Сите живи организми се составени од клетки. Хемиски составИма многу растителни и животински клетки заеднички карактеристики. Растителните клетки содржат огромна количина хемиски елементи, кој може да биде дел и од неживи предмети. Тие учествуваат во различни хемиски реакции кои се случуваат внатре во клетката. Хемискиот состав на клетките на живите организми, вклучувајќи ги и растенијата, главно содржи елементи како што се јаглерод, водород, кислород и азот. Општо земено, овие елементи сочинуваат до 98% од клеточната маса. Релативната содржина на овие елементи во живата материја е многу поголема отколку во земјината кора.
Други елементи (калиум, калциум, сулфур, фосфор, натриум, силициум, хлор, железо, магнезиум) сочинуваат десетини или стотинки од процентот вкупна масарастителни клетки. Содржината на други хемиски елементи, на пример, цинк, бакар, јод, во жив организам е уште помала (илјадати и десет илјадити проценти). Хемиските елементи се комбинираат едни со други за да формираат неоргански и органска материја.
Органските материи се важна структурна компонента на живите организми, вклучувајќи ги и растенијата. Тие вклучуваат јаглени хидрати, масти, протеини, нуклеински киселини итн. Протеините се дел од различни клеточни формации, ги регулираат виталните процеси и се чуваат во резерва. Мастите се таложат во семето и другите делови на растението.
Важноста на мастите е во тоа што како резултат на нивното разградување се ослободува енергијата неопходна за животот на телото на растението. Јаглехидратите се главната група на органски соединенија, преку чие разградување живите организми ја добиваат енергијата неопходна за нивното постоење.
Најчестиот складишен јаглехидрат кој се формира во растителните клетки поради фотосинтезата е скроб.
Огромна количина од ова соединение се депонира, на пример, во клетките на клубени од компир или семиња од житни култури. Други јаглехидрати - шеќери - му даваат сладок вкус на плодовите на растенијата. И јаглени хидрати како целулозата е дел од клеточните мембранирастенијата. Нуклеинските киселини играат водечка улога во зачувувањето на наследни информации и нивното пренесување на потомците.
Неорганските материи во составот на растителната клетка вклучуваат вода и минерални соли. Водата сочинува од 60 до 95% од вкупната клеточна маса. Благодарение на водата, клетката ја стекнува потребната еластичност и форма. Водата учествува и во метаболизмот.
Водата го обезбедува движењето на хранливите материи внатре во растението и игра важна улогаво регулирање на телесната температура.
Приближно 1-1,5% од клеточната маса е составена од минерални соли, вклучувајќи соли на калиум, натриум и калциум.
Солите на магнезиумот и железото се од големо значење, бидејќи учествуваат во формирањето на хлорофилот. Поради недостаток или отсуство на овие елементи, листовите стануваат бледи или дури ја губат зелената боја, а процесите на фотосинтеза се нарушени или суспендирани.
Така, растителната клетка е еден вид „природна лабораторија“ каде што се произведуваат и трансформираат различни хемиски соединенија. Поради ова, клетката се смета за елементарна компонента и функционална единицажив организам.
Поврзани материјали:
Ќелија- елементарната единица на животот на Земјата. Ги има сите карактеристики на жив организам: расте, се размножува, разменува материи и енергија со околината, реагира на надворешни дразби. Почетокот на биолошката еволуција е поврзан со појавата на клеточните форми на живот на Земјата. Едноклеточни организмиТие се клетки кои постојат одделно една од друга. Телото на сите повеќеклеточни организми - животни и растенија - е изградено од поголем или помал бројклетки, кои се еден вид блокови кои го сочинуваат комплексен организам. Без разлика дали клетката е составен жив систем - посебен организамили претставува само дел од него, тој е обдарен со збир на карактеристики и својства заеднички за сите клетки.
Хемиски состав на клетката
Во клетките се пронајдени околу 60 елементи периодниот системМенделеев, кои се наоѓаат и во нежива природа. Ова е еден од доказите за заедништвото на живата и неживата природа. Во живите организми, најзастапени се водородот, кислородот, јаглеродот и азот, кои сочинуваат околу 98% од масата на клетките. Ова се должи на карактеристиките хемиски својстваводород, кислород, јаглерод и азот, како резултат на што тие се покажаа најпогодни за формирање на молекули кои вршат биолошки функции. Овие четири елементи се способни да формираат многу силни ковалентни врскисо спарување на електрони кои припаѓаат на два атома. Ковалентно поврзаните јаглеродни атоми можат да формираат рамки на безброј различни органски молекули. Бидејќи јаглеродните атоми лесно формираат ковалентни врски со кислород, водород, азот, а исто така и со сулфур, органски молекулипостигне исклучителна сложеност и разновидност на структурата.
Покрај четирите главни елементи, клетката содржи забележителни количини (10-ти и 100-ти фракции од процент) железо, калиум, натриум, калциум, магнезиум, хлор, фосфор и сулфур. Сите други елементи (цинк, бакар, јод, флуор, кобалт, манган итн.) се наоѓаат во клетката во многу мали количини и затоа се нарекуваат елементи во трагови.
Хемиските елементи се дел од неоргански и органски соединенија. ДО неоргански соединенијавклучуваат вода, минерални соли, јаглерод диоксид, киселини и бази. Органски соединенија- тоа се протеини, нуклеински киселини, јаглени хидрати, масти (липиди) и липоиди. Освен кислород, водород, јаглерод и азот, тие можат да содржат и други елементи. Некои протеини содржат сулфур. Составен дел нуклеински киселиние фосфор. Молекулата на хемоглобинот вклучува железо, магнезиумот е вклучен во изградбата на молекулата на хлорофилот. Микроелементите, и покрај нивната исклучително мала содржина во живите организми, играат важна улога во животните процеси. Јодот е дел од хормонот тироидната жлезда– тироксин, кобалт – во составот на витаминот Б 12, хормонот на островскиот дел на панкреасот – инсулин – содржи цинк. Кај некои риби, бакарот го зазема местото на железото во молекулите на пигментот што го носи кислородот.
Неоргански материи
Вода
H 2 O е најчестото соединение во живите организми. Неговата содржина во различни клеткиварира доста широко: од 10% во забната глеѓ до 98% во телото на медуза, но во просек сочинува околу 80% од телесната тежина. Исклучително важната улога на водата во поддршката на животните процеси се должи на нејзината физички и хемиски својства. Поларитетот на молекулите и способноста да се формираат водородни врски ја прават водата добар растворувач за огромен број супстанции. Повеќето хемиски реакции што се случуваат во клетката може да се појават само во воден раствор. Водата е вклучена и во многу хемиски трансформации.
Вкупниот број на водородни врски помеѓу молекулите на водата варира во зависност од т °. На т ° Кога мразот се топи, приближно 15% од водородните врски се уништуваат, на t° 40°C - половина. По преминувањето во гасовита состојба, сите водородни врски се уништуваат. Ова го објаснува високиот специфичен топлински капацитет на водата. Кога температурата на надворешната средина се менува, водата апсорбира или ослободува топлина поради кинење или ново формирање на водородни врски. На овој начин, флуктуациите на температурата внатре во ќелијата излегуваат помали отколку во околината. Високата топлина на испарување лежи во основата на ефикасниот механизам за пренос на топлина кај растенијата и животните.
Водата како растворувач учествува во феноменот на осмоза, која игра важна улога во животот на клетките на телото. Осмозата е движење на молекулите на растворувачите низ полупропустлива мембранаво раствор од која било супстанција. Полупропустливи мембрани се оние кои овозможуваат минување на молекулите на растворувачите, но не дозволуваат молекулите на растворената супстанција (или јоните) да минуваат низ. Според тоа, осмозата е еднонасочна дифузија на молекулите на водата во насока на растворот.
Минерални соли
Повеќето од неоргански во клеткитекои се наоѓаат во форма на соли во дисоцирана или цврста состојба. Концентрацијата на катјони и анјони во клетката и во нејзината околина не е иста. Клетката содржи доста К и многу Na. Во екстрацелуларната средина, на пример во крвната плазма, во морската вода, напротив, има многу натриум, а малку калиум. Раздразливоста на клетките зависи од односот на концентрациите на јони Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+. Во ткивата на повеќеклеточните животни, К е дел од повеќеклеточната супстанција која ја обезбедува кохезијата на клетките и нивниот уреден распоред. Осмотскиот притисок во клетката и неговите пуферски својства во голема мера зависат од концентрацијата на солите. Пуферирањето е способност на клетката да ја одржува малку алкалната реакција на нејзината содржина на константно ниво. Пуферирањето внатре во клетката е обезбедено главно од јони H 2 PO 4 и HPO 4 2-. Во екстрацелуларните течности и во крвта, улогата на пуфер ја играат H 2 CO 3 и HCO 3 -. Анјоните ги врзуваат H јоните и јоните на хидроксид (OH -), поради што реакцијата во клетката на екстрацелуларните течности останува практично непроменета. Нерастворливите минерални соли (на пример, Ca фосфат) обезбедуваат цврстина на коскеното ткиво на 'рбетниците и школките од мекотели.
Органска клеточна материја
Верверички
Меѓу органските материи на клетката, протеините се на прво место и по количина (10–12% од вкупната маса на клетката) и по важност. Протеините се полимери со висока молекуларна тежина (со молекуларна тежинаод 6000 до 1 милион и повеќе), чии мономери се амино киселини. Живите организми користат 20 аминокиселини, иако ги има многу повеќе. Составот на која било амино киселина вклучува амино група (-NH 2), која има основни својства, и карбоксилна група (-COOH), која има киселински својства. Две аминокиселини се комбинираат во една молекула со воспоставување на HN-CO врска, со што се ослободува молекула на вода. Врската помеѓу амино групата на една аминокиселина и карбоксилната група на друга се нарекува пептидна врска. Протеините се полипептиди кои содржат десетици и стотици амино киселини. Молекулите на различни протеини се разликуваат едни од други по молекуларна тежина, број, состав на амино киселини и низата на нивната локација во полипептидниот синџир. Затоа е јасно дека протеините се исклучително разновидни; нивниот број кај сите видови живи организми се проценува на 10 10 - 10 12.
Ланец на аминокиселински единици поврзани ковалентно со пептидни врски во одредена низа се нарекува примарна структураверверица. Во клетките, протеините изгледаат како спирално искривени влакна или топчиња (глобули). Ова се објаснува со фактот дека во природниот протеин полипептидниот синџир е поставен на строго дефиниран начин, во зависност од хемиска структурааминокиселините што ги содржи.
Прво, полипептидниот синџир се преклопува во спирала. Привлекувањето се јавува помеѓу атомите на соседните свиоци и се формираат водородни врски, особено помеѓу NH- и Групи на CO, кој се наоѓа на соседните свиоци. Ланец на аминокиселини, извиткан во форма на спирала, ја формира секундарната структура на протеинот. Како резултат на понатамошното преклопување на спиралата, се јавува конфигурација специфична за секој протеин, наречена терциерна структура. Терциерната структура се должи на дејството на силите на кохезија помеѓу хидрофобните радикали кои се наоѓаат во некои амино киселини и ковалентни врски помеѓу SH групите на аминокиселината цистеин ( S-S-врски). Бројот на амино киселини со хидрофобни радикали и цистеин, како и редоследот на нивното распоредување во полипептидниот синџир, се специфични за секој протеин. Следствено, карактеристиките на терциерната структура на протеинот се одредуваат според неговата примарна структура. Протеинот покажува биолошка активност само во форма на терциерна структура. Затоа, заменувањето дури и на една аминокиселина во полипептидниот синџир може да доведе до промена во конфигурацијата на протеинот и до намалување или губење на неговата биолошка активност.
Во некои случаи, протеинските молекули се комбинираат едни со други и можат да ја вршат својата функција само во форма на комплекси. Така, хемоглобинот е комплекс од четири молекули и само во оваа форма е способен за прицврстување и транспорт на кислород.Таквите агрегати ја претставуваат кватернарната структура на протеинот. Врз основа на нивниот состав, протеините се поделени во две главни класи - едноставни и сложени. Едноставните протеини се состојат само од амино киселини, нуклеински киселини (нуклеотиди), липиди (липопротеини), Me (металопротеини), P (фосфопротеини).
Функциите на протеините во клетката се исклучително разновидни. Една од најважните е градежната функција: протеините се вклучени во формирањето на сите клеточните мембрании клеточни органели, како и интрацелуларни структури. Ексклузивно важноима ензимска (каталитичка) улога на протеините. Ензимите се забрзуваат хемиски реакции, кои се јавуваат во клетката, 10 ки и 100 ни милиони пати. Моторна функцијаобезбедени од специјални контрактилни протеини. Овие протеини се вклучени во сите видови движења за кои се способни клетките и организмите: треперење на цилиите и тепање на флагели кај протозоите, мускулна контракција кај животните, движење на листовите кај растенијата итн. Транспортната функција на протеините е да прикачете хемиски елементи (на пример, хемоглобинот додава О) или биолошки активни супстанции(хормони) и ги транспортира до ткивата и органите на телото. Заштитната функција се изразува во форма на производство на специјални протеини, наречени антитела, како одговор на пенетрација на странски протеини или клетки во телото. Антителата се врзуваат и неутрализираат туѓи материи. Протеините играат важна улога како извор на енергија. Со целосно разделување 1гр. Се ослободуваат 17,6 kJ (~ 4,2 kcal) протеини.
Јаглехидрати
Јаглехидратите или сахаридите се органски материи со општа формула(CH 2 O) n. Повеќето јаглехидрати имаат двојно поголем број на атоми H повеќе бројО атоми, како во молекулите на водата. Затоа овие супстанции биле наречени јаглехидрати. Во жива клетка, јаглехидратите се наоѓаат во количини што не надминуваат 1-2, понекогаш 5% (во црниот дроб, во мускулите). Најбогати со јаглехидрати растителни клетки, каде што нивната содржина во некои случаи достигнува 90% од масата на сувата материја (семиња, клубени од компир и сл.).
Јаглехидратите се едноставни и сложени. Едноставните јаглехидрати се нарекуваат моносахариди. Во зависност од бројот на атоми на јаглени хидрати во молекулата, моносахаридите се нарекуваат триози, тетрози, пентози или хексози. Од шесте јаглеродни моносахариди - хексози - најважни се гликозата, фруктозата и галактозата. Гликозата е содржана во крвта (0,1-0,12%). Пентозите рибоза и деоксирибоза се наоѓаат во нуклеинските киселини и АТП. Ако два моносахариди се комбинираат во една молекула, соединението се нарекува дисахарид. Трпезниот шеќер, добиен од трска или шеќерна репка, се состои од една молекула гликоза и една молекула фруктоза, млечен шеќер - од гликоза и галактоза.
Сложени јаглехидратиформирани од многу моносахариди се нарекуваат полисахариди. Мономерот на полисахаридите како скроб, гликоген, целулоза е гликозата. Јаглехидратите извршуваат две главни функции: изградба и енергија. Целулозата ги формира ѕидовите на растителните клетки. Комплексниот полисахарид хитин служи како главна структурна компонента на егзоскелетот на членконогите. Хитин исто така врши градежна функција кај габите. Јаглехидратите ја играат улогата на главен извор на енергија во клетката. При оксидација на 1 g јаглени хидрати се ослободуваат 17,6 kJ (~ 4,2 kcal). Скробот во растенијата и гликогенот кај животните се депонираат во клетките и служат како енергетска резерва.
Нуклеински киселини
Важноста на нуклеинските киселини во клетката е многу голема. Особеностите на нивната хемиска структура обезбедуваат можност за складирање, пренесување и наследување на ќерките ќерки информации за структурата на протеинските молекули кои се синтетизираат во секое ткиво во одредена фаза. индивидуален развој. Бидејќи повеќето својства и карактеристики на клетките се одредени од протеините, јасно е дека стабилноста на нуклеинските киселини е најважниот услов за нормално функционирање на клетките и на цели организми. Секоја промена во структурата или активноста на клетките физиолошки процесиво нив, со што влијае на животната активност. Проучувањето на структурата на нуклеинските киселини е исклучително важно за разбирање на наследувањето на особините кај организмите и моделите на функционирање и на поединечните клетки и на клеточните системи - ткива и органи.
Постојат 2 типа на нуклеински киселини - ДНК и РНК. ДНК е полимер кој се состои од два нуклеотидни спирали наредени да формираат двојна спирала. Мономерите на молекулите на ДНК се нуклеотиди кои се состојат од азотна база (аденин, тимин, гванин или цитозин), јаглени хидрати (деоксирибоза) и остаток на фосфорна киселина. Азотните бази во молекулата на ДНК се поврзани една со друга со нееднаков број H-врски и се наредени во парови: аденин (А) е секогаш против тимин (Т), гванин (G) против цитозин (C).
Нуклеотидите се поврзани едни со други не случајно, туку селективно. Способноста за селективна интеракција на аденин со тимин и гванин со цитозин се нарекува комплементарност. Комплементарната интеракција на одредени нуклеотиди се објаснува со особеностите на просторниот распоред на атомите во нивните молекули, што им овозможува да се приближат и да формираат H-врски. Во полинуклеотидниот синџир, соседните нуклеотиди се поврзани едни со други преку шеќер (деоксирибоза) и остаток на фосфорна киселина. РНК, како и ДНК, е полимер чии мономери се нуклеотиди. Азотните бази на три нуклеотиди се исти како оние што ја сочинуваат ДНК (A, G, C); четвртиот - урацил (U) - е присутен во молекулата на РНК наместо тимин. Нуклеотидите на РНК се разликуваат од ДНК нуклеотидите по структурата на јаглехидратите што ги содржат (рибоза наместо деоксирибоза).
Во синџирот на РНК, нуклеотидите се спојуваат со формирање на ковалентни врски помеѓу рибозата на еден нуклеотид и остатоците од фосфорна киселина од друг. Структурата се разликува помеѓу двоверижна РНК. Двоверижна РНК е чувар генетски информацииво голем број на вируси, т.е. Тие ги извршуваат функциите на хромозомите. Едноверижна РНК пренесува информации за структурата на протеините од хромозомот до местото на нивната синтеза и учествува во синтезата на протеините.
Постојат неколку видови на едноверижна РНК. Нивните имиња се одредуваат според нивната функција или локација во ќелијата. ПовеќетоЦитоплазматската РНК (до 80-90%) е рибозомална РНК (рРНК), содржана во рибозомите. Молекулите на rRNA се релативно мали и се состојат во просек од 10 нуклеотиди. Друг тип на РНК (mRNA) што носи информации за низата на амино киселини во протеините кои мора да се синтетизираат во рибозоми. Големината на овие РНК зависи од должината на ДНК регионот од кој се синтетизирани. Трансферните РНК вршат неколку функции. Тие доставуваат аминокиселини до местото на синтеза на протеини, ја „препознаваат“ (по принципот на комплементарност) тројката и РНК што одговараат на пренесената амино киселина и ја вршат точната ориентација на амино киселината на рибозомот.
Масти и липиди
Мастите се соединенија на масни киселини со висока молекуларна тежинаи трихидричен алкохол глицерол. Мастите не се раствораат во вода - тие се хидрофобни. Во клетката секогаш има други сложени хидрофобни супстанции слични на масти наречени липоиди. Една од главните функции на мастите е енергијата. При разградување на 1 g масти во CO 2 и H 2 O, се ослободува голема количина на енергија - 38,9 kJ (~ 9,3 kcal). Содржината на масти во клетката се движи од 5-15% од масата на сува материја. Во клетките на живото ткиво, количината на маснотии се зголемува до 90%. Главната функција на мастите во животинскиот (и делумно растителниот) свет е складирање.
Со целосна оксидација на 1 g маснотии (до јаглерод диоксиди вода) се ослободува околу 9 kcal енергија. (1 kcal = 1000 cal; калории (cal, cal) - вонсистемска единица за количината на работа и енергија, еднаква на количината на топлина потребна за загревање на 1 ml вода за 1 °C стандардно атмосферски притисок 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ). Кога 1 g протеини или јаглени хидрати се оксидираат (во телото), се ослободуваат само околу 4 kcal/g. Во широк спектар на водни организми - од едноклеточни дијатомина ајкулите, маснотиите ќе „плови“, намалувајќи ја просечната густина на телото. Густината на животинските масти е околу 0,91-0,95 g/cm³. Густината на коскеното ткиво на 'рбетниците е блиску до 1,7-1,8 g/cm³, и просечна густинаповеќето други ткаенини се блиску до 1 g/cm³. Јасно е дека ви треба доста маснотии за да го „балансирате“ тешкиот скелет.
Мастите и липидите вршат и градежна функција: тие се дел од клеточните мембрани. Поради лошата топлинска спроводливост, мастите се способни за заштитна функција. Кај некои животни (фоки, китови) се таложи во поткожното масно ткиво, формирајќи слој со дебелина до 1 m. Создавањето на некои липоиди претходи на синтезата на голем број хормони. Следствено, овие супстанции имаат и функција на регулирање на метаболичките процеси.
Организмите се составени од клетки. Клетките на различни организми имаат сличен хемиски состав. Табела 1 ги прикажува главните хемиски елементи кои се наоѓаат во клетките на живите организми.
Табела 1. Содржина на хемиски елементи во ќелијата
Врз основа на содржината во ќелијата, може да се разликуваат три групи елементи. Првата група вклучува кислород, јаглерод, водород и азот. Тие сочинуваат речиси 98% од вкупниот состав на клетката. Втората група вклучува калиум, натриум, калциум, сулфур, фосфор, магнезиум, железо, хлор. Нивната содржина во ќелијата е десетини и стотинки од процентот. Елементите од овие две групи се класифицирани како макронутриенти(од грчки макро- големо).
Останатите елементи, претставени во ќелијата со стотинки и илјадити проценти, се вклучени во третата група. Ова микроелементи(од грчки микро- мали).
Во ќелијата не се пронајдени елементи уникатни за живата природа. Сите наведени хемиски елементи се исто така дел од неживата природа. Ова укажува на единството на живата и неживата природа.
Недостатокот на кој било елемент може да доведе до болест, па дури и до смрт на телото, бидејќи секој елемент игра специфична улога. Макроелементите од првата група ја формираат основата на биополимерите - протеини, јаглени хидрати, нуклеински киселини, како и липиди, без кои животот е невозможен. Сулфурот е дел од некои протеини, фосфорот е дел од нуклеинските киселини, железото е дел од хемоглобинот, а магнезиумот е дел од хлорофилот. Калциумот игра важна улога во метаболизмот.
Некои од хемиските елементи содржани во ќелијата се вклучени во неоргански материи- минерални соли и вода.
Минерални солисе наоѓаат во клетката, по правило, во форма на катјони (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) и анјони (HPO 2-/4, H 2PO -/4, CI -, HCO 3), чиј сооднос ја одредува киселоста на околината, што е важно за животот на клетките.
(Во многу клетки, околината е малку алкална и нејзината pH вредност скоро и да не се менува, бидејќи во неа постојано се одржува одреден сооднос на катјони и анјони.)
Од неорганските материи во живата природа, игра огромна улога вода.
Без вода, животот е невозможен. Сочинува значителна маса од повеќето клетки. Многу вода се содржи во клетките на мозокот и човечките ембриони: повеќе од 80% вода; во клетките на масното ткиво - само 40,% До старост, содржината на вода во клетките се намалува. Умира човек кој изгубил 20% од водата.
Уникатните својства на водата ја одредуваат нејзината улога во телото. Тој е вклучен во терморегулација, што се должи на високиот топлински капацитет на водата - потрошувачката на голема количина на енергија при загревање. Што го одредува високиот топлински капацитет на водата?
Во молекулата на водата, атом на кислород е ковалентно поврзан со два атоми на водород. Молекулата на водата е поларна бидејќи атомот на кислород е делумно негативен полнеж, и секој од двата атоми на водород има
Делумно позитивен полнеж. Водородна врска се формира помеѓу атомот на кислород на една молекула на вода и водородниот атом на друга молекула. Водородните врски обезбедуваат врска голем бројмолекулите на водата. Кога водата се загрева, значителен дел од енергијата се троши на раскинување на водородните врски, што го одредува нејзиниот висок топлински капацитет.
Вода - добар растворувач. Поради нивниот поларитет, неговите молекули комуницираат со позитивно и негативно наелектризираните јони, а со тоа промовираат растворање на супстанцијата. Во однос на водата, сите клеточни супстанции се поделени на хидрофилни и хидрофобни.
Хидрофилна(од грчки хидро- вода и филео- љубов) се нарекуваат материи кои се раствораат во вода. Тие вклучуваат јонски соединенија (на пример, соли) и некои нејонски соединенија (на пример, шеќери).
Хидрофобни(од грчки хидро- вода и Фобос- страв) се материи кои се нерастворливи во вода. Тие вклучуваат, на пример, липиди.
Водата игра голема улогаво хемиски реакции кои се случуваат во клетка во водени раствори. Ги раствора метаболните производи кои на телото не му се потребни и со тоа го промовира нивното отстранување од телото. Одлична содржинавода во кафезот го дава еластичност. Водата го поттикнува движењето разни материиво клетка или од клетка до клетка.
Телата од жива и нежива природа се состојат од исти хемиски елементи. Живите организми содржат неоргански материи - вода и минерални соли. Витално важните бројни функции на водата во клетката се одредени од карактеристиките на нејзините молекули: нивниот поларитет, способноста да формираат водородни врски.
НЕОРГАНСКИ КОМПОНЕНТИ НА КЛЕТКАТА
Околу 90 елементи се наоѓаат во клетките на живите организми, а околу 25 од нив се наоѓаат во речиси сите клетки. Врз основа на нивната содржина во клетката, хемиските елементи се поделени во три големи групи: макроелементи (99%), микроелементи (1%), ултрамикроелементи (помалку од 0,001%).
Макроелементите вклучуваат кислород, јаглерод, водород, фосфор, калиум, сулфур, хлор, калциум, магнезиум, натриум, железо.
Микроелементите вклучуваат манган, бакар, цинк, јод, флуор.
Ултрамикроелементите вклучуваат сребро, злато, бром и селен.
| ЕЛЕМЕНТИ | СОДРЖИНА ВО ТЕЛОТО (%) | БИОЛОШКО ЗНАЧЕЊЕ |
| Макронутриенти: | ||
| O.C.H.N. | 62-3 | Ја содржи целата органска материја во клетките, вода |
| Фосфор Р | 1,0 | Тие се дел од нуклеинските киселини, АТП (формира високо-енергетски врски), ензими, коскеното ткиво и забната глеѓ |
| Калциум Ca +2 | 2,5 | Кај растенијата е дел од клеточната мембрана, кај животните - во составот на коските и забите, го активира згрутчувањето на крвта |
| Микроелементи: | 1-0,01 | |
| Сулфур С | 0,25 | Содржи протеини, витамини и ензими |
| Калиум К+ | 0,25 | Предизвикува спроведување на нервните импулси; активатор на ензими за синтеза на протеини, процеси на фотосинтеза, раст на растенијата |
| Хлор CI - | 0,2 | Тоа е компонента на гастричниот сок во форма на хлороводородна киселина, ги активира ензимите |
| Натриум Na + | 0,1 | Обезбедува спроведување на нервните импулси, го одржува осмотскиот притисок во клетката, ја стимулира синтезата на хормоните |
| Магнезиум Mg +2 | 0,07 | Дел од молекулата на хлорофилот, која се наоѓа во коските и забите, ја активира синтезата на ДНК и енергетскиот метаболизам |
| Јод I - | 0,1 | Дел од тироиден хормон - тироксин, влијае на метаболизмот |
| Железо Fe + 3 | 0,01 | Тој е дел од хемоглобинот, миоглобинот, леќата и рожницата на окото, ензимски активатор и е вклучен во синтезата на хлорофилот. Обезбедува транспорт на кислород до ткивата и органите |
| Ултрамикроелементи: | помалку од 0,01, количини во трагови | |
| Бакар Si +2 | Учествува во процесите на хематопоеза, фотосинтеза, ги катализира интрацелуларните оксидативни процеси | |
| Манган Mn | Ја зголемува продуктивноста на растенијата, го активира процесот на фотосинтеза, влијае на хематопоетските процеси | |
| Бор В | Влијае процеси на растрастенијата | |
| Флуор Ф | Тој е дел од емајлот на забите, ако има недостаток се развива кариес, ако има вишок се развива флуороза. | |
| Супстанции: | ||
| N 2 0 | 60-98 | Сочинува внатрешно опкружувањеорганизам, учествува во процесите на хидролиза, ја структурира клетката. Универзален растворувач, катализатор, учесник во хемиски реакции |
ОРГАНСКИ СОСТАВКИ НА КЛЕТКИТЕ
| СУПСТАНЦИИ | СТРУКТУРА И СВОЈСТВА | ФУНКЦИИ |
| Липиди | ||
| Естериповисоко масни киселинии глицерин. Составот на фосфолипидите дополнително го вклучува и остатокот H 3 PO4. Имаат хидрофобни или хидрофилно-хидрофобни својства и висок енергетски интензитет | Градба- го формира билипидниот слој на сите мембрани. Енергија. Терморегулаторна. Заштитна. Хормонални(кортикостероиди, полови хормони). Компоненти на витамини Д, Е. Извор на вода во телото хранлива материја |
|
| Јаглехидрати | ||
| Моносахариди: гликоза, фруктоза, рибоза, деоксирибоза |
Високо растворлив во вода | Енергија |
| Дисахариди: сахароза, малтоза (шеќер од слад) |
Растворлив во вода | Компоненти ДНК, РНК, АТП |
| Полисахариди: скроб, гликоген, целулоза |
Слабо растворлив или нерастворлив во вода | Резервна хранлива материја. Конструкција - школка на растителна клетка |
| Верверички | Полимери. Мономери - 20 амино киселини. | Ензимите се биокатализатори. |
| Структурата I е низа на амино киселини во полипептидниот синџир. Бонд - пептид - CO-NH- | Конструкција - се дел од мембрански структури, рибозоми. | |
| II структура - а-спирала, врска - водород | Моторни (контрактилни мускулни протеини). | |
| III структура - просторна конфигурација а-спирали (глобула). Врски - јонски, ковалентни, хидрофобни, водородни | Транспорт (хемоглобин). Заштитни (антитела) Регулаторни (хормони, инсулин) | |
| IV структурата не е карактеристична за сите протеини. Поврзување на неколку полипептидни синџири во една надградба.Слабо растворлив во вода. Акција високи температури, концентрирани киселинии алкалии, соли тешки металипредизвикува денатурација | ||
| Нуклеински киселини: | Биополимери. Составен од нуклеотиди | |
| ДНК е деоксирибонуклеинска киселина. | Нуклеотиден состав: деоксирибоза, азотни бази - аденин, гванин, цитозин, тимин, H 3 PO 4 остаток. Комплементарност на азотни бази A = T, G = C. Двојна спирала. Способни за само-удвојување | Тие формираат хромозоми. Чување и пренос на наследни информации, генетски код. Биосинтеза на РНК и протеини. Ја кодира примарната структура на протеинот. Содржани во јадрото, митохондриите, пластидите |
| РНК е рибонуклеинска киселина. | Нуклеотиден состав: рибоза, азотни бази - аденин, гванин, цитозин, урацил, H 3 PO 4 остаток Комплементарност на азотни бази A = U, G = C. Еден синџир | |
| Гласник РНК | Пренос на информации за примарната структура на протеинот, учествува во биосинтезата на протеините | |
| Рибозомална РНК | Го гради рибозомското тело | |
| Трансфер на РНК | Кодира и транспортира амино киселини до местото на синтеза на протеини - рибозоми | |
| Вирусна РНК и ДНК | Генетски апарат на вируси | |
Ензими.
Најважната функција на протеините е каталитичката. Протеинските молекули кои ја зголемуваат брзината на хемиските реакции во клетката за неколку реда на големина се нарекуваат ензими. Ниту еден биохемиски процес во телото не се јавува без учество на ензими.
Во моментов, откриени се над 2000 ензими. Нивната ефикасност е многу пати повисока од онаа на неоргански катализаторисе користи во производството. Така, 1 mg железо во ензимот каталаза заменува 10 тони неорганско железо. Каталазата ја зголемува стапката на распаѓање на водород пероксид (H 2 O 2) за 10 11 пати. Ензимот кој ја катализира реакцијата на формирање на јаглеродна киселина (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3) ја забрзува реакцијата 10 7 пати.
Важно својство на ензимите е специфичноста на нивното дејство; секој ензим катализира само една или мала група слични реакции.
Супстанцијата на која делува ензимот се нарекува супстрат. Структурите на молекулите на ензимот и супстратот мора точно да се совпаѓаат една со друга. Ова ја објаснува специфичноста на дејството на ензимите. Кога супстратот се комбинира со ензим, просторната структура на ензимот се менува.
Редоследот на интеракција помеѓу ензимот и супстратот може да се прикаже шематски:
Супстрат+Ензим - Ензим-супстрат комплекс - Ензим+производ.
Дијаграмот покажува дека супстратот се комбинира со ензимот за да формира комплекс ензим-супстрат. Во овој случај, подлогата се трансформира во нова супстанција - производ. Во последната фаза, ензимот се ослободува од производот и повторно комуницира со друга молекула на супстратот.
Ензимите функционираат само кога одредена температура, концентрација на материи, киселост на околината. Промената на условите води до промени во терциерната и кватернарната структура на протеинската молекула и, следствено, до сузбивање на ензимската активност. Како се случува ова? Само одреден дел од молекулата на ензимот, наречен активен центар. Активниот центар содржи од 3 до 12 остатоци од аминокиселини и се формира како резултат на свиткување на полипептидниот синџир.
Под влијание различни факторисе менува структурата на молекулата на ензимот. Во овој случај, просторната конфигурација на активниот центар е нарушена, а ензимот ја губи својата активност.
Ензимите се протеини кои делуваат како биолошки катализатори. Благодарение на ензимите, брзината на хемиските реакции во клетките се зголемува за неколку реда на големина. Важен имотензими - специфичност на дејство под одредени услови.
Нуклеински киселини.
Нуклеинските киселини биле откриени во втората половина на 19 век. Швајцарскиот биохемичар F. Miescher, кој изолирал супстанца од клеточните јадра со висока содржинаазот и фосфор и го нарече „нуклеин“ (од лат. јадро- јадро).
Се чува во нуклеински киселини наследни информацииза структурата и функционирањето на секоја клетка и сите живи суштества на Земјата. Постојат два вида нуклеински киселини - ДНК (деоксирибонуклеинска киселина) и РНК (рибонуклеинска киселина). Нуклеинските киселини, како и протеините, се специфични за видовите, односно организмите од секој вид имаат свој тип на ДНК. За да ги дознаете причините за специфичноста на видовите, разгледајте ја структурата на нуклеинските киселини.
Молекулите на нуклеинската киселина се многу долги синџири кои се состојат од многу стотици, па дури и милиони нуклеотиди. Секоја нуклеинска киселина содржи само четири типа на нуклеотиди. Функциите на молекулите на нуклеинската киселина зависат од нивната структура, нуклеотидите што ги содржат, нивниот број во синџирот и низата на соединението во молекулата.
Секој нуклеотид се состои од три компоненти: азотна база, јаглени хидрати и фосфорна киселина. Секој нуклеотид на ДНК содржи еден од четирите типа на азотни бази (аденин - А, тимин - Т, гванин - G или цитозин - C), како и јаглерод деоксирибоза и остаток на фосфорна киселина.
Така, ДНК нуклеотидите се разликуваат само во типот на азотна база.
Молекулата на ДНК се состои од огромна разновидностнуклеотиди поврзани во синџир во одредена низа. Секој тип на молекула на ДНК има свој број и низа на нуклеотиди.
Молекулите на ДНК се многу долги. На пример, за да се запише низата нуклеотиди во молекулите на ДНК од една човечка клетка (46 хромозоми) со букви би била потребна книга од околу 820.000 страници. Може да се формираат наизменични четири типа на нуклеотиди бесконечно множествоваријанти на молекули на ДНК. Овие структурни карактеристики на молекулите на ДНК им овозможуваат да складираат огромна количина на информации за сите карактеристики на организмите.
Во 1953 година, американскиот биолог Џ. Вотсон и англискиот физичар Ф. Крик создадоа модел на структурата на молекулата на ДНК. Научниците открија дека секоја молекула на ДНК се состои од два синџири меѓусебно поврзани и спирално искривени. Таа изгледа како двојна спирала. Во секој синџир, четири типа на нуклеотиди се менуваат во одредена низа.
Нуклеотидниот состав на ДНК варира помеѓу различни типовибактерии, габи, растенија, животни. Но, тоа не се менува со возраста и малку зависи од промените во животната средина. Нуклеотидите се спарени, односно бројот на аденин нуклеотиди во која било молекула на ДНК е еднаков на бројот на тимидинските нуклеотиди (A-T), а бројот на нуклеотиди на цитозин е еднаков на бројот на нуклеотиди на гванин (C-G). Ова се должи на фактот дека поврзувањето на два синџири едни со други во молекулата на ДНК се покорува одредено правило, имено: аденинот од еден синџир е секогаш поврзан со два водородни врскисамо со Тимин од друг синџир, а гванин - со три водородни врски со цитозин, односно нуклеотидните синџири на една молекула на ДНК се комплементарни, се надополнуваат едни со други.
Молекулите на нуклеинската киселина - ДНК и РНК - се составени од нуклеотиди. Нуклеотидите на ДНК вклучуваат азотна база (A, T, G, C), јаглени хидрати деоксирибоза и остаток од молекула на фосфорна киселина. Молекулата на ДНК е двојна спирала, која се состои од два синџири поврзани со водородни врски според принципот на комплементарност. Функцијата на ДНК е да складира наследни информации.
Клетките на сите организми содржат молекули на АТП - аденозин трифосфорна киселина. АТП е универзална клеточна супстанција, чија молекула има врски богати со енергија. АТП молекулата е еден единствен нуклеотид, кој, како и другите нуклеотиди, се состои од три компоненти: азотна база - аденин, јаглени хидрати - рибоза, но наместо еден содржи три остатоци од молекули на фосфорна киселина (сл. 12). Врските наведени на сликата со икона се богати со енергија и се нарекуваат макроергичен. Секоја молекула на АТП содржи две високо-енергетски врски.
Кога ќе се прекине високоенергетската врска и ќе се отстрани една молекула на фосфорна киселина со помош на ензими, се ослободува 40 kJ/mol енергија, а АТП се претвора во АДП - аденозин дифосфорна киселина. Кога ќе се отстрани друга молекула на фосфорна киселина, се ослободуваат уште 40 kJ/mol; Се формира AMP - аденозин монофосфорна киселина. Овие реакции се реверзибилни, односно AMP може да се претвори во ADP, ADP во ATP.
Молекулите на АТП не само што се разградуваат, туку и се синтетизираат, така што нивната содржина во клетката е релативно константна. Важноста на АТП во животот на клетката е огромна. Овие молекули играат водечка улога во енергетскиот метаболизам неопходен за да се обезбеди живот на клетката и на организмот како целина.
Ориз. 12. Шема на структурата на АТП.| аденин - |
Молекулата на РНК е обично единечен ланец, кој се состои од четири типа нуклеотиди - A, U, G, C. Познати се три главни типа на РНК: mRNA, rRNA, tRNA. Содржината на молекулите на РНК во клетката не е константна, тие учествуваат во биосинтезата на протеините. АТП е универзална енергетска супстанца на клетката, која содржи врски богати со енергија. АТП игра централна улога во клеточниот енергетски метаболизам. РНК и АТП се наоѓаат и во јадрото и во цитоплазмата на клетката.
Задачи и тестови на тема „Тема 4. „Хемиски состав на клетката“.
- полимер, мономер;
- јаглени хидрати, моносахарид, дисахарид, полисахарид;
- липиди, масни киселини, глицерол;
- амино киселина, пептидна врска, протеини;
- катализатор, ензим, активно место;
- нуклеинска киселина, нуклеотид.
Алгоритам за решавање проблеми.
Тип 1. Самокопирање на ДНК.
Еден од синџирите на ДНК ја има следната нуклеотидна секвенца:
AGTACCGATACCGATTTACCG...
Каква нуклеотидна низа има вториот синџир на истата молекула?
За да се напише нуклеотидната низа на втората влакно на молекулата на ДНК, кога е позната низата на првата влакно, доволно е да се замени тимин со аденин, аденин со тимин, гванин со цитозин и цитозин со гванин. Откако ја направивме оваа замена, ја добиваме низата:
TATTGGGCTATGAGCTAAAATG...
Тип 2. Кодирање на протеини.
Синџирот на амино киселини на протеинот рибонуклеаза го има следниот почеток: лизин-глутамин-треонин-аланин-аланин-аланин-лизин...
Со која нуклеотидна низа започнува генот што одговара на овој протеин?
За да го направите ова, користете ја табелата со генетски код. За секоја аминокиселина, ја наоѓаме нејзината кодна ознака во форма на соодветната тројка нуклеотиди и ја запишуваме. Со распоредување на овие тројки една по друга по истиот редослед како и соодветните амино киселини, ја добиваме формулата за структурата на дел од гласник РНК. Како по правило, има неколку такви тројки, изборот се прави според вашата одлука (но се зема само една од тројките). Според тоа, може да има неколку решенија.
АААААААААЦУГЦГЦГЦУГЦГААГ
Со која низа на аминокиселини започнува протеинот ако е кодиран од следната низа на нуклеотиди:
ACCTTCCATGGCCGGT...
Користејќи го принципот на комплементарност, ја наоѓаме структурата на дел од гласник РНК формиран на овој сегментДНК молекули:
UGCGGGGUACCGGCCCA...
Потоа се свртуваме кон табелата на генетскиот код и за секоја тројка нуклеотиди, почнувајќи од првата, ја наоѓаме и ја запишуваме соодветната амино киселина:
Цистеин-глицин-тирозин-аргинин-пролин-...
Иванова Т.В., Калинова Г.С., Мјагкова А.Н. " Општа биологија". Москва, "Просветителство", 2000 година
- Тема 4. „Хемиски состав на клетката“. §2-§7 стр. 7-21
- Тема 5. „Фотосинтеза“. §16-17 стр. 44-48
- Тема 6. „Клеточно дишење“. §12-13 стр. 34-38
- Тема 7. „Генетски информации“. §14-15 стр. 39-44
Клетката содржи околу 70 хемиски елементи од периодниот систем D.I. Менделеев. Во зависност од количината на хемиски елементи вклучени во супстанциите што формираат жив организам, вообичаено е да се разликуваат неколку групи од нив.
Една група (околу 98% од клеточната маса) е формирана од четири лесни елементи: водород, кислород, јаглерод, азот. Тие се нарекуваат макронутриенти. Овие се главните компоненти на сите органски соединенија.
Другата група се состои од елементи кои влегуваат во ќелијата во помали количини. Од нив, сулфурот и фосфорот, заедно со макроелементите, се дел од виталните органски соединенија - нуклеински киселини, протеини, масти, јаглени хидрати, хормони, калиум, натриум, магнезиум, манган, железо, хлор, исто така, вршат важни функции во клетката. Елементите содржани во клетката во многу мали количини се нарекуваат микроелементи.
Содржината на одредени елементи зависи од нивната функционална улога во клетката и организмот, видот на клетките, како и од биохемиски карактеристикиразлични групи на организми. Во чиј метаболизам учествуваат овие елементи. Од големо значење е и способноста на организмите да ги регулираат своите јонски состав. Така, растителните клетки содржат повеќе калиум од животинските клетки. Натриумот преовладува во екстрацелуларната средина на животните.
Поларитетот на молекулите и способноста да се формираат водородни врски ја прават водата добар растворувач за огромен број неоргански и органски материи. Таквите супстанции се нарекуваат хидрофилни. Покрај тоа, водата обезбедува и прилив на супстанции во ќелијата и отстранување на отпадните производи од неа.
Водата има добра топлинска спроводливост и висок топлински капацитет, што овозможува температурата внатре во ќелијата да остане непроменета кога се менува температурата на околината.
Повеќето од неорганските материи во клетката се во форма на соли, или дисоцирани на јони или во цврста состојба. Меѓу првите големо значењеимаат катјони K, Na, Ca, кои обезбедуваат раздразливост на живите организми. Пуферирачките својства на клетката зависат од концентрацијата на солите внатре во клетката. Пуферирањето е способност на клетката да ја одржува малку алкалната реакција на нејзината содржина на константно ниво под променливи услови на животната средина.
Органските соединенија сочинуваат во просек 20-30% од клеточната маса. Тие вклучуваат биолошки полимери: протеини, нуклеински киселини, јаглени хидрати, како и липиди и голем број мали молекули– хормони, пигменти, АТП итн.
Верверички.Протеините го заземаат првото место меѓу органските материи, и по количина и по важност.
Протеините се составени од 20 различни видови на амино киселини. Нивната општа формула
H 2 N─HC─COOH,
каде што R е радикал од различни структури. На левата страна на молекулата има аминска група H 2 N, која има својства на база; од десната страна е карбоксилната група COOH - кисела, карактеристична за сите органски киселини. Следствено, амино киселините се амфотерични соединенија кои ги комбинираат својствата и на киселините и на базите. Кога се комбинираат, молекулите на амино киселините формираат врски помеѓу јаглеродот на киселиот и азот од главните групи. Таквите врски се нарекуваат ковалентни, во во овој случај- пептидни врски:
R 2 O H R 2 R 1 O H R 2
│ // \ │ │ ││ │ │
H 2 N─HC─C + N─HC─COOH → H 2 N─HC─C─N─HC─COOH + H 2 O
Соединението кое се состои од 20 или повеќе остатоци од аминокиселини се нарекува полипептид. Редоследот на аминокиселините во полипептидниот ланец обично се нарекува примарна структура на протеинот.
Сепак, протеинската молекула во форма на синџир од аминокиселини секвенцијално меѓусебно поврзани со пептидни врски сè уште не е способна да изврши специфични функции. Ова бара повисока структурна организација. Преку формирање на водородни врски помеѓу остатоците од карбоксилните и аминските групи на различни амино киселини протеинска молекуладобива форма на спирала. Ова е секундарна структура на протеинот. Но, во повеќето случаи, само молекула со терцијарна структура може да работи биолошка улога. Терциерната структура се формира поради интеракцијата на радикали, особено радикали на амино киселината цистеин, кои содржат сулфур. Атомите на сулфур на две амино киселини лоцирани на одредено растојание една од друга се поврзани, формирајќи таканаречени дисулфидни или S - S врски. Распоредот на полипептидните спирали во глобули (топчиња) се нарекува терциерна структура на протеинот (сл. 1).
Некои телесни функции се вршат со учество на протеини со уште повисоко ниво на организација - кватернарна структура. На пример, хемоглобин, инсулин.
Губењето на структурната организација на протеинската молекула се нарекува денатурација (од латинскиот denaturare - лишување од природни својства).
Ренатурацијата е својство на протеините целосно да ја обноват изгубената структура доколку промената на околината не доведе до уништување на примарната структура.
Една од најважните функции на протеините во клетката е градба: протеините се вклучени во формирањето на сите клеточни мембрани во клеточните органели, како и во екстрацелуларните структури.
Од најголема важност е каталитичка функцијапротеини. Сите биолошки катализатори - ензими - супстанциипротеинска природа. Тие ги забрзуваат хемиските реакции што се случуваат во клетката за десетици и стотици илјади пати. Ензимот катализира само една реакција, т.е. тоа е многу специфично.
Моторна функцијателото е обезбедено од контрактилни протеини. Овие протеини се вклучени во сите видови движења за кои се способни клетките и организмите: треперење на цилиите и тепање на флагели во протозои, мускулна контракција кај животните.
Транспортна функцијапротеините се состојат од прикачување на хемиски елементи (на пример, кислород) или биолошки активни супстанции (хормони) и нивно пренесување во различни ткиваи органите на телото.
Кога странските протеини или микроорганизми влегуваат во телото, специјални протеини - антитела - се формираат во белите крвни зрнца - леукоцити. Тие ги врзуваат и неутрализираат супстанциите невообичаени за телото. Ова изразува заштитна функција протеини.
Протеините служат и како еден од изворите на енергија во клетката, т.е. изврши енергетска функција. Кога 1 g протеин целосно се разградува, се ослободува 17,6 kJ енергија.
Јаглехидрати.Јаглехидратите или сахаридите се органски материи со општа формула C n (H 2 O) m.
Јаглехидратите се поделени на едноставни и сложени. Едноставните јаглехидрати се моносахариди. Во зависност од бројот на јаглеродни атоми во молекулата, моносахаридите се нарекуваат триози, тетрози, пентози (рибоза и деоксирибоза), хексози (гликоза, галактоза).
Сложените јаглехидрати формирани од многу моносахариди се нарекуваат полисахариди.
Јаглехидратите извршуваат две главни функции: градба(хитин) и енергија(скробот кај растенијата и гликогенот кај животните е енергетска резерва). Јаглехидратите се главниот извор на енергија во клетката. При оксидација на 1 g јаглени хидрати се ослободува 17,6 kJ енергија.
Липиди.Липидите, или мастите, се комбинација на масни киселини со висока молекуларна тежина и трихидричен алкохол глицерол. Мастите не се раствораат во вода - тие се хидрофобни. Клетките секогаш содржат други супстанции слични на масти - липоиди.
Една од главните функции на мастите е енергија. При разградување на 1 g маснотии се ослободуваат 38,9 kJ енергија. Содржината на маснотии во клетката е 5-15% од масата на сувата материја.
Липидите и липоидите вршат и градежна функција: Тие се дел од клеточните мембрани. Поради лошата топлинска спроводливост, маснотиите можат да ја извршуваат функцијата топлински изолатор. Формирањето на некои липоиди претходи на синтезата на голем број хормони. Следствено, овие супстанции исто така имаат функција регулирање на метаболичките процеси.
Нуклеински киселини.Нуклеик (од лат. јадро- јадро) киселини - сложени органски соединенија. Тие се состојат од јаглерод, водород, кислород, азот и фосфор.
Постојат два вида нуклеински киселини - ДНК и РНК. Тие можат да се најдат и во јадрото и во цитоплазмата и нејзините органели.
ДНК е деоксирибонуклеинска киселина. Тоа е биолошки полимер кој се состои од два полинуклеотидни синџири поврзани еден со друг. Мономерите - нуклеотидите кои го сочинуваат секој од синџирите на ДНК - се сложени органски соединенија. ДНК се состои од четири азотни бази: деривати пурините- аденин (А) и гванин (G) и деривати пиримидини -цитозин (C) и тимин (T), пентаатомски пентозен шеќер - деоксирибоза,како и остатокот фосфорна киселина (сл. 2).
Во секој синџир, нуклеотидите се поврзани едни со други со ковалентни врски: деоксирибозата на еден нуклеотид е поврзана со остаток на фосфорна киселина од следниот нуклеотид. Двата синџири се комбинирани во една молекула со водородни врски кои се појавуваат помеѓу азотни бази кои ги сочинуваат нуклеотидите кои се формираат различни кола. Просторната конфигурација на азотни бази е различна и бројот на такви врски помеѓу различни азотни бази не е ист. Како резултат на тоа, тие можат да се поврзат само во парови: азотниот базен аденин (A) на еден полинуклеотиден синџир е секогаш поврзан со две водородни врски со тимин (T) од другиот синџир, а гванин (G) е поврзан со три водородни врски. со азотна база цитозин (C) од спротивните полинуклеотидни синџири. Оваа способност за селективно комбинирање на нуклеотиди, што резултира со формирање на парови A-T и G-C, се нарекува комплементарност(сл. 15). Ако е позната низата на бази во еден синџир (на пример, T-C-A-T-G), тогаш благодарение на принципот на комплементарност (комплементарност), ќе стане позната и спротивната низа на бази (A-G-T-A-C).
Сл.2 Пресек на молекула на ДНК. Комплементарно поврзување на нуклеотиди од различни синџири.
Нуклеотидните синџири формираат десничарски обемни спирали со 10 бази во секој свиок. Редоследот на поврзување на нуклеотидите во едниот синџир е спротивен на оној во другиот, т.е. нишките што сочинуваат една молекула на ДНК се повеќенасочни , или антипаралелно : низата интернуклеотидни врски во два синџири е насочена во спротивни страни: 5" -3" и 3" -5". Шеќерно-фосфатните групи на нуклеотиди се однадвор, а азотните бази се внатре. Синџири се извртени релативно едни на други, како и наоколу заедничка оска, формираат двојна спирала. Оваа структура на молекулата се одржува главно со водородни врски (сл. 3).
Секундарна структураДНК за прв пат беше воспоставена од американскиот биолог Џ. Вотсон и англискиот физичар Ф. Крик.
Сл. 3 Дијаграм на структурата на ДНК двојна спирала: А- рамнински модел, шеќерно-фосфатниот скелет е означен со задебелена линија; Б -волуметриски модел
Кога ДНК се комбинира со одредени протеини (хистони), се зголемува степенот на спирала на молекулата - се појавува суперхеликс на ДНК, чија дебелина значително се зголемува, а должината се намалува (сл. 4). Единицата за набивање на молекулата на ДНК е нуклеозомот. , чија основа се 8 хистонски молекули, по 2 од секој тип (H2A, H2B, NZ и H4). Површините на овие протеински молекули носат позитивни полнежии формира рамка околу која негативно наелектризираната молекула на ДНК може да се извитка. Секој нуклеозом содржи од 146 до 200 базни парови. Петтиот тип на хистон - H1 - се поврзува со делови од ДНК кои поврзуваат еден нуклеозом со друг.Таквата ДНК се нарекува линеарна или поврзувачка - поврзувачка . Нуклео
сомите се наоѓаат по должината на ДНК на одредено растојание, кое варира во зависност од видот на клетката - од 20 до 50 nm. Ова создава структура слична на зрно, каде што секое зрно е нуклеозом.
Ориз. 4 Шема на формирање на суперхеликс на ДНК.
Линеарна ДНК
Нуклеозомите и поврзувачката ДНК, пак, се спакувани во фибрили, кои формираат јамки во хромозомот. Повеќе високи нивоахеликализацијата може значително да ја намали должината на молекулата на ДНК. Доволно е да се каже дека вкупната должина на молекулите на ДНК што ги сочинуваат човечките хромозоми е 1,74 m; тие се наоѓаат во клетки со дијаметар од 5-7 микрони. Таквата молекула, внимателно „спакувана“ со протеини, може да се забележи во светлосен микроскоп за време на клеточната делба во форма на добро обоено издолжено тело -x Ромозоми.
РНК- рибонуклеинска киселина.РНК како и ДНК , е полимер чии мономери се нуклеотиди блиски до нуклеотидите на ДНК. Азотните бази на три нуклеотиди се исти како оние што ја сочинуваат ДНК (аденин, гванин, цитозин), четвртата база е урацил(U) е присутен само во молекулата на РНК (наместо тимин). Нуклеотидите на РНК се разликуваат од нуклеотидите на ДНК по структурата на јаглехидратите што ги содржат: тие вклучуваат друга пентоза - рибоза(наместо дезо-ксирибоза). Во синџир, РНК нуклеотидите се поврзани поради формирањето на ковалентни врски помеѓу рибозата на едниот нуклеотид и остатокот од фосфорната киселина од другиот.
Врз основа на нивната структура, се разликуваат двоверижна и едноверижна РНК. Двоверижна РНК складира генетски информации во голем број вируси, т.е. Тие ги извршуваат функциите на хромозомите. Едноверижни mRNA носат информации за низата на амино киселини во протеините (т.е. за структурата на протеините) од хромозомите до местото на нивната синтеза и се вклучени во синтезата на протеините.
 |
Сл. 5 Шема на структурата на tRNA: A, B, C, D - области на комплементарна врска во една молекула на РНК; Д- место (активен центар) на поврзување со аминокиселина; Е- место (активен центар) на комплементарна врска со молекулата и РНК (антикодон)
Постојат неколку видови на едноверижна РНК. Нивните имиња се одредуваат според нивната функција или локација во ќелијата. Поголемиот дел од РНК во цитоплазмата (до 80 - 90%) е рибозомална РНК (рРНК), содржана во рибозомите. Молекулите на rRNA се релативно мали и се состојат од 3 - 5 илјади нуклеотиди. Друг тип на РНК е гласник РНК (mRNA), која носи информации за низата на амино киселини во протеините кои мора да се синтетизираат во рибозоми. Големините на овие РНК зависат од должината на делот на ДНК на кој се синтетизираат. Молекулите и РНК може да се состојат од 300 - 30.000 нуклеотиди. Трансферните РНК (тРНК) вклучуваат 76 - 85 нуклеотиди (сл.) и извршуваат неколку функции. Тие доставуваат аминокиселини до местото на синтеза на протеини и вршат прецизна ориентација на аминокиселината (според принципот на комплементарност) на рибозомот. tRNA имаат два активни центри, од кои едниот се поврзува со специфична амино киселина, а другиот, кој се состои од три нуклеотиди, служи за комплементарна врска со молекулата на mRNA. Оваа област се нарекува антикодон.
Околу 60 елементи од периодниот систем на Менделеев, кои се наоѓаат и во нежива природа, се пронајдени во клетките. Ова е еден од доказите за заедништвото на живата и неживата природа. Во живите организми, најзастапени се водородот, кислородот, јаглеродот и азот, кои сочинуваат околу 98% од масата на клетките. Ова се должи на чудните хемиски својства на водородот, кислородот, јаглеродот и азот, како резултат на што тие се покажаа најпогодни за формирање на молекули кои вршат биолошки функции. Овие четири елементи се способни да формираат многу силни ковалентни врски со спарување на електрони кои припаѓаат на два атома. Ковалентно поврзаните јаглеродни атоми можат да формираат рамки на безброј различни органски молекули. Бидејќи јаглеродните атоми лесно формираат ковалентни врски со кислород, водород, азот и сулфур, органските молекули постигнуваат исклучителна сложеност и структурна разновидност.
Покрај четирите главни елементи во ќелијата во забележителни количини (10 с
и 100 с
фракции од процент) содржат железо, калиум, натриум, калциум, магнезиум, хлор, фосфор и сулфур. Сите други елементи (цинк, бакар, јод, флуор, кобалт, манган итн.) се наоѓаат во клетката во многу мали количини и затоа се нарекуваат елементи во трагови.
Хемиските елементи се дел од неоргански и органски соединенија. Неоргански соединенија вклучуваат вода, минерални соли, јаглерод диоксид, киселини и бази. Органски соединенија се протеини, нуклеински киселини, јаглени хидрати, масти (липиди) и липоиди. Освен кислород, водород, јаглерод и азот, тие можат да содржат и други елементи. Некои протеини содржат сулфур. Фосфорот е составен дел на нуклеинските киселини. Молекулата на хемоглобинот вклучува железо, магнезиумот е вклучен во изградбата на молекулата на хлорофилот. Микроелементите, и покрај нивната исклучително мала содржина во живите организми, играат важна улога во животните процеси. Јодот е дел од тироиден хормон - тироксин, кобалтот е дел од витаминот Б 12
Хормонот на островскиот дел на панкреасот - инсулин - содржи цинк. Кај некои риби, бакарот го зазема местото на железото во молекулите на пигментот што го носи кислородот.
Други статии:
Монофилетичко потекло на човештвото: теории за полицентризам и моноцентризам
Во историјата на антропологијата, прашањето дали сите човечки раси потекнуваат од еден заеднички корен или од неколку различни корени, беше ставен на различни начини: во текот на 18 и до средината на 19 век. – во рамнината на систематиката, почнувајќи од второто...
Природни фактори на формирање на раса
Која е улогата природни факториформирање на трка? Експертите ги споредија географските варијации на одредени карактеристики со климатски карактеристики. Како резултат на тоа, добиени се убедливи позитивни корелации помеѓу ширината на носот и просечната ...
Најдобар
Најмалата жаба е црноградната жаба (Bufo taitanus beiranus), која се наоѓа во Африка. Најголемиот примерок беше 24 mm во должина. „Најмалата жаба“ Најмалата жаба, а воедно и најмалиот водоземец е кубанското џуџе...