Organisasi kimiawi sél: zat organik, macro- na microelements

Dina ahir abad ka-19 eta kabentuk salaku salasahiji cabang biologi disebut biokimia. Manehna teh diajar komposisi kimia sél hirup. Tugas utama sains - pangaweruh ngeunaan peculiarities métabolisme énérgi, régulasi fungsi vital tina tutuwuhan jeung sasatoan sél.

Konsep nu komposisi kimia sél

Salaku hasil panalungtikan éksténsif ku élmuwan organisasi kimiawi sél geus diajarkeun jeung kapanggih yén mahluk hirup nu diwangun ku leuwih ti 85 unsur kimia. Sarta sawatara di antarana anu diperlukeun pikeun ampir sakabéh organisme, bari batur anu husus tur lumangsung dina spésiés husus. Hiji grup katilu tina unsur kimiawi hadir dina sél mikroorganisme, tutuwuhan jeung sasatoan dina jumlah sahingga leutik. unsur kimia sél anu mindeng dina bentuk kation jeung anion ti mana uyah mineral jeung cai kabentuk, sarta sanyawaan karbon organik anu disintésis: karbohidrat, protéin, lipid.

elemen organogenic

Dina biokimia, ieu ngawengku karbon, hidrogén, oksigén sarta Nitrogén. set nyéta dina sél 88 ka 97% unsur kimiawi séjén hadir di dinya. Utamana penting nyaéta karbon. Sagala zat organik dina wangunan sél diwangun ku molekul nu ngandung karbon di atom komposisi na. Éta bisa interconnected pikeun ngabentuk ranté (cabang na lempeng), kitu ogé siklus. atom karbon kabisa ieu underlies diversity keuna zat organik kaasup dina sitoplasma sél jeung organél.

Contona, eusi internal sél ngawengku hiji oligosakarida leyur, protéin hidrofilik, lipid, rupa-rupa RNA: mindahkeun RNA, RNA ribosomal na RNA utusan, kitu ogé monomér bébas - nukléotida. komposisi kimiawi anu sapertos ngabogaan nukleus sél. Ogé ngandung hiji molekul Deoxyribonucleic acid, bagian tina kromosom. Sakabéh sanyawa luhur téh di atom komposisi miboga Nitrogén, karbon mibanda oksigén, hidrogén. Ieu bukti pentingna tinangtu maranéhanana, saprak hiji organisasi kimiawi sél gumantung kana eusi elemen biogenic nu nyieun nepi struktur sélulér: hyaloplasm jeung organél.

Macronutrients jeung harti maranéhna

unsur kimiawi, nu oge pisan umum di sél rupa-rupa organisme, biokimia disebut macronutrients. eusi di sél mangrupakeun 1,2% - 1.9%. Ku macroelements sél ngawengku: fosfor, kalium, klorin, walirang, magnésium, kalsium, beusi jeung natrium. Sakabéh éta boga fungsi penting sarta mangrupakeun bagian tina rupa organél sél. Ku kituna, ion ferrous aya dina protéin getih - hémoglobin nu mawa oksigén (nu hal mangka disebut oxyhaemoglobin), karbon dioksida (karbogemoglobin) atawa karbon dioksida (carboxyhaemoglobin).

ion natrium nyadiakeun formulir penting transpor intercellular: nu disebut pompa natrium-kalium. Éta ogé aya bagian nu interstitial adi jeung getih plasma. ion magnésium hadir dina molekul klorofil (photopigment tutuwuhan leuwih luhur) jeung nu aub dina prosés fotosintésis, kitu ogé puseur réaksi formulir nu bubu foton énergi cahaya.

ion kalsium nyadiakeun konduksi pulsa saraf sapanjang serat sarta mangrupakeun komponén utama osteocytes - Sél tulang. Sanyawa kalsium anu nyebar di sato invertebrata dunya anu cangkang diwangun ku kalsium karbonat.

ion klorida anu aub dina recharging mémbran sél jeung nyadiakeun penampilan pulsa listrik anu stimulasi neural kaayaan.

Atom walirang nyaéta bagian tina protéin asli sarta ngabalukarkeun tersiér struktur "stitching" ranté polipéptida maranéhanana, kukituna ngabentuk molekul protéin globular.

ion kalium nu aub dina angkutan zat ngaliwatan mémbran sél. atom fosfor anu bagian ieu zat-intensif énergi penting sapertos adenosin trifosfat, sarta mangrupa salah sahiji komponén penting molekul asam acid jeung ribonukléat nu utama turunan zat sél.

fungsi renik dina métabolisme sélular

Ngeunaan 50 unsur kimia constituting kirang ti 0,1% dina sél, disebutna microcells. Ieu kaasup séng, molybdenum, iodin, tambaga, kobalt, fluorine. Kalawan pangropéa low maranéhna ngalakukeun fungsi pohara penting, salaku bagian tina loba zat biologis aktip.

Contona, atom séng téh sakaligus dina molekulna insulin (pancreatic hormon régulasi tingkat glukosa getih), iodin nyaéta konstituén tina hormon tiroid - tiroksin sarta triiodothyronine ngadalikeun tingkat métabolisme dina awak urang. Tambaga, sapanjang jeung ion beusi aub dina hématopoiésis (dibentukna sél getih beureum, trombosit na sél getih bodas dina sungsum tulang vertebrata). ion tambaga anu kaasup dina hemocyanin pigmén hadir dina getih invertebrata, kerang misalna. Ku alatan éta, warna biru hemolymph maranéhanana.

Beuki eusi kirang dina sél unsur kimia sapertos kayaning kalungguhan, emas, bromin, pérak. Sabab nu disebut ultromikroelementami sarta bagian tina sél tutuwuhan jeung sato. Contona, dina analisis kimia ion emas jagung weevil anu kauninga. atom bromin na angka nu gede ngarupakeun sél kaasup dina thalli tina ganggang coklat jeung beureum, kayaning Sargassum, Laminaria, fucus.

Kabéh saméméhna conto ieu sarta fakta ngajelaskeun komposisi kimia kumaha sasambungan, fungsi jeung struktur sél. tabél di handap nembongkeun eusi rupa unsur kimia dina sél mahluk hirup.

ciri umum sanyawa organik

Pasipatan kimia sél Grup béda organisme dina cara nu tangtu gumantung kana atom karbon, nu akun pikeun leuwih 50% massa sél. Praktis sagala urusan sél garing ieu digambarkeun karbohidrat, protéin, asam nukléat jeung lipid nu mibanda struktur kompléks tur beurat molekul tinggi. molekul sapertos disebut makromolekul (polimér) jeung anu diwangun ku unsur basajan - monomér. zat protéin maénkeun peran penting pisan jeung ngalakukeun rupa-rupa fungsi, nu dibahas di handap.

Peran protéin dina jero sél

Analisis biokimiawi sanyawa ngasupkeun kana sél hirup, confirms eusi tinggi zat organik kayaning protéin. Kanyataan ieu katerangan logis: protéin nedunan rupa-rupa fungsi jeung nu aub dina sagala aspek kahirupan sél.

Contona, dina fungsi pelindung protéin nyaéta formasi antibodi - antibodi dihasilkeun ku limfosit. protéin pelindung sapertos kayaning thrombin, fibrin na tromboblastin nyadiakeun clotting getih jeung nyegah leungitna taun trauma sarta tatu. Komposisi kompléks sél ngawengku protéin mémbran sél mibanda kamampuhan pikeun ngakuan sanyawa deungeun - antigén. Aranjeunna ngarobah konfigurasi maranéhanana sarta sél laporan ti hazards poténsi (fungsi alarm).

Sababaraha protéin boga fungsi pangaturan sarta mangrupakeun hormon, kayaning oksitosin nu dihasilkeun ku hipotalamus, hipofisis ditangtayungan. Lajengkeun ti kana getih, oksitosin tindakan dina témbok otot rahim, ngabalukarkeun ngurangan na. protéin vasopressin ogé ngagaduhan hiji fungsi pangaturan ku ngadalikeun tekanan getih.

Sél otot anu aktin, filamén panengah jeung myosin, anu sanggup pikeun ngaleutikan, nu ngabalukarkeun fungsi motor jaringan otot. Pikeun protéin, fungsi has sarta trophic, e.g., albumin cikal bakal dipaké salaku gizi pikeun pangwangunan. protéin getih rupa organisme, kayaning hémoglobin na hemocyanin, molekul oksigén anu dipindahkeun - beroperasi fungsi angkutan. Lamun leuwih consuming énergi zat sapertos karbohidrat jeung lipid, pinuh dipaké, sél dimimitian pikeun ngarecah protéin. Hiji gram tina bahan ieu 17 méré 2 kJ énergi. Salah sahiji fungsi pangpentingna protéin nyaéta katalitik (protéin, énzim nyepetkeun réaksi kimiawi dina compartments cytoplasmic). Dumasar di luhur, urang geus katempo yén protéin boga angka fungsi pohara penting sarta bagian perlu sél sato.

biosintésis protéin

Mertimbangkeun prosés sintésis protéin dina sél, nu lumangsung di sitoplasma via organél kayaning ribosom. Hatur nuhun kana aktivitas énzim husus, jeung partisipasi tina ion kalsium ribosome ngagabungkeun nepi polysomes. Fungsi utama ribosom dina sél - sintésis molekul protéin, dimimitian ti prosés transkripsi. Salaku hasil tina eta anu disintésis molekul mRNA, nu meungkeut polysomes. Lajeng dimimitian sidang kadua - siaran. Angkutan RNA meungkeut ka dua puluh tipena béda asam amino jeung mawa éta ka polysomes, sarta saprak fungsi ribosom dina sél - a sintésis polipéptida, organél ieu ngabentuk kompléx kalawan tRNA, sarta molekul asam amino nu dihijijeun ku beungkeut péptida pikeun ngabentuk makromolekul protéin.

Peran cai dina métabolisme

studi Cytological geus dikonfirmasi kanyataan yén struktur sél jeung komposisi nu urang diajar, rata-rata cai 70%, sarta dina loba sato, ngarah cara cai tina hirup (misalna coelenterates) eusina ngahontal 97-98%. Dina panempoan ieu organisasi kimiawi sél ngawengku hidrofilik (sanggup ngabubarkeun) jeung hidrofobik (cai-panolak) bahan. Salaku pangleyur polar universal, cai muterkeun hiji peran krusial sarta ngabogaan dampak langsung teu ukur dina fungsi, tapi ogé dina pisan struktur sél. tabél di handap nembongkeun eusi cai dina rupa-rupa sél mahluk hirup.

Fungsi karbohidrat dina sél

Salaku urang dipedar saméméhna, mun nu penting organik kimia - polimér - oge karbohidrat. Ieu kaasup polisakarida, oligosakarida jeung monosakarida. Karbohidrat anu bagian sistem kompléks langkung - glikolipid na Glikoprotéin, nu diwangun tina mémbran sélular jeung struktur nadmembrannye, e.g. glycocalyx.

Saterusna karbon di karbohidrat nu ngawengku atom hidrogén na oxygenation, sarta sababaraha polisakarida ngandung leuwih nitrogén, walirang sarta fosfor. Sél loba karbohidrat tutuwuhan: tubers Kentang ngandung nepi ka 90% aci di siki jeung eusi buah karbohidrat nepi ka 70%, sarta sél sato anu kapanggih dina bentuk sanyawaan kayaning glikogén, kitin sarta trehalose.

gula basajan (monosakarida) mibanda rumus umum CnH2nOn sarta dibagi kana tetroses, triose, pentosa na héxosa. Panungtungan dua nu paling umum dina sél mahluk hirup, contona, ribosa jeung déoksiribosa mangrupakeun bagian tina asam nukléat, jeung glukosa jeung fruktosa nu aub dina réaksi asimilasi sarta dissimilation. Oligosakarida nu mindeng kapanggih dina sél tutuwuhan: sukrosa disimpen dina sél bit gula jeung tiwu gula, maltosa dikandung dina caryopses germinated Rye jeung sa'ir.

Disakarida boga rasa amis sarta aya gampang leyur dina cai. Polisakarida, keur biopolymers diwangun utamana tina aci, selulosa, glikogén na laminarin. Bentuk struktural ngawengku polisakarida kitin. Fungsi utama karbohidrat dina sél - énergi. Salaku hasil tina réaksi hidrolisis jeung métabolisme énérgi dibeulah polisakarida jeung glukosa, sarta eta geus lajeng dioksidasi jadi karbon dioksida jeung cai. Hasilna, hiji gram of Kaluaran glukosa 17,6 kJ énergi, sarta cadangan aci jeung glikogén, nu dasarna embung énergi sélular.

Glikogén ieu disimpen utamana di otot jeung ati sél, aci sayur - di tubers, bulbs, akar, siki na artropoda, kayaning spiders, serangga jeung crustacea, peran utama dina suplai énergi muterkeun hiji trehalose oligosakarida.

Karbohidrat nu béda ti lipid jeung protéin, kamampuhan pikeun degradasi anoxic. Ieu penting pisan pikeun organisme hirup dina kondisi tina kakurangan atawa henteuna oksigén, kayaning baktéri anaérobik, sarta helminths - parasit ti manusa jeung sato.

Aya fungsi sejen karbohidrat dina sél - konstruksi (struktural). Eta perenahna di kanyataan yén zat ieu anu ngarojong struktur sél. Contona, selulosa mangrupakeun bagéan tina dinding sél tutuwuhan, kitin ngabentuk hiji rorongkong luar sarta loba invertebrata lumangsung dina sél jamur, olisaharidy bareng jeung lipid jeung molekul protéin ngabentuk glycocalyx - nadmembranny kompléks. Eta nyadiakeun adhesion - antara hiji sél clumping sato, nu ngabalukarkeun formasi jaringan.

Lipid: struktur jeung pungsi

zat ieu organik, nu mangrupakeun hidrofobik (cai leyur) bisa dihapus, i.e. sasari tina sél ku pangleyur nonpolar, kayaning acetone atanapi chloroform. fungsi tina lipid dina sél gumantung kana anu tina tilu grup aranjeunna milik: mun lemak, lilin atanapi stéroid. Lemak anu paling umum dina sagala rupa sél.

Sasatoan ngumpulkeun aranjeunna dina jaringan adiposa subcutaneous, jaringan neural ngandung gajih dina bentuk nu malapah myelin of saraf. Ogé accumulates dina ginjal, ati, serangga - dina awak gajih. lemak cair - minyak - kapanggih dina siki loba tatangkalan: pinus, suuk, sunflower, zaitun. Eusi lipid dina sél Bulan ti 5 nepi ka 90% (dina jaringan adiposa).

Stéroid jeung lilin beda lemak dina éta maranéhna teu boga di molekul résidu asam lemak. Ku kituna, stéroid - éta hormon cortex adrénal, mangaruhan pubertas awak sarta nu aya komponen téstostéron. Aranjeunna oge bagian vitamin (e.g., vitamin D).

Fungsi utama lipid dina sél - nyaéta énergi, konstruksi jeung perlindungan. Kahiji nyaeta alatan kanyataan yén 1 gram lemak dina dipegatkeunana méré 38,9 kJ énergi - leuwih ti zat organik lianna - protéin jeung karbohidrat. Saterusna, dina oksidasi 1d gajih eta nangtung ampir 1.1 c. cai. Éta pisan sababna naha sababaraha sato nu gaduh saham di gajih dina awak anjeun tiasa lila tanpa cai. Contona, gophers tiasa dormant salila leuwih ti dua bulan, tanpa butuh cai, sarta henteu inuman onta cai dina transisi ngaliwatan gurun pikeun 10-12 poé.

Pangwangunan fungsi lipid perenahna di kanyataan yén aranjeunna bagian integral mémbran sél, kitu ogé bagian tina saraf nu. Fungsi pelindung lipid ngawengku di kanyataan yen lapisan gajih handapeun kulit sabudeureun ginjal jeung organ internal sejenna ngajaga eta tina tatu mékanis. fungsi insulasi termal husus nyaéta alamiah dina sato pikeun lila keur di caina: paus, anjing laut, anjing laut bulu. Kandel subcutaneous adiposa lapisan, contona, lauk paus bulao nyaéta 0,5 m, eta ngajaga sasatoan ti hipotermia.

Nilai Oksigén dina métabolisme sélular

organisme aérobik, nu ngawengku mayoritas overwhelming sato, tutuwuhan jeung manusa, maké oksigén atmosfir pikeun réaksi bursa énergi ngarah kana dipegatkeunana zat organik jeung alokasi jumlah nu tangtu energi akumulasi dina bentuk molekul adénosin trifosfat.

Ku kituna, oksidasi lengkep hiji mol glukosa nu lumangsung dina krista mitokondria, 2800 kJ énergi anu disadiakeun, diantarana 1596 kJ (55%) anu disimpen dina bentuk molekul ATP ngandung sambungan macroergic. Ku kituna, fungsi utama oksigén dina sél - palaksanaan Réspirasi aérobik, nu dumasar kana grup réaksi énzimatik disebut ranté engapan kajadian dina organél - mitokondria. Dina organisme prokaryote - baktéri phototrophic jeung sianobaktéri - oksidasi gizi lumangsung dina pangaruh oksigén diffusing kana sél dina protuberances internal tina mémbran plasma.

Simkuring gaduh organisasi kimiawi sél geus ditalungtik, ogé prosés sintésis protéin sarta fungsi oksigén dina métabolisme énérgi sélular.