteinler, lipidler, RNA çeşitli oluşur. Bu tip kimyasal bir bileşim sahip hücre çekirdeği. Ayrıca, deoksiribonükleik asit molekülü, bir kromozom parçası içerir. Yukarıdaki bileşiklerin tüm azot, oksijen, karbon, hidrojen ve kompozisyonu atomu içindedir. hyaloplasm ve organellerin: Hücrenin kimyasal bir organizasyon biyojenik hücresel yapılar oluşturan elementlerin içeriğine bağlıdır, bu durum kendi özel öneme sahip bir kanıtıdır.

Makrobesinler ve anlamları

organizmalar çeşitli hücrelerde da çok yaygındır kimyasal elementler, biyokimya makro besinler olarak adlandırılır. % 1.9 - hücrede muhtevası,% 1.2. macroelements ile hücreler arasında: fosfor, potasyum, klor, kükürt, magnezyum, kalsiyum, demir ve sodyum. Bunların hepsi önemli işlevlere sahiptir ve çeşitli hücre organelleri bir parçasıdır. Bu nedenle, demir iyonu kan proteini olarak mevcut olup, - (o oksihemoglobin olarak adlandırılır ki bu durumda) oksijen, karbon dioksit (karbogemoglobin) ya da karbon dioksit (karbok-) taşıyan hemoglobin.

Sodyum iyonları arası taşıma önemli formu sağlar: adlandırılan sodyum-potasyum pompası. Ayrıca geçiş sıvı ve kan plazması bir parçasıdır. klorofil molekülü (photopigment yüksek bitkiler) içerisinde bulunan ve fotosentez gibi bir şekilde, reaksiyon merkezleri ışık enerjisi tuzak fotonlar katılan magnezyum iyonları.

Kalsiyum iyonları, fiberlerin boyunca sinir darbelerinin iletimini sağlamak ve osteosit ana bileşeni vardır - kemik hücreleri. Kalsiyum bileşikler; kabukları kalsiyum karbonattan oluşan, dünya omurgasız hayvanlarda yaygındır.

Klorür iyonları hücre zarı şarj yer alır ve altta yatan sinir stimülasyonu elektrik sinyalleri bir görünüş temin edilmektedir.

kükürt atomları doğal proteinin bir parçası olan ve dolayısıyla küresel protein molekülünü oluşturma, bunların tersiyer yapı "dikiş" polipeptid zincirini neden olur.

Potasyum iyonları, hücre zarlarından maddelerin taşınması ile ilgili olan. Fosfor atomu, adenosin trifosfat olarak önemli bir enerji-yoğun maddelerin bir parçası ve ana maddeler hücre kalıtım olan deoksiribonükleik ve ribonükleik asitlerin molekülleri, önemli bir bileşenidir.

hücre metabolizmasında İz işlevi

hücrelerde% 0.1'den daha az oluşturan yaklaşık 50 kimyasal elementler,-hücresi olarak adlandırılan. Bu çinko, molibden, iyodin, bakır, kobalt, florin içerir. düşük bakım ile pek çok biyolojik olarak aktif maddelerin bir parçası olarak, çok önemli bir işlev yerine getirir.

tiroksin ve triiyodotironin metabolizmayla seviyesinin kontrol - Örneğin, çinko atomu ensülin molekülü (pankreas hormon düzenleyici kan şekeri seviyesi) olan, iyot tiroid hormonlarının bir öğesidir. Bakır, hematopoiezin (kırmızı kan hücreleri, trombositler ve omurgalıların kemik iliğinde, beyaz kan hücrelerinin oluşumu) yer alan demir iyonları ile birlikte. Bakır iyonları omurgasız gibi kabuklu deniz kanında mevcut hemosiyanin pigment dahil edilir. Bu nedenle, onların hemolimf mavi rengi.

örneğin kurşun, altın, brom, gümüş gibi hücre, kimyasal elementler de diğer daha az içeriği. Bunlar bitki ve hayvan hücrelerinin ultromikroelementami ve part denir. Örneğin, kimyasal analiz, mısır kurdu altın iyonları tespit edilmiştir. örneğin Sargassum, Laminaria, fucus kahverengi ve kırmızı su yosunu, tallerinden dahil edilen hücre çok sayıda brom atomu içerir.

Daha önce, bu örnekler ve gerçekler nasıl birbirleriyle kimyasal bileşim olup, hücrelerin fonksiyonunu ve yapısını açıklar. Aşağıdaki tablo canlı organizmaların hücrelerinde çeşitli kimyasal elementlerin içeriğini gösterir.

Organik bileşiklerin genel özellikleri

hücre kütlesinin 50% hesaba karbon atomu, bağlı belirli bir şekilde farklı organizma gruplarının hücrelerin kimyasal özellikleri. Hemen hemen tüm kuru hücre madde karmaşık bir yapıya ve yüksek molekül ağırlığına sahip karbonhidratlar, proteinler, nükleik asitler ve lipidler, temsil edilmektedir. Bu gibi moleküller, makromoleküller, (polimerler) olarak adlandırılır ve daha basit bir unsurdan oluşur - monomerler. Protein maddeler son derece önemli bir rol oynar ve aşağıda tartışılmaktadır fonksiyonların çeşitli işlemleri.

Proteinlerin rolü

bileşikler, canlı bir hücreye giren biyokimyasal analizi, protein gibi organik maddelerin yüksek miktarda teyit etmektedir. Bu gerçek mantıklı bir açıklama vardır: Proteinler çeşitli işlevleri gerçekleştirmek ve hücre yaşamın her alanında yer alırlar.

lenfositler tarafından üretilen antikorlar, - Örneğin, proteinlerin koruyucu işlevi antikorların oluşumudur. örneğin, trombin, fibrin ve tromboblastin Bu gibi koruyucu proteinler, kan pıhtılaşma sağlar ve travma ve yaralanmaya kaybedilmesini önlemek. antijenleri - hücrenin kompleks bileşim olup, yabancı bileşiklerin tanıma yeteneğine sahip olan hücre membran proteinleri içerir. Onlar kendi yapılandırma ve potansiyel tehlikelerin rapor hücresini (alarm fonksiyonu) değiştirin.

Bazı proteinler, düzenleyici bir işlevi vardır ve hipotalamus tarafından üretilen, oksitosin gibi hormonlar,, hipofiz aittir. kana hareketle, oksitosin onun azalmaya neden uterus kası duvarında hareket eder. vazopressin protein ayrıca kan basıncını kontrol eden bir düzenleyici görev yapmaktadır.

kas hücreleri, aktin ve myosin olan kas dokusunun motor fonksiyonu neden olan, küçültmek yeteneğine sahiptir. örneğin proteinler, tipik ve trofik fonksiyonu, albümin, embriyo gelişimi için bir besin maddesi olarak kullanılır. Hemoglobin ve hemosiyanin gibi çeşitli organizmalar, kan proteinleri, oksijen molekülleri aktarılır - taşıma işlevi yapmaktadır. Karbonhidratlar ve lipidler gibi daha fazla enerji tüketen maddeler, tam olarak kullanılır ise, hücre proteinleri parçalayan başlar. Bu malzemenin 17 bir gramı enerji 2 kJ verir. proteinlerin en önemli fonksiyonlarından biri, (proteinler, enzimler, sitoplazmik bölmelerde kimyasal reaksiyonları hızlandırmak), katalitik bir. Yukarıdaki dayanarak, proteinlerin önemli fonksiyonları ve hayvan hücresi için gerekli kısmının bir sayıda olduğunu gördük.

protein biyosentezi

gibi ribozomlar gibi organel ile sitoplazmada meydana gelen bir hücre içinde protein sentezinin sürecine göz önünde bulundurun. ribozom kalsiyum iyonları katılımı ile spesifik enzimlerin aktivitesi sayesinde, polizom için birleştirir. protein moleküllerinin sentezi, transkripsiyon işlemi başlamadan - hücrede ribozomların ana fonksiyonları. bunun bir sonucu olarak, mRNA moleküllerine sentezlenir olarak polisomlann bağlı oldukları. Sonra ikinci deneme başlar - yayını. Amino asitlerin yirmi farklı tipte nakliye RNA bağlanan ve polizom getirmek ve hücrede ribozom fonksiyonu yana - polipeptidlerin sentezi, bu organellerin tRNA ile kompleksler oluşturabilir, ve amino asit molekülleri, bir protein makromolekül oluşturmak üzere, peptid bağları ile birbirine bağlanmıştır.

metabolizma suyun rolü

Sitolojik çalışmalar, hücre yapısı ve bileşimi olan yaşamın bir su yolu (ör coelenterates) içeriği% 97-98'e ulaştığı gelen, bir% 70 su, ortalama ve bir çok hayvan çalışma olduğunu teyit etmiştir. Bu hücre kimyasal kuruluşun görünümünde hidrofilik (çözebilen) içerir ve hidrofobik (suyu-itici) malzeme. evrensel polar solvent olarak su çok önemli bir rol oynar ve fonksiyon değil, aynı zamanda hücrelerin çok yapıda sadece doğrudan etkisi vardır. Aşağıdaki tablo canlı organizmaların hücrelerinin çeşitli su içeriği gösterir.

hücre içinde karbohidratların işlevi

Daha önce de açıklandığı gibi, önemli organik kimyasallar için - polimerler - de karbonhidratlardır. Bu polisakkaritler, oligosakkaritler ve monosakkaritler. glikolipidler ve glikoproteinlere, hücre membranları ve nadmembrannye yapısı, örneğin Glikokaliks inşa edilir - Karbonhidrat daha karmaşık sistemlerin bir parçasıdır.

Ayrıca karbonhidrat karbon Hidrojen ve oksijen atomlarını içerir ve bazı polisakkaridler daha fazla azot, kükürt ve fosfor ihtiva eder. Birçok bitki karbonhidrat hücreleri: Patates yumruları% 70 tohum, meyve, karbonhidrat içeriği% 90 oranında nişasta içerebilir ve hayvan hücreleri glikojen, kitin ve trehaloz gibi bileşikler şeklinde bulunurlar.

Basit şekerler (monosakaritler) genel formülüne CnH2nOn ve tetrozlar, triosa, pentoz ve heksoz ayrılır sahiptir. örneğin, riboz ve deoksiriboz nükleik asitlerin bir parçasıdır ve glukoz ve fruktoz asimilasyon ve farklılaştırma reaksiyonlarına karışan son iki, canlı organizmaların hücrelerinde en yaygın olanlarıdır. Oligosakaritler genellikle bitki hücrelerinde bulunan: sükroz, şeker pancarı ve şeker kamışı, çavdar ve arpa çimlenmiş karyopslann içerdiği maltoz hücrelerde saklanır.

Disakkaritler tatlı bir tada sahiptir ve suda kolayca çözünür. biyo olan polisakkaritler, esas olarak nişasta, selüloz, glikojen ve Laminarin oluşur. yapısal biçimler polisakaritler kitin içerir. hücre içinde karbohidratların birincil işlevi - enerjisi. Hidroliz reaksiyonları ve enerji metabolizmasında bir sonucu glikoz polisakkaritler ayrılır ve de daha sonra, karbon dioksit ve suya okside edilir. Bunun bir sonucu olarak, glikoz bültenleri 17.6 enerji kJ, nişasta ve glikojenin rezervlerinin bir gram, esas olarak hücresel enerji haznesi vardır.

Glikojen karaciğer ve kas hücreleri, bitkisel nişasta esas olarak yatırılır - örneğin örümcekler, böcekler ve kabuklular yumrular, çiçek soğanı, kökler, tohumlar ve eklembacaklılar, içinde, enerji kaynağı temel rolü, bir oligosakkarit trehaloz oynar.

Karbonhidratlar lipidler ve proteinlerin, anoksik degradasyon kabiliyeti farklıdır. İnsanlarda ve hayvanlarda parazitlerin - Bu, anaerobik bakteri ve helmintler olarak eksikliği ya da oksijenin bulunmadığı koşullarda, yaşayan organizmalar için büyük önem taşımaktadır.

yapı (yapısal) - hücre içinde karbohidratların başka bir fonksiyonu yoktur. Bu maddelerin hücrelerin destek yapıları olduğu gerçeğinde yatar. Örneğin, selüloz bitki hücre duvarlarının bir parçası olan, kitin bir dış iskelet oluşturur ve bir çok omurgasız lipitler ve proteinler molekülleri Glikokaliks oluşturur ile olisaharidy birlikte, mantar hücrelerinde meydana gelir - nadmembranny kompleksi. Bu yapışma sağlar - bir topaklaşma hayvan hücreleri arasında, doku oluşumuna yol açar.

Lipidler, yapı ve işlev

Hidrofobik (suda çözünmeyen) olan bu organik maddeler, yani, çıkarılabilir, örneğin aseton ya da kloroform gibi polar olmayan çözücüler, hücrelerden ekstrakte edilebilir. yağlara, mumlar ya da steroidler: hücre lipitlerin fonksiyonu üç grup üzerinde ait oldukları bağlıdır. Yağlar hücrelerin her tür en yaygın olanlarıdır.

Hayvanlar deri altı adipoz dokusunda onları birikir, nöral doku biçiminde yağ içeren miyelin kılıfının sinirlerin. Ayrıca, böbrek, karaciğer, böcek birikir - vücut yağ olarak. Sıvı yağlar - yağlar - Birçok bitkilerin tohumlarında bulunan: çam, fıstık, ayçiçeği, zeytin. hücrelerde lipid içeriği 5 ila 90% 'si arasında (adipoz dokusunda) arasında değişmektedir.

Steroidler ve mumlar da yağlı asit artıklarının moleküllerde yok yağların farklıdır. Yani, steroidler - bu testosteron bileşenleridir gövde ve ergenlik etkileyen de hormon böbreküstü korteksi bu. Ayrıca vitaminler (örneğin, D vitamini) bir parçasıdır.

hücredeki lipidlerin ana işlevi - enerji, inşaat ve korumadır. protein ve karbonhidrat - diğer organik maddeler çok daha fazla - nedeniyle ilk bölünmesinde 1 gram yağ enerjisi 38.9 kJ kazandırdığı gerçeği etmektir. Ayrıca, yağ 1d oksidasyonunda neredeyse 1.1 c almaktadır. su. Bazı hayvanların suyun dışında uzun bir süre olabilir vücudunuzdaki yağ stok yaşıyorsanız nedeni budur. Örneğin, sincaplar suya ihtiyaç duymaksızın, iki aydan fazla uykuda olabilir ve 10-12 gün boyunca çölde geçişler su deve içmez.

lipidler fonksiyonunun İnşaat onlar ayrılmaz bir hücre zarının bir parçası, hem de sinirin parçası olduğu gerçeği yatıyor. lipidlerin koruyucu fonksiyonu böbrekler ve diğer iç organlar etrafında derinin altında yağ tabakası mekanik yaralanma onları korur aslında oluşur. balina, keçe, kürk contalar: Belirli ısı yalıtım fonksiyonu su içinde olmaları, uzun bir süre boyunca hayvanlarda doğasında vardır. Kalın deri altı adipoz tabakası, örneğin, mavi balina 0,5 m, o Hipotermi hayvan korur.

hücre metabolizmasında Değer Oksijen

Organik maddeler yarılması ve adenosin trifosfat molekülleri şeklinde biriken enerjinin belirli bir miktar tahsisi giden enerji değişim reaksiyonları için atmosferik oksijen kullanarak, hayvanlar, bitkiler ve insanlar büyük çoğunluğunu içermektedir aerobik organizmalar,.

Böylece, mitokondrial kristalarında olan glikozun bir mol tam oksidasyonu, enerji 2800 kJ olan 1596 kJ (% 55) macroergic bağlantı içeren ATP molekülleri halinde saklanır, tahsis edilir. Bu nedenle, hücre oksijen birincil fonksiyonu - uygulanması aerobik solunum, enzimatik reaksiyonların grubuna dayanan sözde solunum zinciri organellerde meydana gelen - mitokondri. fototrofik bakteri ve siyanobakteri - - prokaryotik organizmalar besin oksidasyon plazma zarlarının iç çıkıntıların hücrelere difüze oksijen etkisi altında meydana gelir.

Bu hücrelerin kimyasal kurum incelenmiştir, bunun yanı sıra protein sentezi ve oksijen fonksiyonu işlemleri hücresel enerji metabolizmasındaki edilmiş bulunmaktadır.