Biolojia - vitu vya isokaboni vinavyounda seli. Ni vipengele gani vya kemikali vinavyounda seli? Jukumu na kazi za vipengele vya kemikali vinavyounda seli

Kiini: muundo wa kemikali, muundo, kazi za organelles.

Muundo wa kemikali ya seli. Macro- na microelements. Uhusiano kati ya muundo na kazi za isokaboni na jambo la kikaboni(protini, asidi ya nucleic, wanga, lipids, ATP) zinazounda seli. Jukumu vitu vya kemikali katika seli na mwili wa mwanadamu.

Viumbe hai huundwa na seli. Seli za viumbe tofauti zina sawa muundo wa kemikali. Jedwali la 1 linaonyesha vipengele kuu vya kemikali vinavyopatikana katika seli za viumbe hai.

Jedwali 1. Yaliyomo vipengele vya kemikali katika ngome

Kipengele Kiasi,% Kipengele Kiasi,%
Oksijeni 65-75 Calcium 0,04-2,00
Kaboni 15-18 Magnesiamu 0,02-0,03
Haidrojeni 8-10 Sodiamu 0,02-0,03
Naitrojeni 1,5-3,0 Chuma 0,01-0,015
Fosforasi 0,2-1,0 Zinki 0,0003
Potasiamu 0,15-0,4 Shaba 0,0002
Sulfuri 0,15-0,2 Iodini 0,0001
Klorini 0,05-0,10 Fluorini 0,0001

Kundi la kwanza ni pamoja na oksijeni, kaboni, hidrojeni na nitrojeni. Wanachukua karibu 98% ya jumla ya muundo wa seli.

Kundi la pili ni pamoja na potasiamu, sodiamu, kalsiamu, sulfuri, fosforasi, magnesiamu, chuma, klorini. Maudhui yao katika seli ni sehemu ya kumi na mia ya asilimia. Vipengele vya vikundi hivi viwili vimeainishwa kama macronutrients(kutoka Kigiriki jumla- kubwa).

Vipengele vilivyobaki, vinavyowakilishwa katika seli kwa mia na maelfu ya asilimia, vimejumuishwa katika kundi la tatu. Hii microelements(kutoka Kigiriki ndogo- ndogo).

Hakuna vipengele vya kipekee vya asili hai vilivyopatikana kwenye seli. Vipengele vyote vya kemikali vilivyoorodheshwa pia ni sehemu ya asili isiyo hai. Hii inaonyesha umoja wa asili hai na isiyo hai.

Upungufu wa kipengele chochote unaweza kusababisha ugonjwa na hata kifo cha mwili, kwa kuwa kila kipengele kina jukumu maalum. Macroelements ya kundi la kwanza hufanya msingi wa biopolymers - protini, wanga, asidi ya nucleic, pamoja na lipids, bila ambayo maisha haiwezekani. Sulfuri ni sehemu ya protini fulani, fosforasi ni sehemu ya asidi ya nucleic, chuma ni sehemu ya hemoglobini, na magnesiamu ni sehemu ya klorofili. Kalsiamu inacheza jukumu muhimu katika kimetaboliki.

Baadhi ya vipengele vya kemikali vilivyomo kwenye seli ni sehemu ya vitu vya isokaboni - chumvi za madini na maji.

Chumvi za madini hupatikana kwenye seli, kama sheria, katika mfumo wa cations (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) na anions (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO. 3), uwiano ambao huamua asidi ya mazingira, ambayo ni muhimu kwa maisha ya seli.

(Katika seli nyingi, mazingira ni ya alkali kidogo na pH yake karibu haibadilika, kwani uwiano fulani wa cations na anions huhifadhiwa ndani yake kila wakati.)

Ya vitu isokaboni katika asili hai, ina jukumu kubwa maji.

Bila maji, maisha haiwezekani. Hufanya mkusanyiko mkubwa wa seli nyingi. Maji mengi yamo kwenye seli za ubongo na viinitete vya binadamu: zaidi ya 80% ya maji; katika seli za tishu za adipose - tu 40.% Kwa uzee, maudhui ya maji katika seli hupungua. Mtu ambaye amepoteza 20% ya maji hufa.

Mali ya kipekee ya maji huamua jukumu lake katika mwili. Inashiriki katika thermoregulation, ambayo husababishwa na uwezo mkubwa wa joto wa maji - matumizi kiasi kikubwa nishati inapokanzwa. Ni nini huamua uwezo wa juu wa joto la maji?

Katika molekuli ya maji, atomi ya oksijeni inaunganishwa kwa atomi mbili za hidrojeni. Molekuli ya maji ni polar kwa sababu atomi ya oksijeni ni sehemu malipo hasi, na kila moja ya atomi mbili za hidrojeni inayo

Kwa kiasi malipo chanya. Kifungo cha hidrojeni huundwa kati ya atomi ya oksijeni ya molekuli moja ya maji na atomi ya hidrojeni ya molekuli nyingine. Vifungo vya hidrojeni hutoa uhusiano idadi kubwa molekuli za maji. Wakati maji yanapokanzwa, sehemu kubwa ya nishati hutumiwa kwa kuvunja vifungo vya hidrojeni, ambayo huamua uwezo wake wa juu wa joto.

Maji - kutengenezea vizuri. Kutokana na polarity yao, molekuli zake huingiliana na ions chaji chanya na hasi, na hivyo kukuza kufutwa kwa dutu hii. Kuhusiana na maji, vitu vyote vya seli vinagawanywa katika hydrophilic na hydrophobic.

Haidrofili(kutoka Kigiriki haidrojeni- maji na filamu- upendo) huitwa vitu ambavyo huyeyuka ndani ya maji. Hizi ni pamoja na misombo ya ionic (kwa mfano, chumvi) na misombo isiyo ya ionic (kwa mfano, sukari).

Haidrophobic(kutoka Kigiriki haidrojeni- maji na Phobos- hofu) ni vitu ambavyo haviwezi kuyeyuka katika maji. Hizi ni pamoja na, kwa mfano, lipids.

Maji hucheza jukumu kubwa katika athari za kemikali zinazotokea kwenye seli ndani ufumbuzi wa maji. Inafuta bidhaa za kimetaboliki ambazo mwili hauhitaji na hivyo kukuza uondoaji wao kutoka kwa mwili. Maudhui mazuri maji katika ngome hutoa elasticity. Maji huchochea harakati vitu mbalimbali ndani ya seli au kutoka seli hadi seli.

Miili ya asili hai na isiyo hai inajumuisha vipengele sawa vya kemikali. Viumbe hai vina vitu vya isokaboni - maji na chumvi za madini. Kazi nyingi muhimu za maji katika seli imedhamiriwa na sifa za molekuli zake: polarity yao, uwezo wa kuunda. vifungo vya hidrojeni.

VIPENGELE VISIVYO VYA KIINI

Aina nyingine ya uainishaji wa vipengele katika seli:

Macroelements ni pamoja na oksijeni, kaboni, hidrojeni, fosforasi, potasiamu, sulfuri, klorini, kalsiamu, magnesiamu, sodiamu, chuma.
Microelements ni pamoja na manganese, shaba, zinki, iodini, fluorine.
Ultramicroelements ni pamoja na fedha, dhahabu, bromini, na selenium.

VIPENGELE YALIYOMO MWILINI (%) UMUHIMU WA KIBIOLOJIA
Macronutrients:
O.C.H.N. O - 62%, C - 20%,
H - 10%, N - 3%		 Ina vitu vyote vya kikaboni katika seli, maji
Fosforasi R 1,0 Ni sehemu ya asidi ya nucleic, ATP (hutengeneza vifungo vya juu-nishati), vimeng'enya, tishu za mfupa na enamel ya jino.
Calcium Ca +2 2,5 Katika mimea ni sehemu ya membrane ya seli, kwa wanyama - katika muundo wa mifupa na meno, huamsha kuganda kwa damu.
Vipengele vidogo: 1-0,01
Sulfuri S 0,25 Ina protini, vitamini na enzymes
Potasiamu K+ 0,25 Huamua utekelezaji msukumo wa neva; activator ya enzyme usanisi wa protini, michakato ya photosynthesis, ukuaji wa mimea
Klorini CI - 0,2 Ni sehemu juisi ya tumbo kama ya asidi hidrokloriki, huamsha vimeng'enya
Sodiamu Na+ 0,1 Inahakikisha upitishaji wa msukumo wa neva, inadumisha shinikizo la osmotic kwenye seli, huchochea usanisi wa homoni.
Magnesiamu Mg +2 0,07 Sehemu ya molekuli ya klorofili, inayopatikana kwenye mifupa na meno, huamsha usanisi wa DNA na kimetaboliki ya nishati.
Iodini I - 0,1 Sehemu ya homoni tezi ya tezi thyroxine, huathiri kimetaboliki
Chuma Fe+3 0,01 Ni sehemu ya hemoglobin, myoglobin, lenzi na koni ya jicho, activator ya enzyme, na inahusika katika muundo wa chlorophyll. Hutoa usafiri wa oksijeni kwa tishu na viungo
Ultramicroelements: chini ya 0.01, fuatilia kiasi
Shaba Si +2 Inashiriki katika michakato ya hematopoiesis, photosynthesis, huchochea michakato ya oksidi ya intracellular.
Manganese Mn Huongeza uzalishaji wa mmea, huamsha mchakato wa photosynthesis, huathiri michakato ya hematopoietic
Bor V Huathiri michakato ya ukuaji mimea
Fluorini F Ni sehemu ya enamel ya meno; ikiwa kuna upungufu, caries inakua; ikiwa kuna ziada, fluorosis inakua.
Dawa:
N 2 0 60-98 Hutengeneza mazingira ya ndani kiumbe, hushiriki katika michakato ya hidrolisisi, hutengeneza seli. Kimumunyisho cha Universal, kichocheo, mshiriki athari za kemikali

VIUNGO VYA KIUNGO VYA SELI

VITU MUUNDO NA MALI KAZI
Lipids
Esta za juu zaidi asidi ya mafuta na glycerin. Muundo wa phospholipids pia ni pamoja na mabaki H 3 PO4. Zina sifa za haidrofobi au haidrofili-haidrofobi na nguvu ya juu ya nishati.

Ujenzi- huunda safu ya bilipid ya utando wote.

Nishati.

Kidhibiti joto.

Kinga.

Homoni(corticosteroids, homoni za ngono).

Vipengele vitamini D, E. Chanzo cha maji mwilini Hifadhi kirutubisho
Wanga

Monosaccharides:

glucose,

fructose,

ribose,

deoxyribose

 Mumunyifu sana katika maji Nishati

Disaccharides:

sucrose,

maltose (sukari ya malt)

 Mumunyifu katika maji Vipengele vya DNA, RNA, ATP

Polysaccharides:

wanga,

glycogen,

selulosi

 Mumunyifu hafifu au mumunyifu katika maji Virutubisho vya ziada. Ujenzi - shell ya seli ya mimea
Squirrels Polima. Monomers - 20 amino asidi. Enzymes ni biocatalysts.
Muundo wa I ni mlolongo wa asidi ya amino katika mnyororo wa polipeptidi. Bondi - peptidi - CO-NH- Ujenzi - ni sehemu ya miundo ya membrane, ribosomes.
II muundo - a-helix, dhamana - hidrojeni Motor (protini za misuli ya contractile).
III muundo - usanidi wa anga a-spirals (globule). Vifungo - ionic, covalent, hydrophobic, hidrojeni Usafiri (hemoglobin). Kinga (kingamwili). Kidhibiti (homoni, insulini)
Muundo wa IV sio tabia ya protini zote. Kuunganishwa kwa minyororo kadhaa ya polipeptidi kwenye muundo mkuu mmoja. Huyeyushwa vibaya katika maji. Kitendo cha joto la juu asidi iliyokolea na alkali, chumvi za metali nzito husababisha denaturation
Asidi za nyuklia: Biopolima. Imeundwa na nyukleotidi
DNA ni asidi ya deoksiribonucleic. Muundo wa nyukleotidi: deoxyribose, besi za nitrojeni - adenine, guanini, cytosine, thymine, mabaki ya asidi ya fosforasi - H 3 PO 4.
Kukamilishana kwa besi za nitrojeni A = T, G = C. Helix mbili. Mwenye uwezo wa kujiongeza maradufu		 Wanaunda chromosomes. Uhifadhi na uhamisho habari za urithi, kanuni za maumbile. Biosynthesis ya RNA na protini. Husimba muundo msingi wa protini. Imejumuishwa kwenye kiini, mitochondria, plastids
RNA ni asidi ya ribonucleic. Muundo wa Nucleotidi: ribosi, besi za nitrojeni - adenine, guanini, cytosine, uracil, mabaki ya H 3 PO 4. Kukamilishana kwa besi za nitrojeni A = U, G = C. Mlolongo mmoja
Mjumbe RNA Uhamisho wa habari kuhusu muundo wa msingi wa protini, hushiriki katika biosynthesis ya protini
RNA ya Ribosomal Hujenga mwili wa ribosome
Kuhamisha RNA Husimba na kusafirisha amino asidi kwenye tovuti ya usanisi wa protini - ribosomes
RNA ya virusi na DNA Vifaa vya maumbile ya virusi

Muundo wa protini


Vimeng'enya.

Kazi muhimu zaidi ya protini ni kichocheo. Molekuli za protini, kuongeza kiwango cha athari za kemikali katika seli kwa maagizo kadhaa ya ukubwa huitwa vimeng'enya. Hakuna mchakato mmoja wa biochemical katika mwili hutokea bila ushiriki wa enzymes.

Hivi sasa, zaidi ya enzymes 2000 zimegunduliwa. Ufanisi wao ni mara nyingi zaidi kuliko ule wa vichocheo vya isokaboni kutumika katika uzalishaji. Kwa hivyo, 1 mg ya chuma katika enzyme ya catalase inachukua nafasi ya tani 10 za chuma cha isokaboni. Catalase huongeza kiwango cha mtengano wa peroxide ya hidrojeni (H 2 O 2) kwa mara 10 11. Enzyme ambayo huchochea mmenyuko wa malezi asidi ya kaboni(CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3), huharakisha majibu kwa mara 10 7.

Sifa muhimu ya enzymes ni maalum ya hatua yao; kila enzyme huchochea moja tu au kikundi kidogo cha athari sawa.

Dutu ambayo enzyme hufanya kazi inaitwa substrate. Miundo ya enzyme na molekuli za substrate lazima zifanane kabisa. Hii inaelezea maalum ya hatua ya enzymes. Wakati substrate imejumuishwa na enzyme, muundo wa anga wa enzyme hubadilika.

Mlolongo wa mwingiliano kati ya kimeng'enya na substrate inaweza kuonyeshwa kwa mpangilio:

Substrate+Enzyme - Mchanganyiko wa Enzyme-substrate - Enzyme+Bidhaa.

Mchoro unaonyesha kwamba substrate inachanganya na enzyme kuunda tata ya enzyme-substrate. Katika kesi hii, substrate inabadilishwa kuwa dutu mpya - bidhaa. Katika hatua ya mwisho, enzyme hutolewa kutoka kwa bidhaa na inaingiliana tena na molekuli nyingine ya substrate.

Enzymes hufanya kazi wakati tu joto fulani, mkusanyiko wa vitu, asidi ya mazingira. Kubadilisha hali husababisha mabadiliko katika muundo wa juu na wa quaternary wa molekuli ya protini, na, kwa hiyo, kwa ukandamizaji wa shughuli za enzyme. Je, hii hutokeaje? Sehemu fulani tu ya molekuli ya enzyme, inayoitwa kituo cha kazi. Kituo kinachofanya kazi kina mabaki 3 hadi 12 ya asidi ya amino na huundwa kama matokeo ya kupindana kwa mnyororo wa polipeptidi.

Imeathiriwa mambo mbalimbali muundo wa molekuli ya enzyme hubadilika. Katika kesi hii, usanidi wa anga wa kituo cha kazi huvunjika, na enzyme inapoteza shughuli zake.

Enzymes ni protini zinazofanya kazi kama vichocheo vya kibiolojia. Shukrani kwa enzymes, kiwango cha athari za kemikali katika seli huongezeka kwa amri kadhaa za ukubwa. Mali muhimu enzymes - maalum ya hatua chini ya hali fulani.

Asidi za nyuklia.

Asidi za nyuklia ziligunduliwa katika nusu ya pili ya karne ya 19. Mwanabiolojia wa Uswizi F. Miescher, ambaye alitenga dutu kutoka kwa viini vya seli kwa maudhui ya juu nitrojeni na fosforasi na kuiita "nuclein" (kutoka lat. msingi- msingi).

Asidi za nyuklia huhifadhi taarifa za urithi kuhusu muundo na utendaji kazi wa kila seli na viumbe hai vyote duniani. Kuna aina mbili za asidi nucleic - DNA (deoxyribonucleic acid) na RNA (ribonucleic acid). Asidi za nyuklia, kama protini, ni spishi maalum, ambayo ni, viumbe vya kila spishi vina aina yao ya DNA. Ili kujua sababu za aina maalum, fikiria muundo wa asidi ya nucleic.

Molekuli za asidi ya nyuklia ni minyororo mirefu sana inayojumuisha mamia na hata mamilioni ya nyukleotidi. Asidi yoyote ya nucleic ina aina nne tu za nucleotides. Kazi za molekuli za asidi ya nucleic hutegemea muundo wao, nyukleotidi zilizomo, idadi yao katika mlolongo na mlolongo wa kiwanja katika molekuli.

Kila nyukleotidi ina vipengele vitatu: msingi wa nitrojeni, kabohaidreti na asidi ya fosforasi. Kila nukleotidi ya DNA ina moja ya aina nne za besi za nitrojeni (adenine - A, thymine - T, guanini - G au cytosine - C), pamoja na deoxyribose ya wanga na mabaki ya asidi ya fosforasi.

Kwa hivyo, nyukleotidi za DNA hutofautiana tu katika aina ya msingi wa nitrojeni.

Molekuli ya DNA inajumuisha aina kubwa nyukleotidi zilizounganishwa katika mlolongo katika mlolongo fulani. Kila aina ya molekuli ya DNA ina idadi yake na mlolongo wa nyukleotidi.

Molekuli za DNA ni ndefu sana. Kwa mfano, ili kuandika mfuatano wa nyukleotidi katika molekuli za DNA kutoka kwa chembe moja ya binadamu (kromosomu 46) katika herufi kungehitaji kitabu chenye kurasa 820,000 hivi. Kubadilisha aina nne za nyukleotidi zinaweza kuunda seti isiyo na mwisho lahaja za molekuli za DNA. Vipengele hivi vya kimuundo vya molekuli za DNA huwawezesha kuhifadhi kiasi kikubwa cha habari kuhusu sifa zote za viumbe.

Mnamo 1953 Mwanabiolojia wa Marekani J. Watson na Mwanafizikia wa Kiingereza F. Crick aliunda kielelezo cha muundo wa molekuli ya DNA. Wanasayansi wamegundua kwamba kila molekuli ya DNA ina minyororo miwili iliyounganishwa na kusokota kwa ond. Anaonekana kama helix mbili. Katika kila mlolongo, aina nne za nyukleotidi hubadilishana katika mlolongo maalum.

Muundo wa nyukleotidi wa DNA hutofautiana kati ya aina tofauti bakteria, kuvu, mimea, wanyama. Lakini haibadilika na umri na inategemea kidogo juu ya mabadiliko ya mazingira. Nucleotides zimeunganishwa, yaani, idadi ya nucleotides ya adenine katika molekuli yoyote ya DNA ni sawa na idadi ya nyukleotidi ya thymidine (A-T), na idadi ya nyukleotidi ya cytosine ni sawa na idadi ya nucleotides ya guanini (C-G). Hii ni kutokana na ukweli kwamba uunganisho wa minyororo miwili kwa kila mmoja katika molekuli ya DNA hutii kanuni fulani, yaani: adenine ya mnyororo mmoja daima huunganishwa na vifungo viwili vya hidrojeni tu na Thymine ya mnyororo mwingine, na guanini - kwa vifungo vitatu vya hidrojeni na cytosine, yaani, minyororo ya nucleotide ya molekuli moja ya DNA ni ya ziada, inayosaidiana.

Molekuli za asidi ya nyuklia - DNA na RNA - zinaundwa na nyukleotidi. Nucleotidi za DNA ni pamoja na msingi wa nitrojeni (A, T, G, C), deoxyribose ya wanga na mabaki ya molekuli ya asidi ya fosforasi. Molekuli ya DNA ni helix mbili, yenye minyororo miwili iliyounganishwa na vifungo vya hidrojeni kulingana na kanuni ya kukamilishana. Kazi ya DNA ni kuhifadhi habari za urithi.

Seli za viumbe vyote zina molekuli za ATP - adenosine triphosphoric acid. ATP ni dutu ya seli ya ulimwengu wote, molekuli ambayo ina vifungo vyenye nishati. Molekuli ya ATP ni nyukleotidi moja ya kipekee, ambayo, kama nyukleotidi zingine, ina sehemu tatu: msingi wa nitrojeni - adenine, wanga - ribose, lakini badala ya moja ina mabaki matatu ya molekuli ya asidi ya fosforasi (Mchoro 12). Viunganisho vilivyoonyeshwa kwenye takwimu na ikoni ni tajiri kwa nishati na huitwa macroergic. Kila molekuli ya ATP ina vifungo viwili vya nishati ya juu.

Wakati dhamana ya juu ya nishati imevunjwa na molekuli moja ya asidi ya fosforasi huondolewa kwa msaada wa enzymes, 40 kJ / mol ya nishati hutolewa, na ATP inabadilishwa kuwa ADP - adenosine diphosphoric acid. Wakati molekuli nyingine ya asidi ya fosforasi inapoondolewa, mwingine 40 kJ / mol hutolewa; AMP huundwa - adenosine monophosphoric asidi. Matendo haya yanaweza kutenduliwa, yaani, AMP inaweza kubadilishwa kuwa ADP, ADP hadi ATP.

Molekuli za ATP hazivunjwa tu, bali pia zimeunganishwa, hivyo maudhui yao katika seli ni kiasi mara kwa mara. Umuhimu wa ATP katika maisha ya seli ni kubwa sana. Molekuli hizi huchukua jukumu kuu katika kimetaboliki ya nishati muhimu ili kuhakikisha uhai wa seli na kiumbe kwa ujumla.

Mchele. Mpango wa muundo wa ATP.
adenine -

Molekuli ya RNA kawaida ni mlolongo mmoja, unaojumuisha aina nne za nucleotides - A, U, G, C. Aina tatu kuu za RNA zinajulikana: mRNA, rRNA, tRNA. Yaliyomo katika molekuli za RNA kwenye seli sio mara kwa mara; hushiriki katika biosynthesis ya protini. ATP ni dutu ya nishati ya ulimwengu wote ya seli, ambayo ina vifungo vyenye nishati. ATP ina jukumu kuu katika kimetaboliki ya nishati ya seli. RNA na ATP hupatikana katika kiini na saitoplazimu ya seli.

Seli ni sehemu ya msingi ya kimuundo ya viumbe hai. Viumbe vyote vilivyo hai - wawe wanadamu, wanyama, mimea, kuvu au bakteria - vina seli kwenye msingi wao. Katika mwili wa mtu kuna nyingi ya seli hizi - mamia ya maelfu ya seli hufanya mwili wa mamalia na wanyama watambaao, lakini katika mwili wa mtu kuna wachache - bakteria nyingi zinajumuisha seli moja tu. Lakini idadi ya seli sio muhimu kama uwepo wao.

Imejulikana kwa muda mrefu kuwa seli zina mali yote ya viumbe hai: hupumua, kulisha, kuzaliana, kukabiliana na hali mpya, na hata kufa. Na, kama vitu vyote vilivyo hai, seli zina vitu vya kikaboni na isokaboni.

Zaidi zaidi, kwa sababu ni maji na, kwa kweli, sehemu kubwa zaidi Sehemu inayoitwa "vitu vya isokaboni vya seli" imetengwa kwa maji - hufanya 40-98% ya jumla ya kiasi cha seli.

Maji katika ngome hufanya mambo mengi kazi muhimu: inahakikisha elasticity ya seli, kasi ya athari za kemikali zinazofanyika ndani yake, harakati za vitu vinavyoingia katika kiini na kuondolewa kwao. Kwa kuongeza, vitu vingi hupasuka katika maji, inaweza kushiriki katika athari za kemikali, na ni maji ambayo yanawajibika kwa thermoregulation ya mwili mzima, kwani maji yana conductivity nzuri ya mafuta.

Mbali na maji, vitu vya isokaboni vya seli pia vinajumuisha nyingi madini, imegawanywa katika macroelements na microelements.

Macroelements ni pamoja na vitu kama vile chuma, nitrojeni, potasiamu, magnesiamu, sodiamu, sulfuri, kaboni, fosforasi, kalsiamu na wengine wengi.

Microelements ni, kwa sehemu kubwa, metali nzito, kama vile boroni, manganese, bromini, shaba, molybdenum, iodini na zinki.

Mwili pia una ultramicroelements, ikiwa ni pamoja na dhahabu, uranium, zebaki, radium, selenium na wengine.

Dutu zote za isokaboni za seli huchukua jukumu lao muhimu. Kwa hivyo, nitrojeni inahusika katika aina nyingi za misombo - protini na zisizo za protini, na huchangia kuundwa kwa vitamini, amino asidi, na rangi.

Calcium ni mpinzani wa potasiamu na hutumika kama gundi kwa seli za mimea.

Iron inahusika katika mchakato wa kupumua na ni sehemu ya molekuli za hemoglobin.

Copper inawajibika kwa malezi ya seli za damu, afya ya moyo na hamu nzuri ya kula.

Boroni inawajibika kwa mchakato wa ukuaji, haswa katika mimea.

Potasiamu inahakikisha mali ya colloidal ya cytoplasm, uundaji wa protini na kazi ya kawaida ya moyo.

Sodiamu pia inahakikisha rhythm sahihi ya shughuli za moyo.

Sulfuri inahusika katika uundaji wa baadhi ya asidi ya amino.

Fosforasi inahusika katika malezi ya idadi kubwa ya misombo muhimu, kama vile nyukleotidi, enzymes fulani, AMP, ATP, ADP.

Na tu jukumu la ultramicroelements bado haijulikani kabisa.

Lakini vitu vya isokaboni vya seli pekee havikuweza kuifanya kuwa kamili na hai. Jambo la kikaboni ni muhimu vile vile.

C ni pamoja na wanga, lipids, enzymes, rangi, vitamini na homoni.

Wanga hugawanywa katika monosaccharides, disaccharides, polysaccharides na oligosaccharides. Mono-di- na polysaccharides ndio chanzo kikuu cha nishati kwa seli na mwili, lakini oligosaccharides isiyoweza kuyeyuka huunganisha tishu zinazounganishwa na kulinda seli kutokana na ushawishi mbaya wa nje.

Lipids imegawanywa katika mafuta yenyewe na lipoids - vitu kama mafuta ambavyo huunda tabaka za Masi zilizoelekezwa.

Enzymes ni vichocheo vinavyoongeza kasi michakato ya biochemical katika viumbe. Kwa kuongeza, enzymes hupunguza kiasi kinachotumiwa kutoa reactivity molekuli ya nishati.

Vitamini ni muhimu ili kudhibiti oxidation ya amino asidi na wanga, pamoja na ukuaji kamili na maendeleo.

Homoni ni muhimu ili kudhibiti utendaji wa mwili.

Mchanganyiko wa kemikali wa seli za mimea na wanyama ni sawa sana, ambayo inaonyesha umoja wa asili yao. Zaidi ya vipengele 80 vya kemikali vimepatikana kwenye seli.

Vipengele vya kemikali vilivyopo kwenye seli vimegawanywa 3 makundi makubwa : macronutrients, mesoelements, microelements.

Macroelements ni pamoja na kaboni, oksijeni, hidrojeni na nitrojeni. Mesoelements- hii ni sulfuri, fosforasi, potasiamu, kalsiamu, chuma. Microelements - zinki, iodini, shaba, manganese na wengine.

Vipengele vya kemikali muhimu vya kibaolojia vya seli:

Naitrojeni -sehemu ya muundo protini na NK.

Haidrojeni- ni sehemu ya maji na misombo yote ya kibiolojia.

Magnesiamu- huamsha kazi ya enzymes nyingi; sehemu ya kimuundo ya klorofili.

Calcium- sehemu kuu ya mifupa na meno.

Chuma- imejumuishwa katika hemoglobin.

Iodini- ni sehemu ya homoni ya tezi.

Dutu za seli zimegawanywa katika kikaboni(protini, asidi nucleic, lipids, wanga, ATP) na isokaboni(maji na chumvi za madini).

Maji hufanya hadi 80% ya molekuli ya seli, inacheza jukumu muhimu:

maji katika seli ni kutengenezea

· husafirisha virutubisho;

· maji hutolewa kutoka kwa mwili vitu vyenye madhara;

· uwezo mkubwa wa joto wa maji;

· Uvukizi wa maji husaidia wanyama na mimea kuwa baridi.

· huipa seli elasticity.

Madini:

· kushiriki katika kudumisha homeostasis kwa kudhibiti mtiririko wa maji ndani ya seli;

· potasiamu na sodiamu huhakikisha uhamishaji wa dutu kwenye membrane na inahusika katika tukio na upitishaji wa msukumo wa neva.

· chumvi za madini, hasa fosfeti za kalsiamu na kabonati, hutoa ugumu kwa tishu za mfupa.

Tatua tatizo kwenye jenetiki ya damu ya binadamu

Protini, jukumu lao katika mwili

Protini- vitu vya kikaboni vinavyopatikana katika seli zote, ambazo zinajumuisha monomers.

Protini- uzito wa juu wa Masi polymer isiyo ya mara kwa mara.

Monoma ni amino asidi (20).

Amino asidi ina kundi la amino, kundi la carboxyl na radical. Asidi za amino zimeunganishwa kwa kila mmoja ili kuunda dhamana ya peptidi. Protini ni tofauti sana, kwa mfano, kuna zaidi ya milioni 10 katika mwili wa binadamu.

Tofauti ya protini inategemea:

1. mlolongo tofauti wa AKs

2. kulingana na ukubwa

3. kutoka kwa utungaji

Miundo ya protini

Muundo wa msingi wa protini - mlolongo wa asidi ya amino iliyounganishwa na kifungo cha peptidi (muundo wa mstari).

Muundo wa sekondari wa protini - muundo wa ond.

Muundo wa kiwango cha juu cha protini- globule (muundo wa glomerular).

Muundo wa protini ya Quaternary- lina globules kadhaa. Tabia ya hemoglobin na chlorophyll.

Tabia za protini

1. Kukamilishana: uwezo wa protini kutoshea dutu nyingine katika umbo kama ufunguo wa kufuli.

2. Denaturation: ukiukaji muundo wa asili protini (joto, asidi, chumvi, kuongeza vitu vingine, nk). Mifano ya denaturation: mabadiliko katika mali ya protini wakati wa kuchemsha mayai, uhamisho wa protini kutoka hali ya kioevu kuwa imara.

3. Renaturation - urejesho wa muundo wa protini ikiwa muundo wa msingi haujaharibiwa.

Kazi za protini

1. Ujenzi: uundaji wa membrane zote za seli

2. Kichocheo: protini ni vichocheo; kuongeza kasi ya athari za kemikali

3. Motor: actin na myosin ni sehemu ya nyuzi za misuli.

4. Usafiri: uhamisho wa vitu kwa tishu mbalimbali na viungo vya mwili (hemoglobin ni protini ambayo ni sehemu ya seli nyekundu za damu)

5. Kinga: antibodies, fibrinogen, thrombin - protini zinazohusika katika maendeleo ya kinga na kuchanganya damu;

6. Nishati: shiriki katika majibu ya kubadilishana plastiki ili kujenga protini mpya.

7. Udhibiti: jukumu la insulini ya homoni katika udhibiti wa sukari ya damu.

8. Uhifadhi: mkusanyiko wa protini katika mwili kama hifadhi ya protini virutubisho, kwa mfano katika mayai, maziwa, mbegu za mimea.

Hizi ni pamoja na maji na chumvi za madini.

Maji muhimu kwa utekelezaji wa michakato ya maisha katika seli. Maudhui yake ni 70-80% ya molekuli ya seli. Kazi kuu za maji:

    ni kutengenezea zima;

    ni mazingira ambayo athari za biochemical hutokea;

    inafafanua sifa za kisaikolojia seli (elasticity, kiasi);

    inashiriki katika athari za kemikali;

    huhifadhi usawa wa joto wa mwili kutokana na uwezo wa juu wa joto na conductivity ya mafuta;

    ndio njia kuu ya kusafirisha vitu.

Chumvi za madini sasa katika kiini kwa namna ya ions: cations K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+; anions – Cl -, HCO 3 -, H 2 PO 4 -.

3. Dutu za kikaboni za seli.

Misombo ya kikaboni ya seli inajumuisha vipengele vingi vya kurudia (monomers) na ni molekuli kubwa - polima. Hizi ni pamoja na protini, mafuta, wanga na asidi nucleic. Maudhui yao katika kiini: protini -10-20%; mafuta - 1-5%; wanga - 0.2-2.0%; asidi ya nucleic - 1-2%; uzito wa chini wa Masi dutu za kikaboni - 0.1-0.5%.

Squirrels - uzito mkubwa wa Masi (uzito wa juu wa Masi) vitu vya kikaboni. Sehemu ya kimuundo ya molekuli yao ni asidi ya amino. Asidi 20 za amino hushiriki katika uundaji wa protini. Molekuli ya kila protini ina amino asidi fulani tu katika mpangilio wa tabia ya protini hii. Asidi ya amino ina fomula ifuatayo:

H 2 N - CH - COOH

Utungaji wa amino asidi ni pamoja na NH 2 - kikundi cha amino na mali ya msingi; COOH - kikundi cha carboxyl na mali ya asidi; itikadi kali zinazotofautisha amino asidi kutoka kwa kila mmoja.

Kuna miundo ya protini ya msingi, ya sekondari, ya juu na ya quaternary. Asidi za amino zilizounganishwa kwa kila mmoja na vifungo vya peptidi huamua muundo wake wa msingi. Squirrels muundo wa msingi Kutumia vifungo vya hidrojeni, huunganishwa kwenye helix na kuunda muundo wa sekondari. Minyororo ya polypeptide, ikipotosha kwa njia fulani ndani ya muundo wa kompakt, huunda globule (mpira) - muundo wa juu wa protini. Protini nyingi zina muundo wa juu. Ikumbukwe kwamba amino asidi ni kazi tu juu ya uso wa globule. Protini zilizo na muundo wa globular huchanganyika na kuunda muundo wa quaternary (kwa mfano, hemoglobin). Wakati wazi joto la juu, asidi na mambo mengine, molekuli tata za protini huharibiwa - denaturation ya protini. Wakati hali inaboresha, protini iliyopunguzwa ina uwezo wa kurejesha muundo wake ikiwa muundo wake wa msingi hauharibiki. Utaratibu huu unaitwa urekebishaji upya.

Protini ni aina maalum: kila aina ya wanyama ina sifa ya seti ya protini maalum.

Kuna protini rahisi na ngumu. Rahisi hujumuisha tu asidi ya amino (kwa mfano, albamu, globulins, fibrinogen, myosin, nk). Protini ngumu, pamoja na asidi ya amino, pia ni pamoja na misombo mingine ya kikaboni, kwa mfano, mafuta na wanga (lipoproteins, glycoproteins, nk).

Protini hufanya kazi zifuatazo:

    enzymatic (kwa mfano, amylase ya enzyme huvunja wanga);

    miundo (kwa mfano, ni sehemu ya utando na organelles nyingine za seli);

    kipokezi (kwa mfano, protini ya rhodopsin inakuza maono bora);

    usafiri (kwa mfano, hemoglobin hubeba oksijeni au dioksidi kaboni);

    kinga (kwa mfano, protini za immunoglobulini zinahusika katika malezi ya kinga);

    motor (kwa mfano, actin na myosin wanahusika katika contraction ya nyuzi za misuli);

    homoni (kwa mfano, insulini hubadilisha glucose kuwa glycogen);

    nishati (wakati 1 g ya protini imevunjwa, 4.2 kcal ya nishati hutolewa).

Mafuta (lipids) - misombo ya glycerol ya pombe ya trihydric na asidi ya juu ya uzito wa Masi. Fomula ya kemikali mafuta:

CH 2 -O-C(O)-R¹

CH 2 -O-C(O)-R³, ambapo radicals inaweza kuwa tofauti.

Kazi za lipids kwenye seli:

    kimuundo (kushiriki katika ujenzi wa membrane ya seli);

    nishati (wakati 1 g ya mafuta huvunjika katika mwili, 9.2 kcal ya nishati hutolewa);

    kinga (hulinda kutokana na kupoteza joto, uharibifu wa mitambo);

    mafuta ni chanzo cha maji ya asili (pamoja na oxidation ya 10 g ya mafuta, 11 g ya maji hutolewa);

    udhibiti wa kimetaboliki.

Wanga - molekuli yao inaweza kuwakilishwa na formula ya jumla C n (H 2 O) n - kaboni na maji.

Wanga imegawanywa katika vikundi vitatu: monosaccharides (pamoja na molekuli moja ya sukari - glucose, fructose, nk), oligosaccharides (pamoja na mabaki ya monosaccharide 2 hadi 10: sucrose, lactose) na polysaccharides (misombo ya juu ya uzito wa Masi - glycogen, wanga, nk. )

Kazi za wanga:

    kutumika kama vipengele vya kuanzia kwa ajili ya ujenzi wa vitu mbalimbali vya kikaboni, kwa mfano, wakati wa photosynthesis - glucose;

    chanzo kikuu cha nishati kwa mwili; wakati wa mtengano wao kwa kutumia oksijeni, nishati zaidi hutolewa kuliko wakati wa oxidation ya mafuta;

    kinga (kwa mfano, kamasi iliyofichwa na tezi mbalimbali ina wanga nyingi; inalinda kuta za viungo vya mashimo (mirija ya bronchi, tumbo, matumbo) kutokana na uharibifu wa mitambo; kuwa na mali ya antiseptic);

    kazi za kimuundo na msaada: sehemu ya utando wa plasma.

Asidi za nyuklia ni biopolima zenye fosforasi. Hizi ni pamoja na asidi ya deoksiribonucleic (DNA) Na asidi ya ribonucleic (RNA)..

DNA - biopolymers kubwa zaidi, monoma yao ni nyukleotidi. Inajumuisha mabaki ya vitu vitatu: msingi wa nitrojeni, deoxyribose ya wanga na asidi ya fosforasi. Kuna nukleotidi 4 zinazojulikana zinazohusika katika uundaji wa molekuli ya DNA. Misingi miwili ya nitrojeni ni derivatives ya pyrimidine - thymine na cytosine. Adenine na guanini zimeainishwa kama derivatives ya purine.

Kulingana na muundo wa DNA uliopendekezwa na J. Watson na F. Crick (1953), molekuli ya DNA ina nyuzi mbili zinazozunguka kila mmoja.

Kamba mbili za molekuli zinashikiliwa pamoja na vifungo vya hidrojeni vinavyotokea kati yao. nyongeza misingi ya nitrojeni. Adenine ni nyongeza ya thymine, na guanini inakamilisha cytosine. DNA katika seli iko kwenye kiini, ambapo, pamoja na protini, huunda kromosomu. DNA pia hupatikana katika mitochondria na plastids, ambapo molekuli zao hupangwa katika pete. Kuu Kazi ya DNA- uhifadhi wa taarifa za urithi zilizomo katika mlolongo wa nyukleotidi zinazounda molekuli yake, na uhamisho wa habari hii kwa seli za binti.

Asidi ya Ribonucleic yenye nyuzi moja. Nucleotidi ya RNA inajumuisha besi moja ya nitrojeni (adenine, guanini, cytosine au uracil), ribose ya wanga na mabaki ya asidi ya fosforasi.

Kuna aina kadhaa za RNA.

RNA ya Ribosomal(r-RNA) pamoja na protini ni sehemu ya ribosomes. Ribosomes hufanya awali ya protini. Mjumbe RNA(i-RNA) hubeba taarifa kuhusu usanisi wa protini kutoka kwenye kiini hadi kwenye saitoplazimu. Kuhamisha RNA(tRNA) iko kwenye cytoplasm; huambatanisha amino asidi fulani yenyewe na kuzipeleka kwa ribosomu, mahali pa usanisi wa protini.

RNA hupatikana katika nucleolus, cytoplasm, ribosomes, mitochondria na plastids. Kuna aina nyingine ya RNA katika asili - virusi. Katika virusi vingine, hufanya kazi ya kuhifadhi na kusambaza habari za urithi. Katika virusi vingine, kazi hii inafanywa na DNA ya virusi.

Adenosine triphosphoric acid (ATP) ni nyukleotidi maalum inayoundwa na adenini ya msingi ya nitrojeni, ribosi ya wanga na mabaki matatu ya asidi ya fosforasi.

ATP ni chanzo cha jumla cha nishati muhimu kwa michakato ya kibiolojia inayotokea kwenye seli. Molekuli ya ATP haina msimamo sana na ina uwezo wa kugawanya molekuli moja au mbili za fosfeti, ikitoa kiasi kikubwa cha nishati. Nishati hii hutumiwa ili kuhakikisha kazi zote muhimu za seli - biosynthesis, harakati, kizazi cha msukumo wa umeme, nk Vifungo katika molekuli ya ATP huitwa macroergic. Mgawanyiko wa phosphate kutoka kwa molekuli ya ATP unaambatana na kutolewa kwa 40 kJ ya nishati. Mchanganyiko wa ATP hutokea katika mitochondria.

Muundo wa chembe hai ni pamoja na vitu sawa vya kemikali ambavyo ni sehemu ya asili isiyo hai. Ya vipengele 104 meza ya mara kwa mara D.I. Mendeleev alipata 60 kwenye seli.

Wamegawanywa katika vikundi vitatu:

  1. mambo kuu ni oksijeni, kaboni, hidrojeni na nitrojeni (98% ya muundo wa seli);
  2. vipengele vinavyojumuisha sehemu ya kumi na mia ya asilimia - potasiamu, fosforasi, sulfuri, magnesiamu, chuma, klorini, kalsiamu, sodiamu (kwa jumla 1.9%);
  3. vipengele vingine vyote vilivyopo kwa kiasi kidogo zaidi ni microelements.

Muundo wa molekuli ya seli ni ngumu na tofauti. Misombo ya mtu binafsi - maji na chumvi za madini - pia hupatikana ndani asili isiyo hai; wengine - misombo ya kikaboni: wanga, mafuta, protini, asidi nucleic, nk - ni tabia tu ya viumbe hai.

VITU VYA INORGANIC

Maji hufanya karibu 80% ya wingi wa seli; katika seli za vijana zinazokua haraka - hadi 95%, katika seli za zamani - 60%.

Jukumu la maji katika seli ni kubwa.

Ni kati kuu na kutengenezea, inashiriki katika athari nyingi za kemikali, harakati za dutu, thermoregulation, malezi. miundo ya seli, huamua kiasi na elasticity ya seli. Dutu nyingi huingia na kutoka kwa mwili katika suluhisho la maji. Jukumu la kibaolojia maji imedhamiriwa na upekee wa muundo wake: polarity ya molekuli zake na uwezo wa kuunda vifungo vya hidrojeni, kutokana na ambayo complexes ya molekuli kadhaa ya maji hutokea. Ikiwa nishati ya kivutio kati ya molekuli za maji ni chini ya kati ya molekuli za maji na dutu, hupasuka ndani ya maji. Dutu kama hizo huitwa hydrophilic (kutoka kwa Kigiriki "hydro" - maji, "fillet" - upendo). Hizi ni chumvi nyingi za madini, protini, wanga, nk Ikiwa nishati ya kivutio kati ya molekuli ya maji ni kubwa kuliko nishati ya kivutio kati ya molekuli ya maji na dutu, vitu hivyo haviwezi (au kidogo mumunyifu), huitwa hydrophobic ( kutoka kwa Kigiriki "phobos" - hofu) - mafuta, lipids, nk.

Chumvi za madini katika ufumbuzi wa seli za maji hutengana katika cations na anions, kutoa kiasi cha kutosha cha vipengele muhimu vya kemikali na shinikizo la osmotic. Kati ya cations, muhimu zaidi ni K +, Na +, Ca 2+, Mg +. Mkusanyiko wa cations ya mtu binafsi katika seli na katika mazingira ya nje ya seli si sawa. Katika seli hai, mkusanyiko wa K ni wa juu, Na + ni mdogo, na katika plasma ya damu, kinyume chake, mkusanyiko wa Na + ni wa juu na K + ni mdogo. Hii ni kutokana na upenyezaji wa kuchagua wa utando. Tofauti katika mkusanyiko wa ioni kwenye seli na mazingira huhakikisha mtiririko wa maji kutoka kwa mazingira hadi kwenye seli na kunyonya kwa maji na mizizi ya mimea. Ukosefu wa vitu vya mtu binafsi - Fe, P, Mg, Co, Zn - huzuia malezi ya asidi ya nucleic, hemoglobin, protini na vitu vingine muhimu. vitu muhimu na inaongoza kwa magonjwa makubwa. Anions huamua uthabiti wa mazingira ya pH-seli (neutral na kidogo alkali). Kati ya anions, muhimu zaidi ni HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

VITU HAI

Dutu za kikaboni katika fomu tata kuhusu 20-30% ya muundo wa seli.

Wanga- misombo ya kikaboni yenye kaboni, hidrojeni na oksijeni. Wao umegawanywa katika rahisi - monosaccharides (kutoka kwa Kigiriki "monos" - moja) na ngumu - polysaccharides (kutoka kwa Kigiriki "poly" - nyingi).

Monosaccharides(wao formula ya jumla C n H 2n O n) ni vitu visivyo na rangi na ladha tamu ya kupendeza, mumunyifu sana katika maji. Zinatofautiana katika idadi ya atomi za kaboni. Ya monosaccharides, ya kawaida ni hexoses (yenye atomi 6 C): glucose, fructose (inayopatikana katika matunda, asali, damu) na galactose (inayopatikana katika maziwa). Ya pentoses (yenye atomi 5 C), ya kawaida ni ribose na deoxyribose, ambayo ni sehemu ya asidi nucleic na ATP.

Polysaccharides rejea polima - misombo ambayo monoma sawa inarudiwa mara nyingi. Monomers ya polysaccharides ni monosaccharides. Polysaccharides ni mumunyifu wa maji na wengi wana ladha tamu. Kati ya hizi, rahisi zaidi ni disaccharides, yenye monosaccharides mbili. Kwa mfano, sucrose ina glucose na fructose; sukari ya maziwa - kutoka kwa glucose na galactose. Kadiri idadi ya monoma inavyoongezeka, umumunyifu wa polysaccharides hupungua. Ya polysaccharides ya juu ya Masi, glycogen ni ya kawaida zaidi kwa wanyama, na wanga na nyuzi (selulosi) katika mimea. Mwisho huo una molekuli 150-200 za sukari.

Wanga- chanzo kikuu cha nishati kwa aina zote za shughuli za seli (harakati, biosynthesis, secretion, nk). Kuvunja ndani ya bidhaa rahisi zaidi CO 2 na H 2 O, 1 g ya wanga hutoa 17.6 kJ ya nishati. Wanga hufanya kazi ya ujenzi katika mimea (maganda yao yana selulosi) na jukumu la vitu vya kuhifadhi (katika mimea - wanga, katika wanyama - glycogen).

Lipids- Hizi ni dutu zisizo na maji-kama mafuta na mafuta, yenye glycerol na asidi ya juu ya molekuli ya mafuta. Mafuta ya wanyama hupatikana katika maziwa, nyama na tishu zinazoingiliana. Katika joto la chumba Hii yabisi. Katika mimea, mafuta hupatikana katika mbegu, matunda na viungo vingine. Kwa joto la kawaida wao ni vinywaji. Pamoja na mafuta muundo wa kemikali vitu kama mafuta ni sawa. Kuna wengi wao katika yolk ya mayai, seli za ubongo na tishu nyingine.

Jukumu la lipids imedhamiriwa na kazi yao ya kimuundo. Wao hujumuisha utando wa seli, ambayo, kutokana na hydrophobicity yao, kuzuia kuchanganya yaliyomo ya seli na mazingira. Lipids hufanya kazi ya nishati. Kuvunja kwa CO 2 na H 2 O, 1 g ya mafuta hutoa 38.9 kJ ya nishati. Wanafanya joto vibaya, hujilimbikiza kwenye tishu za subcutaneous (na viungo vingine na tishu), hufanya kazi ya kinga na jukumu la vitu vya hifadhi.

Squirrels- maalum zaidi na muhimu kwa mwili. Wao ni wa polima zisizo za mara kwa mara. Tofauti na polima zingine, molekuli zao zinajumuisha monoma zinazofanana, lakini zisizo sawa - asidi 20 tofauti za amino.

Kila asidi ya amino ina jina lake mwenyewe, muundo maalum na mali. Fomula yao ya jumla inaweza kuwakilishwa kama ifuatavyo

Molekuli ya amino asidi ina sehemu maalum (radical R) na sehemu ambayo ni sawa kwa asidi zote za amino, ikiwa ni pamoja na kundi la amino (- NH 2) na sifa za msingi, na kundi la carboxyl (COOH) yenye sifa za asidi. Uwepo wa vikundi vya tindikali na vya msingi katika molekuli moja huamua reactivity yao ya juu. Kupitia vikundi hivi, amino asidi huunganishwa na kuunda polima - protini. Katika kesi hii, molekuli ya maji hutolewa kutoka kwa kikundi cha amino cha amino asidi moja na carboxyl ya mwingine, na elektroni iliyotolewa huunganishwa ili kuunda dhamana ya peptidi. Kwa hiyo, protini huitwa polypeptides.

Molekuli ya protini ni mlolongo wa makumi kadhaa au mamia ya asidi ya amino.

Molekuli za protini ni kubwa sana kwa ukubwa, ndiyo sababu zinaitwa macromolecules. Protini, kama amino asidi, ni tendaji sana na zinaweza kuitikia pamoja na asidi na alkali. Zinatofautiana katika muundo, idadi na mlolongo wa asidi ya amino (idadi ya mchanganyiko kama huo wa asidi 20 ya amino ni karibu isiyo na kikomo). Hii inaelezea utofauti wa protini.

Kuna viwango vinne vya mpangilio katika muundo wa molekuli za protini (59)

  • Muundo wa msingi- mnyororo wa polipeptidi wa asidi ya amino iliyounganishwa katika mlolongo fulani na vifungo vya peptidi vya ushirikiano (nguvu).
  • Muundo wa sekondari- mnyororo wa polipeptidi uliosokotwa ndani ya ond tight. Ndani yake, vifungo vya hidrojeni vya chini vya nguvu hutokea kati ya vifungo vya peptidi vya zamu za jirani (na atomi nyingine). Kwa pamoja hutoa muundo wenye nguvu.
  • Muundo wa elimu ya juu inawakilisha usanidi wa ajabu, lakini maalum kwa kila protini - globule. Inashikiliwa na vifungo vya chini vya nguvu ya hydrophobic au nguvu za wambiso kati ya radicals zisizo za polar, ambazo zinapatikana katika asidi nyingi za amino. Kutokana na wingi wao, hutoa utulivu wa kutosha wa macromolecule ya protini na uhamaji wake. Muundo wa juu wa protini pia hudumishwa kwa sababu ya vifungo vya ushirikiano vya S - S (es - es) vinavyotokea kati ya radicals ya mbali ya asidi ya amino iliyo na sulfuri - cysteine.
  • Muundo wa Quaternary sio kawaida kwa protini zote. Inatokea wakati macromolecules kadhaa ya protini huchanganyika na kuunda tata. Kwa mfano, hemoglobini katika damu ya binadamu ni tata ya macromolecules nne za protini hii.

Utata huu wa muundo wa molekuli za protini unahusishwa na utofauti wa kazi zinazopatikana katika biopolima hizi. Hata hivyo, muundo wa molekuli za protini hutegemea mali ya mazingira.

Ukiukaji muundo wa asili squirrel inaitwa denaturation. Inaweza kutokea chini ya ushawishi wa joto, kemikali, nishati ya radiant na mambo mengine. Katika athari dhaifu Muundo wa quaternary tu hutengana, na muundo wenye nguvu zaidi - wa juu, na kisha sekondari, na protini inabakia katika mfumo wa muundo wa msingi - mnyororo wa polypeptide. Utaratibu huu ni sehemu ya kurekebishwa, na protini iliyopunguzwa ina uwezo wa kurejesha muundo wake.

Jukumu la protini katika maisha ya seli ni kubwa sana.

Squirrels-Hii nyenzo za ujenzi mwili. Wanashiriki katika ujenzi wa shell, organelles na utando wa seli na tishu za kibinafsi (nywele, mishipa ya damu, nk). Protini nyingi hufanya kama vichocheo katika seli - vimeng'enya ambavyo huharakisha athari za seli makumi au mamia ya mamilioni ya nyakati. Takriban enzymes elfu moja zinajulikana. Mbali na protini, muundo wao ni pamoja na metali Mg, Fe, Mn, vitamini, nk.

Kila mmenyuko huchochewa na kimeng'enya chake maalum. Katika kesi hii, sio enzyme nzima inayofanya kazi, lakini eneo fulani - kituo cha kazi. Inatoshea kwenye substrate kama ufunguo kwenye kufuli. Enzymes hufanya kazi kwa joto fulani na pH ya mazingira. Protini maalum za mikataba hutoa kazi za magari seli (harakati ya flagellates, ciliates, contraction ya misuli, nk). Protini za kibinafsi (hemoglobin ya damu) hufanya kazi ya usafiri, kutoa oksijeni kwa viungo vyote na tishu za mwili. Protini maalum - antibodies - hufanya kazi ya kinga, neutralizing vitu vya kigeni. Protini zingine hufanya kazi ya nishati. Kugawanyika ndani ya asidi ya amino na kisha katika vitu rahisi zaidi, 1 g ya protini hutoa 17.6 kJ ya nishati.

Asidi za nyuklia(kutoka kwa Kilatini "nucleus" - core) ziligunduliwa kwanza kwenye kiini. Wao ni wa aina mbili - asidi ya deoxyribonucleic(DNA) na asidi ya ribonucleic(RNA). Jukumu lao la kibaolojia ni kubwa; huamua usanisi wa protini na uhamishaji wa habari ya urithi kutoka kizazi kimoja hadi kingine.

Molekuli ya DNA ina muundo tata. Inajumuisha minyororo miwili iliyosokotwa kwa ond. Upana wa helix mbili ni 2 nm 1, urefu ni makumi kadhaa na hata mamia ya micromicrons (mamia au maelfu ya mara kubwa kuliko molekuli kubwa ya protini). DNA ni polima ambayo monoma zake ni nyukleotidi - misombo inayojumuisha molekuli ya asidi ya fosforasi, kabohaidreti - deoxyribose na msingi wa nitrojeni. Muundo wao wa jumla ni kama ifuatavyo.

Asidi ya fosforasi na kabohaidreti ni sawa katika nucleotides zote, na besi za nitrojeni ni za aina nne: adenine, guanini, cytosine na thymine. Wanaamua jina la nyukleotidi zinazolingana:

  • adenili (A),
  • guanyl (G),
  • cytosyl (C),
  • thymidyl (T).

Kila uzio wa DNA ni polynucleotidi inayojumuisha makumi ya maelfu ya nyukleotidi. Ndani yake, nyukleotidi za jirani zimeunganishwa na dhamana kali ya covalent kati ya asidi ya fosforasi na deoxyribose.

Kwa kuzingatia ukubwa mkubwa wa molekuli za DNA, mchanganyiko wa nyukleotidi nne ndani yake unaweza kuwa mkubwa sana.

Wakati helix mbili ya DNA inapoundwa, besi za nitrojeni za mnyororo mmoja ziko katika madhubuti. kwa utaratibu fulani dhidi ya besi za nitrojeni ni nyingine. Katika kesi hii, T daima ni dhidi ya A, na C pekee ni dhidi ya G. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba A na T, pamoja na G na C, zinahusiana sana, kama nusu mbili. kioo kilichovunjika, na ni za ziada au nyongeza(kutoka kwa Kigiriki "kamilisho" - nyongeza) kwa kila mmoja. Ikiwa mlolongo wa nucleotides katika mlolongo mmoja wa DNA unajulikana, basi kwa kanuni ya ukamilifu inawezekana kuamua nucleotides ya mlolongo mwingine (angalia Kiambatisho, kazi 1). Nucleotides ya ziada huunganishwa kwa kutumia vifungo vya hidrojeni.

Kuna miunganisho miwili kati ya A na T, na tatu kati ya G na C.

Kuongezeka maradufu kwa molekuli ya DNA ni kipengele chake cha pekee, ambacho huhakikisha uhamisho wa taarifa za urithi kutoka kwa seli ya mama hadi kwa seli za binti. Mchakato wa kuzidisha DNA unaitwa Kupunguza DNA. Inatekelezwa kwa njia ifuatayo. Muda mfupi kabla ya mgawanyiko wa seli, molekuli ya DNA hujifungua na nyuzi zake mbili, chini ya utendakazi wa kimeng'enya, hugawanyika upande mmoja katika minyororo miwili inayojitegemea. Juu ya kila nusu ya nucleotides ya bure ya seli, kulingana na kanuni ya kusaidiana, mlolongo wa pili hujengwa. Kwa hiyo, badala ya molekuli moja ya DNA, molekuli mbili zinazofanana kabisa zinaonekana.

RNA- polima sawa na muundo kwa kamba moja ya DNA, lakini ndogo sana kwa ukubwa. RNA monoma ni nyukleotidi inayojumuisha asidi ya fosforasi, kabohaidreti (ribose) na msingi wa nitrojeni. Besi tatu za nitrojeni za RNA - adenine, guanini na cytosine - zinalingana na zile za DNA, lakini ya nne ni tofauti. Badala ya thymine, RNA ina uracil. Uundaji wa polymer ya RNA hutokea kupitia vifungo vya ushirikiano kati ya ribose na asidi ya fosforasi ya nyukleotidi za jirani. Aina tatu za RNA zinajulikana: mjumbe RNA(i-RNA) hupitisha habari kuhusu muundo wa protini kutoka kwa molekuli ya DNA; Kubadilisha RNA(tRNA) husafirisha amino asidi kwenye tovuti ya usanisi wa protini; ribosomal RNA (r-RNA) iko katika ribosomu na inahusika katika usanisi wa protini.

ATP- adenosine triphosphoric acid - muhimu kiwanja cha kikaboni. Muundo wake ni nucleotide. Ina msingi wa nitrojeni adenine, ribose ya wanga na molekuli tatu za asidi ya fosforasi. ATP ni muundo usio thabiti; chini ya ushawishi wa kimeng'enya, dhamana kati ya "P" na "O" huvunjika, molekuli ya asidi ya fosforasi hugawanyika na ATP huingia ndani.