Tế bào: thành phần hóa học, cấu trúc, chức năng của các bào quan.

Thành phần hóa học của tế bào. Các yếu tố vĩ mô và vi mô. Mối quan hệ giữa cấu trúc và chức năng của các chất vô cơ và chất hữu cơ(protein, axit nucleic, carbohydrate, lipid, ATP) tạo nên tế bào. Vai trò hóa chất trong tế bào và cơ thể con người.

Sinh vật được cấu tạo từ tế bào. Tế bào của các sinh vật khác nhau có đặc điểm giống nhau thành phần hóa học. Bảng 1 trình bày các nguyên tố hóa học chính được tìm thấy trong tế bào của sinh vật sống.

Bảng 1. Nội dung nguyên tố hóa học trong một cái lồng

Yếu tố	Số lượng, %	Yếu tố	Số lượng, %
Ôxy	65-75	canxi	0,04-2,00
Cacbon	15-18	Magiê	0,02-0,03
Hydro	8-10	Natri	0,02-0,03
Nitơ	1,5-3,0	Sắt	0,01-0,015
Phốt pho	0,2-1,0	kẽm	0,0003
Kali	0,15-0,4	đồng	0,0002
lưu huỳnh	0,15-0,2	Iốt	0,0001
clo	0,05-0,10	Flo	0,0001

Nhóm đầu tiên bao gồm oxy, carbon, hydro và nitơ. Chúng chiếm gần 98% tổng thành phần của tế bào.

Nhóm thứ hai bao gồm kali, natri, canxi, lưu huỳnh, phốt pho, magiê, sắt, clo. Nội dung của chúng trong ô là một phần mười và một phần trăm phần trăm. Các yếu tố của hai nhóm này được phân loại là chất dinh dưỡng đa lượng(từ tiếng Hy Lạp vĩ mô- to lớn).

Các phần tử còn lại, được biểu thị trong ô bằng phần trăm và phần nghìn phần trăm, được đưa vào nhóm thứ ba. Cái này nguyên tố vi lượng(từ tiếng Hy Lạp vi mô- bé nhỏ).

Không có yếu tố độc đáo nào của thiên nhiên sống được tìm thấy trong tế bào. Tất cả các nguyên tố hóa học được liệt kê cũng là một phần của bản chất vô tri. Điều này cho thấy sự thống nhất của thiên nhiên sống và vô tri.

Sự thiếu hụt bất kỳ yếu tố nào có thể dẫn đến bệnh tật và thậm chí tử vong cho cơ thể, vì mỗi yếu tố đóng một vai trò cụ thể. Các nguyên tố đa lượng của nhóm đầu tiên tạo thành nền tảng của các polyme sinh học - protein, carbohydrate, axit nucleic, cũng như lipid, nếu không có chúng thì không thể có sự sống. Lưu huỳnh là một phần của một số protein, phốt pho là một phần của axit nucleic, sắt là một phần của huyết sắc tố và magiê là một phần của diệp lục. Canxi đóng vai trò vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất.

Một số nguyên tố hóa học có trong tế bào là một phần của các chất vô cơ - muối khoáng và nước.

Muối khoángđược tìm thấy trong tế bào, theo quy luật, ở dạng cation (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) và anion (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO 3), tỷ lệ quyết định độ axit của môi trường, rất quan trọng đối với sự sống của tế bào.

(Trong nhiều tế bào, môi trường có tính kiềm nhẹ và độ pH của nó hầu như không thay đổi, vì một tỷ lệ cation và anion nhất định được duy trì liên tục trong đó.)

Trong số các chất vô cơ có trong thiên nhiên sống, có vai trò rất lớn Nước.

Không có nước, cuộc sống là không thể. Nó chiếm một khối lượng đáng kể của hầu hết các tế bào. Rất nhiều nước được chứa trong các tế bào não và phôi người: hơn 80% là nước; trong tế bào mô mỡ - chỉ 40.% Khi về già, hàm lượng nước trong tế bào giảm đi. Một người mất 20% lượng nước sẽ chết.

Các tính chất độc đáo của nước quyết định vai trò của nó trong cơ thể. Nó tham gia vào quá trình điều chỉnh nhiệt, do khả năng chịu nhiệt cao của nước - tiêu thụ số lượng lớn năng lượng khi đun nóng. Điều gì quyết định khả năng tỏa nhiệt cao của nước?

Trong phân tử nước, một nguyên tử oxy liên kết cộng hóa trị với hai nguyên tử hydro. Phân tử nước có tính phân cực vì nguyên tử oxy bị phân cực một phần điện tích âm, và mỗi nguyên tử hydro có

một phần điện tích dương. Liên kết hydro được hình thành giữa nguyên tử oxy của một phân tử nước và nguyên tử hydro của một phân tử khác. Liên kết hydro cung cấp kết nối số lượng lớn phân tử nước. Khi nước được làm nóng, một phần năng lượng đáng kể được dùng để phá vỡ các liên kết hydro, điều này quyết định khả năng tỏa nhiệt cao của nước.

Nước - dung môi tốt. Do tính phân cực của chúng, các phân tử của nó tương tác với các ion tích điện dương và âm, từ đó thúc đẩy quá trình hòa tan chất. Liên quan đến nước, tất cả các chất của tế bào được chia thành ưa nước và kỵ nước.

ưa nước(từ tiếng Hy Lạp thủy điện- nước và phi lê- tình yêu) được gọi là những chất tan trong nước. Chúng bao gồm các hợp chất ion (ví dụ: muối) và một số hợp chất không ion (ví dụ: đường).

kỵ nước(từ tiếng Hy Lạp thủy điện- nước và phobos- sợ hãi) là những chất không tan trong nước. Chúng bao gồm, ví dụ, lipid.

Vở kịch nước vai trò lớn trong các phản ứng hóa học xảy ra trong tế bào dung dịch nước. Nó hòa tan các sản phẩm trao đổi chất mà cơ thể không cần và do đó thúc đẩy quá trình loại bỏ chúng khỏi cơ thể. Nội dung tuyệt vời nước trong lồng mang lại cho nó độ đàn hồi. Nước thúc đẩy chuyển động các chất khác nhau trong một ô hoặc từ ô này sang ô khác.

Cơ thể của thiên nhiên sống và vô tri bao gồm các nguyên tố hóa học giống nhau. Cơ thể sống chứa các chất vô cơ - nước và muối khoáng. Nhiều chức năng cực kỳ quan trọng của nước trong tế bào được xác định bởi đặc điểm của các phân tử: tính phân cực, khả năng hình thành liên kết hydro.

THÀNH PHẦN VÔ CƠ CỦA TẾ BÀO

Một kiểu phân loại khác của các phần tử trong một ô:

Các nguyên tố đa lượng bao gồm oxy, carbon, hydro, phốt pho, kali, lưu huỳnh, clo, canxi, magiê, natri, sắt.
Các nguyên tố vi lượng bao gồm mangan, đồng, kẽm, iốt, flo.
Các nguyên tố vi lượng bao gồm bạc, vàng, brom và selen.

YẾU TỐ	NỘI DUNG TRONG CƠ THỂ (%)	Ý NGHĨA SINH HỌC
Chất dinh dưỡng đa lượng:
O.C.H.N.	O - 62%, C - 20%, H - 10%, N - 3%	Chứa tất cả các chất hữu cơ trong tế bào, nước
Phốt pho R	1,0	Chúng là một phần của axit nucleic, ATP (tạo liên kết năng lượng cao), enzyme, mô xương và men răng
Canxi Ca+2	2,5	Ở thực vật, nó là một phần của màng tế bào, ở động vật - trong thành phần của xương và răng, nó kích hoạt quá trình đông máu
Các nguyên tố vi lượng:	1-0,01
Lưu huỳnh S	0,25	Chứa protein, vitamin và enzyme
Kali K+	0,25	Xác định hành vi xung thần kinh; chất kích hoạt enzyme tổng hợp protein quá trình quang hợp, quá trình sinh trưởng của thực vật
CI clo -	0,2	Là một thành phần nước dạ dàyở dạng axit clohydric, kích hoạt enzyme
Natri Na+	0,1	Đảm bảo dẫn truyền xung thần kinh, duy trì áp suất thẩm thấu trong tế bào, kích thích tổng hợp hormone
Magiê Mg +2	0,07	Một phần của phân tử diệp lục, được tìm thấy trong xương và răng, kích hoạt quá trình tổng hợp DNA và chuyển hóa năng lượng
Iốt I -	0,1	Một phần hormone tuyến giáp- thyroxine, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất
Sắt Fe+3	0,01	Nó là một phần của huyết sắc tố, myoglobin, thủy tinh thể và giác mạc của mắt, một chất kích hoạt enzyme và tham gia vào quá trình tổng hợp chất diệp lục. Cung cấp vận chuyển oxy đến các mô và cơ quan
Các nguyên tố siêu vi lượng:	nhỏ hơn 0,01, lượng vết
Đồng Si +2		Tham gia vào các quá trình tạo máu, quang hợp, xúc tác các quá trình oxy hóa nội bào
Mangan Mn		Tăng năng suất cây trồng, kích hoạt quá trình quang hợp, ảnh hưởng đến quá trình tạo máu
Bor V		ảnh hưởng quá trình tăng trưởng thực vật
Flo F		Nó là một phần của men răng; nếu thiếu sẽ phát triển sâu răng; nếu thừa sẽ phát triển bệnh nhiễm fluor.
Chất:
N 2 0	60-98	Trang điểm môi trường nội bộ sinh vật, tham gia quá trình thủy phân, cấu trúc tế bào. Dung môi phổ quát, chất xúc tác, chất tham gia phản ứng hóa học

THÀNH PHẦN HỮU CƠ CỦA TẾ BÀO

CHẤT	CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT	CHỨC NĂNG
Lipid
	Este cao hơn axit béo và glyxerin. Thành phần của phospholipid còn bao gồm dư lượng H 3 PO4. Chúng có đặc tính kỵ nước hoặc kỵ nước và cường độ năng lượng cao.	Sự thi công- tạo thành lớp bilipid của tất cả các màng. Năng lượng. Điều nhiệt. bảo vệ. nội tiết tố(corticosteroid, hormone sinh dục). Linh kiện vitamin D, E. Nguồn nước dự trữ dinh dưỡng cho cơ thể.
Carbohydrate
Monosaccharid: đường, đường fructose, ribose, deoxyribose	Hòa tan cao trong nước	Năng lượng
Disaccharide: đường, maltose (đường mạch nha)	Hòa tan trong nước	Thành phần DNA, RNA, ATP
Polysaccharid: tinh bột, glycogen, xenluloza	Hòa tan kém hoặc không hòa tan trong nước	Chất dinh dưỡng dự phòng. Cấu trúc - vỏ của tế bào thực vật
Sóc	Polyme. Monome - 20 axit amin.	Enzyme là chất xúc tác sinh học.
	Cấu trúc I là trình tự các axit amin trong chuỗi polypeptide. Liên kết - peptide - CO-NH-	Xây dựng - là một phần của cấu trúc màng, ribosome.
	Cấu trúc II - Một-xoắn, liên kết - hydro	Động cơ (protein cơ co bóp).
	Cấu trúc III - cấu hình không gian Một-hình xoắn ốc (hình cầu). Liên kết - ion, cộng hóa trị, kỵ nước, hydro	Vận chuyển (huyết sắc tố). Bảo vệ (kháng thể) Điều hòa (hormone, insulin)
	Cấu trúc IV không phải là đặc trưng của tất cả các protein. Sự kết nối của một số chuỗi polypeptide thành một cấu trúc thượng tầng duy nhất. Hòa tan kém trong nước. Hoạt động của nhiệt độ cao axit đậm đặc và các chất kiềm, muối của kim loại nặng gây biến tính
Axit nucleic:	Polymer sinh học. Được tạo thành từ các nucleotit
DNA là axit deoxyribonucleic.	Thành phần của nucleotide: deoxyribose, bazơ nitơ - adenine, guanine, cytosine, thymine, dư lượng axit photphoric - H 3 PO 4. Tính bổ sung của bazơ nitơ A = T, G = C. Chuỗi xoắn kép. Có khả năng tự nhân đôi	Chúng tạo thành nhiễm sắc thể. Lưu trữ và chuyển giao thông tin di truyền, mã di truyền. Sinh tổng hợp RNA và protein. Mã hóa cấu trúc bậc một của protein. Chứa trong nhân, ty thể, lạp thể
ARN là axit ribonucleic.	Thành phần nucleotide: ribose, bazơ nitơ - adenine, guanine, cytosine, uracil, dư lượng H 3 PO 4. Sự bổ sung của các bazơ nitơ A = U, G = C. Một chuỗi.
RNA thông tin		Truyền thông tin về cấu trúc bậc một của protein, tham gia sinh tổng hợp protein
RNA ribosome		Cấu tạo cơ thể ribosome
RNA chuyển		Mã hóa và vận chuyển axit amin đến nơi tổng hợp protein - ribosome
RNA và DNA của virus		Bộ máy di truyền của virus

Cấu trúc protein

Enzyme.

Chức năng quan trọng nhất của protein là xúc tác. Phân tử protein, việc tăng tốc độ phản ứng hóa học trong tế bào lên vài bậc độ lớn được gọi là enzim. Không một quá trình sinh hóa nào trong cơ thể diễn ra mà không có sự tham gia của các enzyme.

Hiện nay, hơn 2000 enzyme đã được phát hiện. Hiệu quả của chúng cao gấp nhiều lần so với chất xúc tác vô cơđược sử dụng trong sản xuất. Như vậy, 1 mg sắt trong enzyme catalase có thể thay thế được 10 tấn sắt vô cơ. Catalase làm tăng tốc độ phân hủy hydrogen peroxide (H 2 O 2) lên 10 11 lần. Enzim xúc tác cho phản ứng tạo thành axit cacbonic(CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3), tốc độ phản ứng tăng lên 10 7 lần.

Một đặc tính quan trọng của enzyme là tính đặc hiệu trong hoạt động của chúng; mỗi enzyme chỉ xúc tác cho một hoặc một nhóm nhỏ các phản ứng tương tự.

Chất mà enzim tác dụng được gọi là chất nền. Cấu trúc của các phân tử enzyme và cơ chất phải khớp chính xác với nhau. Điều này giải thích tính đặc hiệu của hoạt động của enzyme. Khi cơ chất được kết hợp với enzyme, cấu trúc không gian của enzyme sẽ thay đổi.

Trình tự tương tác giữa enzyme và cơ chất có thể được mô tả dưới dạng sơ đồ:

Cơ chất+Enzyme - Phức hợp Enzyme-cơ chất - Enzyme+Sản phẩm.

Sơ đồ cho thấy cơ chất kết hợp với enzyme tạo thành phức hợp enzyme-cơ chất. Trong trường hợp này, chất nền được chuyển hóa thành chất mới - sản phẩm. Ở giai đoạn cuối, enzyme được giải phóng khỏi sản phẩm và lại tương tác với một phân tử cơ chất khác.

Enzim chỉ hoạt động khi nhiệt độ nhất định, nồng độ các chất, độ axit của môi trường. Các điều kiện thay đổi dẫn đến thay đổi cấu trúc bậc ba và bậc bốn của phân tử protein và do đó làm ức chế hoạt động của enzyme. Làm thế nào điều này xảy ra? Chỉ một phần nhất định của phân tử enzyme, được gọi là trung tâm hoạt động. Trung tâm hoạt động chứa từ 3 đến 12 gốc axit amin và được hình thành do sự uốn cong của chuỗi polypeptide.

Dưới ảnh hưởng nhiều yếu tố khác nhau cấu trúc của phân tử enzyme thay đổi. Trong trường hợp này, cấu hình không gian của trung tâm hoạt động bị phá vỡ và enzyme mất hoạt động.

Enzyme là protein đóng vai trò là chất xúc tác sinh học. Nhờ có enzym, tốc độ phản ứng hóa học trong tế bào tăng lên vài bậc độ lớn. Tài sản quan trọng enzyme - tính đặc hiệu của hành động trong những điều kiện nhất định.

Axit nucleic.

Axit nucleic được phát hiện vào nửa sau thế kỷ 19. Nhà hóa sinh người Thụy Sĩ F. Miescher, người đã phân lập được một chất từ ​​nhân tế bào bằng nội dung cao nitơ và phốt pho và gọi nó là “nuclein” (từ lat. cốt lõi- lõi).

Axit nucleic lưu trữ thông tin di truyền về cấu trúc và chức năng của mọi tế bào và mọi sinh vật trên Trái đất. Có hai loại axit nucleic - DNA (axit deoxyribonucleic) và RNA (axit ribonucleic). Axit nucleic, giống như protein, có tính đặc hiệu của loài, nghĩa là sinh vật của mỗi loài có loại DNA riêng. Để tìm hiểu lý do về tính đặc hiệu của loài, hãy xem xét cấu trúc của axit nucleic.

Các phân tử axit nucleic là những chuỗi rất dài bao gồm hàng trăm, thậm chí hàng triệu nucleotide. Bất kỳ axit nucleic nào cũng chỉ chứa bốn loại nucleotide. Chức năng của các phân tử axit nucleic phụ thuộc vào cấu trúc của chúng, các nucleotide mà chúng chứa, số lượng của chúng trong chuỗi và trình tự của hợp chất trong phân tử.

Mỗi nucleotide bao gồm ba thành phần: bazơ nitơ, carbohydrate và axit photphoric. Mỗi nucleotide DNA chứa một trong bốn loại bazơ nitơ (adenine - A, thymine - T, guanine - G hoặc cytosine - C), cũng như carbohydrate deoxyribose và dư lượng axit photphoric.

Do đó, các nucleotide DNA chỉ khác nhau ở loại bazơ nitơ.

Một phân tử DNA bao gồm rất đa dạng các nucleotide được nối thành một chuỗi theo một trình tự nhất định. Mỗi loại phân tử DNA có số lượng và trình tự nucleotide riêng.

Phân tử DNA rất dài. Ví dụ, để viết ra trình tự các nucleotide trong phân tử DNA từ một tế bào người (46 nhiễm sắc thể) bằng chữ cái sẽ cần một cuốn sách khoảng 820.000 trang. Bốn loại nucleotide xen kẽ có thể hình thành tập vô hạn biến thể của phân tử DNA. Những đặc điểm cấu trúc này của các phân tử DNA cho phép chúng lưu trữ một lượng thông tin khổng lồ về tất cả các đặc điểm của sinh vật.

Năm 1953 nhà sinh vật học người Mỹ J. Watson và nhà vật lý người Anh F. Crick đã tạo ra mô hình cấu trúc của phân tử DNA. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng mỗi phân tử DNA bao gồm hai chuỗi, liên kết với nhau và xoắn ốc. Cô ấy trông giống như xoắn kép. Trong mỗi chuỗi, bốn loại nucleotide xen kẽ theo một trình tự cụ thể.

Thành phần nucleotide của DNA khác nhau giữa các loại khác nhau vi khuẩn, nấm, thực vật, động vật. Nhưng nó không thay đổi theo tuổi tác và ít phụ thuộc vào sự thay đổi của môi trường. Các nucleotide được ghép nối, nghĩa là số lượng nucleotide adenine trong bất kỳ phân tử DNA nào bằng số lượng nucleotide thymidine (A-T) và số lượng nucleotide cytosine bằng số lượng nucleotide guanine (C-G). Điều này là do sự kết nối của hai chuỗi với nhau trong phân tử DNA tuân theo một quy tắc nhất định, cụ thể là: adenine của một chuỗi luôn được kết nối bằng hai liên kết hydro chỉ với Thymine của chuỗi kia và guanine - bằng ba liên kết hydro với cytosine, nghĩa là các chuỗi nucleotide của một phân tử DNA bổ sung, bổ sung cho nhau.

Các phân tử axit nucleic - DNA và RNA - được tạo thành từ các nucleotide. Các nucleotide DNA bao gồm một bazơ nitơ (A, T, G, C), carbohydrate deoxyribose và dư lượng phân tử axit photphoric. Phân tử DNA là một chuỗi xoắn kép, gồm hai chuỗi được nối với nhau bằng liên kết hydro theo nguyên tắc bổ sung. Chức năng của DNA là lưu trữ thông tin di truyền.

Tế bào của tất cả các sinh vật đều chứa các phân tử ATP - axit adenosine triphosphoric. ATP là một chất phổ quát của tế bào, phân tử của nó có các liên kết giàu năng lượng. Phân tử ATP là một nucleotide duy nhất, giống như các nucleotide khác, bao gồm ba thành phần: bazơ nitơ - adenine, carbohydrate - ribose, nhưng thay vì một, nó chứa ba dư lượng phân tử axit photphoric (Hình 12). Các kết nối được chỉ ra trong hình có biểu tượng rất giàu năng lượng và được gọi là vĩ mô. Mỗi phân tử ATP chứa hai liên kết năng lượng cao.

Khi liên kết năng lượng cao bị phá vỡ và một phân tử axit photphoric bị loại bỏ với sự trợ giúp của enzyme, 40 kJ/mol năng lượng được giải phóng và ATP được chuyển thành ADP - axit diphosphoric adenosine. Khi một phân tử axit photphoric khác bị loại bỏ, 40 kJ/mol khác được giải phóng; AMP được hình thành - axit monophosphoric adenosine. Những phản ứng này có tính thuận nghịch, tức là AMP có thể chuyển hóa thành ADP, ADP thành ATP.

Các phân tử ATP không chỉ bị phân hủy mà còn được tổng hợp nên hàm lượng của chúng trong tế bào tương đối ổn định. Tầm quan trọng của ATP đối với đời sống của tế bào là rất lớn. Những phân tử này đóng vai trò chủ đạo trong quá trình chuyển hóa năng lượng cần thiết để đảm bảo sự sống của tế bào và toàn bộ cơ thể.

Cơm. Sơ đồ cấu trúc của ATP.

adenin –

Phân tử RNA thường là một chuỗi đơn, bao gồm bốn loại nucleotide - A, U, G, C. Ba loại RNA chính được biết đến: mRNA, rRNA, tRNA. Hàm lượng các phân tử RNA trong tế bào không cố định; chúng tham gia vào quá trình sinh tổng hợp protein. ATP là chất năng lượng phổ biến của tế bào, chứa các liên kết giàu năng lượng. ATP đóng vai trò trung tâm trong quá trình chuyển hóa năng lượng của tế bào. RNA và ATP được tìm thấy trong cả nhân và tế bào chất của tế bào.

Tế bào là đơn vị cấu trúc cơ bản của cơ thể sống. Tất cả các sinh vật sống - dù là con người, động vật, thực vật, nấm hay vi khuẩn - đều có tế bào ở lõi. Trong cơ thể ai đó có rất nhiều tế bào như vậy - hàng trăm nghìn tế bào tạo nên cơ thể của động vật có vú và bò sát, nhưng trong cơ thể ai đó thì có rất ít - nhiều vi khuẩn chỉ bao gồm một tế bào. Nhưng số lượng tế bào không quan trọng bằng sự hiện diện của chúng.

Từ lâu, người ta đã biết rằng các tế bào có tất cả các đặc tính của sinh vật sống: chúng thở, kiếm ăn, sinh sản, thích nghi với điều kiện mới và thậm chí chết. Và, giống như mọi sinh vật sống, tế bào chứa các chất hữu cơ và vô cơ.

Nhiều hơn nữa, bởi vì nó vừa là nước, vừa là nước, phần lớn nhất Phần được gọi là “chất vô cơ của tế bào” được phân bổ cho nước - nó chiếm 40-98% tổng thể tích của tế bào.

Nước trong lồng làm được rất nhiều việc chức năng thiết yếu: nó đảm bảo tính đàn hồi của tế bào, tốc độ của các phản ứng hóa học diễn ra trong đó, sự chuyển động của các chất đi vào khắp tế bào và loại bỏ chúng. Ngoài ra, nhiều chất hòa tan trong nước, nó có thể tham gia vào các phản ứng hóa học và chính nước chịu trách nhiệm điều hòa nhiệt độ của toàn bộ cơ thể, vì nước có tính dẫn nhiệt tốt.

Ngoài nước, các chất vô cơ của tế bào còn bao gồm nhiều khoáng sản, được chia thành các yếu tố vĩ mô và yếu tố vi mô.

Các nguyên tố đa lượng bao gồm các chất như sắt, nitơ, kali, magiê, natri, lưu huỳnh, carbon, phốt pho, canxi và nhiều chất khác.

Các nguyên tố vi lượng phần lớn là kim loại nặng, chẳng hạn như boron, mangan, brom, đồng, molypden, iốt và kẽm.

Cơ thể cũng chứa các nguyên tố siêu vi lượng, bao gồm vàng, uranium, thủy ngân, radium, selen và các loại khác.

Tất cả các chất vô cơ của tế bào đều có vai trò quan trọng riêng. Do đó, nitơ tham gia vào rất nhiều hợp chất - cả protein và phi protein, đồng thời góp phần hình thành vitamin, axit amin và sắc tố.

Canxi là chất đối kháng kali và có tác dụng như chất kết dính cho tế bào thực vật.

Sắt tham gia vào quá trình hô hấp và là một phần của phân tử huyết sắc tố.

Đồng chịu trách nhiệm hình thành các tế bào máu, sức khỏe của tim và cảm giác ngon miệng.

Boron chịu trách nhiệm cho quá trình tăng trưởng, đặc biệt là ở thực vật.

Kali đảm bảo tính chất keo của tế bào chất, hình thành protein và chức năng tim bình thường.

Natri cũng đảm bảo nhịp điệu hoạt động chính xác của tim.

Lưu huỳnh tham gia vào quá trình hình thành một số axit amin.

Phốt pho tham gia vào quá trình hình thành một số lượng lớn các hợp chất thiết yếu, chẳng hạn như nucleotide, một số enzyme, AMP, ATP, ADP.

Và chỉ có vai trò của các nguyên tố siêu vi lượng vẫn chưa được biết rõ.

Nhưng chỉ riêng các chất vô cơ của tế bào không thể làm cho nó trở nên hoàn chỉnh và sống động. Chất hữu cơ cũng quan trọng không kém.

Chúng bao gồm carbohydrate, lipid, enzyme, sắc tố, vitamin và hormone.

Carbohydrate được chia thành monosacarit, disacarit, polysacarit và oligosacarit. Mono-di- và polysaccharides là nguồn năng lượng chính cho tế bào và cơ thể, nhưng oligosaccharides không tan trong nước sẽ kết dính các mô liên kết với nhau và bảo vệ tế bào khỏi những tác động bất lợi từ bên ngoài.

Bản thân lipid được chia thành chất béo và lipid - những chất giống chất béo tạo thành các lớp phân tử định hướng.

Enzim là chất xúc tác làm tăng tốc quá trình sinh hóa trong cơ thể. Ngoài ra, enzyme làm giảm lượng tiêu thụ để cung cấp khả năng phản ứng phân tử năng lượng.

Vitamin cần thiết để điều chỉnh quá trình oxy hóa axit amin và carbohydrate, cũng như cho sự tăng trưởng và phát triển đầy đủ.

Hormon cần thiết để điều chỉnh hoạt động của cơ thể.

Thành phần hóa học của tế bào thực vật và động vật rất giống nhau, điều này cho thấy sự thống nhất về nguồn gốc của chúng. Hơn 80 nguyên tố hóa học đã được tìm thấy trong tế bào.

Các nguyên tố hóa học có trong tế bào được chia thành 3 nhóm lớn : chất dinh dưỡng đa lượng, nguyên tố trung gian, nguyên tố vi lượng.

Các nguyên tố đa lượng bao gồm carbon, oxy, hydro và nitơ. yếu tố trung mô- đây là lưu huỳnh, phốt pho, kali, canxi, sắt. Các nguyên tố vi lượng - kẽm, iốt, đồng, mangan và các loại khác.

Các yếu tố hóa học quan trọng về mặt sinh học của tế bào:

Nitơ -thành phần cấu trúc protein và NK.

Hydro- là một phần của nước và tất cả các hợp chất sinh học.

Magiê- kích hoạt hoạt động của nhiều enzym; thành phần cấu trúc của chất diệp lục.

canxi- thành phần chính của xương và răng.

Sắt- được bao gồm trong huyết sắc tố.

Iốt- Là một phần của hormone tuyến giáp.

Chất của tế bào được chia thành chất hữu cơ(protein, axit nucleic, lipit, cacbohydrat, ATP) và vô cơ(nước và muối khoáng).

Nước chiếm tới 80% khối lượng tế bào, đóng vai trò vai trò quan trọng:

nước trong tế bào là dung môi

· vận chuyển chất dinh dưỡng;

· nước được loại bỏ khỏi cơ thể chất độc hại;

· khả năng sinh nhiệt cao của nước;

· Sự bay hơi của nước giúp làm mát động vật và thực vật.

· mang lại độ đàn hồi cho tế bào.

Khoáng sản:

· tham gia duy trì cân bằng nội môi bằng cách điều chỉnh dòng nước vào tế bào;

· Kali và Natri đảm bảo sự vận chuyển các chất qua màng và tham gia vào sự xuất hiện và dẫn truyền các xung thần kinh.

· Muối khoáng, chủ yếu là canxi photphat và cacbonat, tạo độ cứng cho mô xương.

Giải bài toán di truyền máu người

Protein, vai trò của chúng trong cơ thể

chất đạm- các chất hữu cơ được tìm thấy trong tất cả các tế bào, bao gồm các monome.

chất đạm- Polymer không tuần hoàn có trọng lượng phân tử cao.

Monome là axit amin (20).

Axit amin chứa một nhóm amino, một nhóm cacboxyl và một gốc tự do. Các axit amin được kết nối với nhau tạo thành liên kết peptit. Protein vô cùng đa dạng; ví dụ, có hơn 10 triệu protein trong cơ thể con người.

Sự đa dạng của protein phụ thuộc vào:

1. Trình tự AK khác nhau

2. tùy theo kích thước

3. từ thành phần

Cấu trúc protein

Cấu trúc bậc một của protein - một chuỗi các axit amin được kết nối bằng liên kết peptide (cấu trúc tuyến tính).

Cấu trúc bậc hai của protein - cấu trúc xoắn ốc.

Cấu trúc bậc ba của protein- cầu (cấu trúc cầu thận).

Cấu trúc protein bậc bốn- gồm nhiều hạt. Đặc điểm của huyết sắc tố và diệp lục.

Tính chất của protein

1. Tính bổ sung: khả năng của một protein phù hợp với một số chất khác có hình dạng giống như chiếc chìa khóa của ổ khóa.

2. Biến tính: vi phạm cấu trúc tự nhiên protein (nhiệt độ, độ axit, độ mặn, bổ sung các chất khác, v.v.). Ví dụ về sự biến tính: thay đổi tính chất của protein khi luộc trứng, chuyển protein từ trạng thái lỏng thành chất rắn.

3. Phục hồi - phục hồi cấu trúc protein nếu cấu trúc sơ cấp không bị hư hỏng.

Chức năng protein

1. Cấu tạo: hình thành tất cả các màng tế bào

2. Chất xúc tác: protein là chất xúc tác; tăng tốc độ phản ứng hóa học

3. Vận động: Actin và myosin là một phần của sợi cơ.

4. Vận chuyển: vận chuyển các chất tới các loại mô khác nhau và các cơ quan trong cơ thể (hemoglobin là một loại protein là một phần của hồng cầu)

5. Bảo vệ: kháng thể, fibrinogen, trombin - các protein liên quan đến sự phát triển miễn dịch và đông máu;

6. Năng lượng: tham gia phản ứng trao đổi nhựa để tạo ra protein mới.

7. Điều hòa: vai trò của hormone insulin trong việc điều hòa lượng đường trong máu.

8. Lưu trữ: tích lũy protein trong cơ thể dưới dạng protein dự trữ chất dinh dưỡng, ví dụ như trong trứng, sữa, hạt giống cây trồng.

Chúng bao gồm nước và muối khoáng.

Nước cần thiết cho việc thực hiện các quá trình sống trong tế bào. Nội dung của nó là 70-80% khối lượng tế bào. Chức năng chính của nước:

là một dung môi phổ quát;

là môi trường diễn ra các phản ứng sinh hóa;

định nghĩa đặc tính sinh lý tế bào (độ đàn hồi, khối lượng);

tham gia phản ứng hóa học;

duy trì sự cân bằng nhiệt của cơ thể do khả năng chịu nhiệt và dẫn nhiệt cao;

là phương tiện chủ yếu để vận chuyển các chất.

Muối khoáng hiện diện trong tế bào dưới dạng các ion: cation K+, Na+, Ca 2+, Mg 2+; anion – Cl -, HCO 3 -, H 2 PO 4 -.

3. Chất hữu cơ của tế bào.

Các hợp chất hữu cơ của tế bào bao gồm nhiều nguyên tố lặp lại (monome) và là các phân tử lớn - polyme. Chúng bao gồm protein, chất béo, carbohydrate và axit nucleic. Hàm lượng của chúng trong tế bào: protein -10-20%; chất béo - 1-5%; carbohydrate - 0,2-2,0%; axit nucleic - 1-2%; chất hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp – 0,1-0,5%.

Sóc – chất hữu cơ có trọng lượng phân tử cao (cao phân tử). Đơn vị cấu trúc của phân tử của chúng là một axit amin. 20 axit amin tham gia vào quá trình hình thành protein. Phân tử của mỗi protein chỉ chứa một số axit amin nhất định theo thứ tự sắp xếp đặc trưng của protein này. Axit amin có công thức sau:

H2N – CH – COOH

Thành phần các axit amin bao gồm NH 2 - nhóm amin có tính chất bazơ; COOH – nhóm cacboxyl với tính chất axit; các gốc phân biệt các axit amin với nhau.

Có cấu trúc protein bậc một, bậc hai, bậc ba và bậc bốn. Các axit amin liên kết với nhau bằng liên kết peptide xác định cấu trúc bậc một của nó. Sóc cấu trúc sơ cấp Sử dụng liên kết hydro, chúng được kết nối thành chuỗi xoắn và tạo thành cấu trúc thứ cấp. Các chuỗi polypeptide xoắn theo một cách nhất định thành một cấu trúc nhỏ gọn, tạo thành một khối cầu (quả bóng) - cấu trúc bậc ba của protein. Hầu hết các protein đều có cấu trúc bậc ba. Cần lưu ý rằng các axit amin chỉ hoạt động trên bề mặt của cầu. Các protein có cấu trúc hình cầu kết hợp với nhau tạo thành cấu trúc bậc bốn (ví dụ: huyết sắc tố). Khi tiếp xúc nhiệt độ cao, axit và các yếu tố khác, các phân tử protein phức tạp bị phá hủy - biến tính protein. Khi điều kiện được cải thiện, protein bị biến tính có thể khôi phục cấu trúc nếu cấu trúc chính của nó không bị phá hủy. Quá trình này được gọi là sự tái sinh.

Protein có tính chất đặc trưng cho từng loài: mỗi loài động vật được đặc trưng bởi một tập hợp các protein cụ thể.

Có những protein đơn giản và phức tạp. Những chất đơn giản chỉ bao gồm các axit amin (ví dụ: albumin, globulin, fibrinogen, myosin, v.v.). Các protein phức tạp, ngoài axit amin, còn bao gồm các hợp chất hữu cơ khác, ví dụ như chất béo và carbohydrate (lipoprotein, glycoprotein, v.v.).

Protein thực hiện các chức năng sau:

enzyme (ví dụ, enzyme amylase phân hủy carbohydrate);

cấu trúc (ví dụ, chúng là một phần của màng và các bào quan tế bào khác);

thụ thể (ví dụ, protein rhodopsin thúc đẩy thị lực tốt hơn);

vận chuyển (ví dụ, huyết sắc tố mang oxy hoặc carbon dioxide);

bảo vệ (ví dụ, protein globulin miễn dịch có liên quan đến việc hình thành khả năng miễn dịch);

vận động (ví dụ, Actin và myosin có liên quan đến sự co của các sợi cơ);

nội tiết tố (ví dụ, insulin chuyển đổi glucose thành glycogen);

năng lượng (khi phân hủy 1 g protein sẽ giải phóng 4,2 kcal năng lượng).

Chất béo (lipid) - hợp chất của rượu glycerol trihydric và axit béo có trọng lượng phân tử cao. Công thức hóa học mập:

CH 2 -O-C(O)-R¹

CH 2 -O-C(O)-R³, trong đó các gốc có thể khác nhau.

Chức năng của lipid trong tế bào:

cấu trúc (tham gia xây dựng màng tế bào);

năng lượng (khi 1 g chất béo phân hủy trong cơ thể sẽ giải phóng 9,2 kcal năng lượng);

bảo vệ (bảo vệ khỏi mất nhiệt, hư hỏng cơ học);

chất béo là nguồn cung cấp nước nội sinh (khi oxy hóa 10 g chất béo sẽ giải phóng 11 g nước);

điều hòa sự trao đổi chất.

Carbohydrate – phân tử của chúng có thể được biểu diễn bằng công thức chung C n (H 2 O) n – cacbon và nước.

Carbohydrate được chia thành ba nhóm: monosacarit (bao gồm một phân tử đường - glucose, fructose, v.v.), oligosacarit (bao gồm từ 2 đến 10 dư lượng monosacarit: sucrose, lactose) và polysacarit (hợp chất trọng lượng phân tử cao - glycogen, tinh bột, v.v.). ).

Chức năng của carbohydrate:

đóng vai trò là yếu tố khởi đầu cho việc tạo ra các chất hữu cơ khác nhau, ví dụ, trong quá trình quang hợp - glucose;

nguồn năng lượng chính cho cơ thể; sự phân hủy của chúng bằng oxy sẽ giải phóng nhiều năng lượng hơn quá trình oxy hóa chất béo;

bảo vệ (ví dụ, chất nhầy do các tuyến khác nhau tiết ra có chứa nhiều carbohydrate; nó bảo vệ thành của các cơ quan rỗng (phế quản, dạ dày, ruột) khỏi tổn thương cơ học; có tính chất sát trùng);

Chức năng cấu trúc và hỗ trợ: một phần của màng tế bào.

Axit nucleic là các polyme sinh học có chứa phốt pho. Chúng bao gồm axit deoxyribonucleic (ADN) Và axit ribonucleic (RNA).

ADN - các polyme sinh học lớn nhất, monome của chúng là nucleotit. Nó bao gồm dư lượng của ba chất: một bazơ nitơ, carbohydrate deoxyribose và axit photphoric. Có 4 nucleotide được biết đến có liên quan đến sự hình thành phân tử DNA. Hai bazơ nitơ là dẫn xuất của pyrimidine - thymine và cytosine. Adenine và guanine được phân loại là dẫn xuất purine.

Theo mô hình DNA do J. Watson và F. Crick (1953) đề xuất, phân tử DNA gồm có hai sợi xoắn ốc quanh nhau.

Hai chuỗi của một phân tử được giữ với nhau bằng liên kết hydro xảy ra giữa chúng. bổ sung bazơ nitơ. Adenine bổ sung cho thymine và guanine bổ sung cho cytosine. DNA trong tế bào nằm ở nhân, nơi nó cùng với protein hình thành nhiễm sắc thể. DNA cũng được tìm thấy trong ty thể và lục lạp, nơi các phân tử của chúng được sắp xếp thành vòng. Chủ yếu chức năng ADN- lưu trữ thông tin di truyền có trong chuỗi nucleotide hình thành nên phân tử của nó và truyền thông tin này đến các tế bào con.

Axit ribonucleic sợi đơn. Một nucleotide RNA bao gồm một trong các bazơ nitơ (adenine, guanine, cytosine hoặc uracil), ribose carbohydrate và dư lượng axit photphoric.

Có một số loại RNA.

RNA ribosome(r-RNA) kết hợp với protein là một phần của ribosome. Ribosome thực hiện quá trình tổng hợp protein. RNA thông tin(i-RNA) mang thông tin về quá trình tổng hợp protein từ nhân đến tế bào chất. RNA chuyển(tRNA) nằm trong tế bào chất; gắn một số axit amin nhất định vào chính nó và đưa chúng đến ribosome, nơi tổng hợp protein.

RNA được tìm thấy trong nucleolus, tế bào chất, ribosome, ty thể và plastid. Có một loại RNA khác trong tự nhiên – virus. Ở một số virus, nó thực hiện chức năng lưu trữ và truyền thông tin di truyền. Ở các loại virus khác, chức năng này được thực hiện bởi DNA của virus.

Adenosine triphosphoric axit (ATP) là một nucleotide đặc biệt được hình thành bởi adenine bazơ nitơ, ribose carbohydrate và ba dư lượng axit photphoric.

ATP là nguồn năng lượng phổ biến cần thiết cho các quá trình sinh học xảy ra trong tế bào. Phân tử ATP rất không ổn định và có khả năng tách ra một hoặc hai phân tử photphat, giải phóng một lượng lớn năng lượng. Năng lượng này được sử dụng để đảm bảo tất cả các chức năng quan trọng của tế bào - sinh tổng hợp, vận động, tạo ra xung điện, v.v. Các liên kết trong phân tử ATP được gọi là macroergic. Sự phân tách photphat khỏi phân tử ATP đi kèm với việc giải phóng 40 kJ năng lượng. Quá trình tổng hợp ATP xảy ra ở ty thể.

Thành phần của một tế bào sống bao gồm các nguyên tố hóa học tương tự là một phần của bản chất vô tri. Trong số 104 yếu tố bảng tuần hoàn D.I. Mendeleev tìm thấy 60 trong tế bào.

Họ được chia thành ba nhóm:

1. các nguyên tố chính là oxy, carbon, hydro và nitơ (98% thành phần tế bào);
2. các nguyên tố cấu thành một phần mười và một phần trăm phần trăm - kali, phốt pho, lưu huỳnh, magiê, sắt, clo, canxi, natri (tổng cộng 1,9%);
3. tất cả các yếu tố khác có mặt với số lượng nhỏ hơn đều là các nguyên tố vi lượng.

Thành phần phân tử của tế bào rất phức tạp và không đồng nhất. Các hợp chất riêng lẻ - nước và muối khoáng - cũng được tìm thấy trong bản chất vô tri; những loại khác - các hợp chất hữu cơ: carbohydrate, chất béo, protein, axit nucleic, v.v. - chỉ là đặc trưng của các sinh vật sống.

CÁC CHẤT VÔ CƠ

Nước chiếm khoảng 80% khối lượng tế bào; ở các tế bào trẻ phát triển nhanh - lên tới 95%, ở các tế bào già - 60%.

Vai trò của nước trong tế bào rất lớn.

Nó là môi trường và dung môi chính, tham gia hầu hết các phản ứng hóa học, chuyển động của các chất, điều nhiệt, hình thành cấu trúc tế bào, quyết định thể tích và độ đàn hồi của tế bào. Hầu hết các chất đi vào và ra khỏi cơ thể dưới dạng dung dịch nước. Vai trò sinh học nước được xác định bởi tính đặc hiệu của cấu trúc của nó: tính phân cực của các phân tử và khả năng hình thành liên kết hydro, do đó phát sinh phức hợp của một số phân tử nước. Nếu năng lượng hấp dẫn giữa các phân tử nước nhỏ hơn giữa các phân tử nước và một chất thì chất đó sẽ tan trong nước. Những chất như vậy được gọi là ưa nước (từ tiếng Hy Lạp “hydro” - nước, “phi lê” - tình yêu). Đó là nhiều loại muối khoáng, protein, cacbohydrat, v.v. Nếu năng lượng hút giữa các phân tử nước lớn hơn năng lượng hút giữa các phân tử nước và một chất thì những chất đó không tan (hoặc ít tan) được gọi là kỵ nước ( từ tiếng Hy Lạp “phobos” - sợ hãi) - chất béo, lipid, v.v.

Muối khoáng trong dung dịch tế bào nước phân ly thành cation và anion, cung cấp lượng ổn định các nguyên tố hóa học cần thiết và áp suất thẩm thấu. Trong số các cation quan trọng nhất là K+, Na+, Ca 2+, Mg+. Nồng độ của từng cation trong tế bào và trong môi trường ngoại bào là không giống nhau. Trong tế bào sống, nồng độ K cao, Na+ thấp, trong huyết tương ngược lại nồng độ Na+ cao và K+ thấp. Điều này là do tính thấm chọn lọc của màng. Sự khác biệt về nồng độ ion trong tế bào và môi trường đảm bảo dòng nước từ môi trường vào trong tế bào và sự hấp thụ nước của rễ cây. Việc thiếu các yếu tố riêng lẻ - Fe, P, Mg, Co, Zn - ngăn chặn sự hình thành axit nucleic, huyết sắc tố, protein và các chất quan trọng khác chất quan trọng và dẫn đến bệnh hiểm nghèo. Anion xác định độ pH ổn định của môi trường tế bào (trung tính và hơi kiềm). Trong số các anion, quan trọng nhất là HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

CHẤT HỮU CƠ

Chất hữu cơ ở dạng phức tạp chiếm khoảng 20-30% thành phần tế bào.

Carbohydrate- Hợp chất hữu cơ gồm cacbon, hiđro và oxi. Chúng được chia thành đơn giản - monosacarit (từ tiếng Hy Lạp "monos" - một) và phức tạp - polysacarit (từ tiếng Hy Lạp "poly" - nhiều).

Monosacarit(của họ công thức tổng quát C n H 2n O n) là những chất không màu, có vị ngọt dễ chịu, tan nhiều trong nước. Chúng khác nhau về số lượng nguyên tử cacbon. Trong số các monosacarit, phổ biến nhất là hexose (có 6 nguyên tử C): glucose, fructose (có trong trái cây, mật ong, máu) và galactose (có trong sữa). Trong số các pentose (có 5 nguyên tử C), phổ biến nhất là ribose và deoxyribose, là một phần của axit nucleic và ATP.

Polysaccharidđề cập đến polyme - hợp chất trong đó cùng một monome được lặp lại nhiều lần. Các monome của polysacarit là monosacarit. Polysaccharides hòa tan trong nước và nhiều loại có vị ngọt. Trong số này, đơn giản nhất là disacarit, bao gồm hai monosacarit. Ví dụ, sucrose bao gồm glucose và fructose; đường sữa - từ glucose và galactose. Khi số lượng monome tăng lên, độ hòa tan của polysacarit giảm. Trong số các polysaccharide phân tử cao, glycogen phổ biến nhất ở động vật, tinh bột và chất xơ (cellulose) phổ biến nhất ở thực vật. Loại thứ hai bao gồm 150-200 phân tử glucose.

Carbohydrate- nguồn năng lượng chính cho mọi hình thức hoạt động của tế bào (vận động, sinh tổng hợp, bài tiết, v.v.). Khi phân hủy thành các sản phẩm đơn giản nhất là CO 2 và H 2 O, 1 g carbohydrate sẽ giải phóng 17,6 kJ năng lượng. Carbohydrate thực hiện chức năng xây dựng ở thực vật (vỏ của chúng bao gồm cellulose) và vai trò là chất dự trữ (ở thực vật - tinh bột, ở động vật - glycogen).

Lipid- Đây là những chất và chất béo giống chất béo không tan trong nước, bao gồm glycerol và các axit béo có phân tử cao. Chất béo động vật được tìm thấy trong sữa, thịt và mô dưới da. Tại nhiệt độ phòng Cái này chất rắn. Ở thực vật, chất béo được tìm thấy trong hạt, quả và các cơ quan khác. Ở nhiệt độ phòng chúng là chất lỏng. Với chất béo cấu trúc hóa học chất giống chất béo là tương tự nhau. Có rất nhiều trong số chúng trong lòng đỏ trứng, tế bào não và các mô khác.

Vai trò của lipid được xác định bởi chức năng cấu trúc của chúng. Chúng bao gồm màng tế bào, do tính kỵ nước của chúng, ngăn chặn sự trộn lẫn của nội dung tế bào với môi trường. Lipid thực hiện chức năng năng lượng. Phân hủy thành CO 2 và H 2 O, 1 g chất béo giải phóng 38,9 kJ năng lượng. Chúng dẫn nhiệt kém, tích tụ trong mô dưới da (và các cơ quan và mô khác), hoạt động chức năng bảo vệ và vai trò của chất dự trữ.

Sóc- cụ thể và quan trọng nhất đối với cơ thể. Chúng thuộc về các polyme không định kỳ. Không giống như các polyme khác, các phân tử của chúng bao gồm các monome tương tự nhưng không giống nhau - 20 axit amin khác nhau.

Mỗi axit amin có tên riêng, cấu trúc và tính chất đặc biệt. Công thức chung của chúng có thể được biểu diễn như sau

Phân tử axit amin gồm một phần đặc hiệu (gốc R) và một phần giống nhau về tất cả các axit amin, trong đó có nhóm amin (-NH 2) có tính bazơ và nhóm cacboxyl (COOH) có tính axit. Sự hiện diện của các nhóm axit và bazơ trong một phân tử quyết định khả năng phản ứng cao của chúng. Thông qua các nhóm này, các axit amin được kết hợp với nhau để tạo thành polyme - protein. Trong trường hợp này, một phân tử nước được giải phóng khỏi nhóm amino của axit amin này và cacboxyl của axit amin khác, và các electron được giải phóng sẽ kết hợp với nhau để tạo thành liên kết peptide. Vì vậy, protein được gọi là polypeptide.

Phân tử protein là một chuỗi gồm vài chục hoặc hàng trăm axit amin.

Các phân tử protein có kích thước rất lớn, đó là lý do tại sao chúng được gọi là đại phân tử. Protein, giống như axit amin, có tính phản ứng cao và có thể phản ứng với axit và kiềm. Chúng khác nhau về thành phần, số lượng và trình tự axit amin (số lượng kết hợp 20 axit amin như vậy gần như vô hạn). Điều này giải thích sự đa dạng của protein.

Có bốn cấp độ tổ chức trong cấu trúc của phân tử protein (59)

• Cấu trúc sơ cấp- chuỗi polypeptide gồm các axit amin liên kết theo một trình tự nhất định bằng liên kết peptide cộng hóa trị (mạnh).
• Cấu trúc thứ cấp- Chuỗi polypeptide xoắn thành hình xoắn ốc chặt chẽ. Trong đó, các liên kết hydro có độ bền thấp phát sinh giữa các liên kết peptide của các vòng lân cận (và các nguyên tử khác). Họ cùng nhau cung cấp một cấu trúc khá mạnh mẽ.
• Cấu trúc bậc bađại diện cho một cấu hình kỳ lạ nhưng cụ thể cho từng protein - một giọt. Nó được giữ bởi các liên kết kỵ nước có độ bền thấp hoặc lực kết dính giữa các gốc không phân cực, được tìm thấy trong nhiều axit amin. Do sự phong phú của chúng, chúng cung cấp đủ độ ổn định cho đại phân tử protein và tính di động của nó. Cấu trúc cấp ba của protein còn được duy trì nhờ các liên kết cộng hóa trị S - S (es - es) phát sinh giữa các gốc xa của axit amin chứa lưu huỳnh - cysteine.
• Cấu trúc bậc bốn không điển hình cho tất cả các protein. Nó xảy ra khi một số đại phân tử protein kết hợp với nhau tạo thành phức hợp. Ví dụ, huyết sắc tố trong máu người là một phức hợp gồm bốn đại phân tử của loại protein này.

Sự phức tạp về cấu trúc của các phân tử protein có liên quan đến sự đa dạng của các chức năng vốn có trong các polyme sinh học này. Tuy nhiên, cấu trúc của phân tử protein phụ thuộc vào tính chất của môi trường.

Vi phạm cấu trúc tự nhiên con sóc được gọi là sự biến tính. Nó có thể xảy ra dưới tác động của nhiệt, hóa chất, năng lượng bức xạ và các yếu tố khác. Tại tác động yếu

Chỉ có cấu trúc bậc bốn phân hủy, với cấu trúc mạnh hơn - bậc ba, rồi thứ cấp, và protein vẫn ở dạng cấu trúc bậc một - chuỗi polypeptide. Quá trình này có thể đảo ngược một phần và protein bị biến tính có thể khôi phục cấu trúc của nó.

Vai trò của protein đối với sự sống của tế bào là rất lớn. Sóc - Cái này thân hình. Chúng tham gia vào việc xây dựng vỏ, bào quan và màng tế bào và các mô riêng lẻ (tóc, mạch máu, v.v.). Nhiều protein đóng vai trò là chất xúc tác trong tế bào - các enzyme giúp tăng tốc các phản ứng của tế bào lên hàng chục hoặc hàng trăm triệu lần. Khoảng một ngàn enzyme đã được biết đến. Ngoài protein, thành phần của chúng còn bao gồm các kim loại Mg, Fe, Mn, vitamin, v.v.

Mỗi phản ứng được xúc tác bởi enzyme đặc hiệu của riêng nó. Trong trường hợp này, không phải toàn bộ enzyme hoạt động mà là một vùng nhất định - trung tâm hoạt động. Nó phù hợp với chất nền giống như một chiếc chìa khóa vào ổ khóa. Enzyme hoạt động ở nhiệt độ và độ pH nhất định của môi trường. Protein hợp đồng đặc biệt cung cấp chức năng vận động tế bào (sự chuyển động của roi, lông mao, sự co cơ, v.v.). Các protein riêng lẻ (huyết sắc tố trong máu) thực hiện chức năng vận chuyển, cung cấp oxy đến tất cả các cơ quan và mô của cơ thể. Các protein cụ thể - kháng thể - thực hiện chức năng bảo vệ, trung hòa các chất lạ. Một số protein thực hiện chức năng năng lượng. Phân hủy thành các axit amin và sau đó thành các chất đơn giản hơn, 1 g protein sẽ giải phóng 17,6 kJ năng lượng.

Axit nucleic(từ tiếng Latin “hạt nhân” - lõi) lần đầu tiên được phát hiện trong hạt nhân. Chúng có hai loại - axit deoxyribonucleic(ADN) và axit ribonucleic(ARN). Vai trò sinh học của chúng rất lớn, chúng quyết định quá trình tổng hợp protein và truyền thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác.

Phân tử DNA có cấu trúc phức tạp. Nó bao gồm hai chuỗi xoắn ốc. Chiều rộng của chuỗi xoắn kép là 2 nm 1, chiều dài vài chục, thậm chí hàng trăm micromicron (lớn hơn hàng trăm, hàng nghìn lần so với phân tử protein lớn nhất). DNA là một polyme có monome là nucleotide - hợp chất bao gồm một phân tử axit photphoric, carbohydrate - deoxyribose và một bazơ nitơ. Công thức chung của họ như sau:

Axit photphoric và carbohydrate giống nhau ở tất cả các nucleotide và bazơ nitơ có bốn loại: adenine, guanine, cytosine và thymine. Họ xác định tên của các nucleotide tương ứng:

• adenyl (A),
• guanyl (G),
• tế bào chất (C),
• thymidyl (T).

Mỗi chuỗi DNA là một polynucleotide bao gồm hàng chục nghìn nucleotide. Trong đó, các nucleotide lân cận được kết nối bằng liên kết cộng hóa trị mạnh giữa axit photphoric và deoxyribose.

Với kích thước khổng lồ của các phân tử DNA, sự kết hợp của bốn nucleotide trong chúng có thể lớn vô cùng.

Khi chuỗi xoắn kép DNA được hình thành, các bazơ nitơ của một chuỗi nằm ở vị trí chặt chẽ theo một thứ tự nhất định chống lại các bazơ nitơ là một cách khác. Trong trường hợp này, T luôn chống lại A và chỉ có C chống lại G. Điều này được giải thích là do A và T, cũng như G và C, hoàn toàn tương ứng với nhau, giống như hai nửa. kính vỡ, và là bổ sung hoặc bổ sung(từ tiếng Hy Lạp “bổ sung” - bổ sung) với nhau. Nếu biết trình tự các nucleotide trong một chuỗi DNA thì sử dụng nguyên tắc bổ sung có thể xác định được các nucleotide của chuỗi khác (xem Phụ lục, nhiệm vụ 1). Các nucleotide bổ sung được kết nối bằng liên kết hydro.

Có hai kết nối giữa A và T, và ba kết nối giữa G và C.

Việc nhân đôi phân tử DNA là tính năng độc đáo của nó, đảm bảo việc truyền thông tin di truyền từ tế bào mẹ sang tế bào con. Quá trình nhân đôi ADN được gọi là Sự nhân đôi DNA. Nó được thực hiện như sau. Ngay trước khi phân chia tế bào, phân tử DNA tháo ra và sợi đôi của nó, dưới tác dụng của enzyme, được tách ở một đầu thành hai chuỗi độc lập. Trên mỗi nửa nucleotide tự do của tế bào, theo nguyên tắc bổ sung, một chuỗi thứ hai được xây dựng. Kết quả là thay vì một phân tử DNA lại xuất hiện hai phân tử hoàn toàn giống hệt nhau.

ARN- một loại polymer có cấu trúc tương tự một chuỗi DNA, nhưng kích thước nhỏ hơn nhiều. Monome RNA là các nucleotide bao gồm axit photphoric, carbohydrate (ribose) và bazơ nitơ. Ba bazơ nitơ của RNA - adenine, guanine và cytosine - tương ứng với các bazơ của DNA, nhưng bazơ thứ tư thì khác. Thay vì thymine, RNA chứa uracil. Sự hình thành của một polyme RNA xảy ra thông qua liên kết cộng hóa trị giữa ribose và axit photphoric của các nucleotide lân cận. Ba loại RNA được biết đến: ARN thông tin(i-RNA) truyền thông tin về cấu trúc của protein từ phân tử DNA; chuyển ARN(tRNA) vận chuyển axit amin đến nơi tổng hợp protein; RNA ribosome (r-RNA) được chứa trong ribosome và tham gia vào quá trình tổng hợp protein.

ATP- Axit adenosine triphosphoric - quan trọng hợp chất hữu cơ. Cấu trúc của nó là một nucleotide. Nó bao gồm adenine bazơ nitơ, ribose carbohydrate và ba phân tử axit photphoric. ATP là cấu trúc không ổn định, dưới tác dụng của enzyme liên kết giữa “P” và “O” bị phá vỡ, một phân tử axit photphoric bị tách ra và ATP đi vào