Νερό και μέταλλα

Ένα ζωντανό κύτταρο περιέχει περίπου 70% H2O κατά βάρος. Το H2O έρχεται σε δύο μορφές:

1) Ελεύθερο (95%) – στον μεσοκυττάριο χώρο, αγγεία, κενοτόπια, κοιλότητες οργάνων.

2) Δεσμευμένο (5%) – με υψηλά μοριακές οργανικές ουσίες.

Ιδιοκτησία:

8) Διαλυτικό γενικής χρήσης. Με βάση τη διαλυτότητά τους στο νερό, οι ουσίες χωρίζονται σε υδρόφιλες - διαλυτές και υδρόφοβες - αδιάλυτες (λίπη, νουκλεϊκά οξέα, ορισμένες πρωτεΐνες).

9) Συμμετέχει στη βιοχημεία. αντιδράσεις (υδρόλυση, οξειδοαναγωγή, φωτοσύνθεση)

10) Συμμετέχει στα φαινόμενα όσμωσης - διέλευση διαλύτη από ημιπερατό κέλυφος προς τη διαλυτή ουσία λόγω της δύναμης της οσμωτικής πίεσης. Η ωσμωτική πίεση στα θηλαστικά είναι ίση με διάλυμα NaCl 0,9%.

11) Μεταφορά - ουσίες διαλυτές στο νερό μεταφέρονται μέσα ή έξω από το κύτταρο με διάχυση.

12) Το νερό πρακτικά δεν συμπιέζεται, καθορίζοντας έτσι τον στροβιλισμό.

13) Έχει τη δύναμη της επιφανειακής τάσης - αυτή η δύναμη εκτελεί τη ροή του τριχοειδούς αίματος προς τα πάνω και προς τα κάτω στα φυτά.

14) Έχει υψηλή θερμοχωρητικότητα και θερμική αγωγιμότητα, η οποία διατηρεί τη θερμική ισορροπία.

Με την έλλειψη H2O, οι μεταβολικές διεργασίες διαταράσσονται· η απώλεια του 20% του H2O οδηγεί σε θάνατο.

Μεταλλικά στοιχεία.

Τα μέταλλα στο κύτταρο έχουν τη μορφή αλάτων. Σύμφωνα με την αντίδρασή τους, τα διαλύματα μπορεί να είναι όξινα, βασικά ή ουδέτερα. Αυτή η συγκέντρωση εκφράζεται χρησιμοποιώντας ρΗ.

pH = 7 ουδέτερη υγρή αντίδραση

pH< 7 кислая

pH > 7 βασικό

Μια αλλαγή στο pH κατά 1-2 μονάδες είναι επιζήμια για το κύτταρο.

Λειτουργία ορυκτών αλάτων:

1) Διατήρηση του στρεσίματος των κυττάρων.

2) Ρυθμίζουν βιοχημικά. διαδικασίες.

3) Διατήρηση σταθερής σύνθεσης του εσωτερικού περιβάλλοντος.

1) Τα ιόντα ασβεστίου διεγείρουν τη συστολή των μυών. Η μείωση της συγκέντρωσης στο αίμα προκαλεί επιληπτικές κρίσεις.

2) Άλατα καλίου, νατρίου, ασβεστίου. Η αναλογία αυτών των ιόντων διασφαλίζει τη φυσιολογική συστολή του καρδιακού συστήματος.

3) Το ιώδιο είναι συστατικό του θυρεοειδούς αδένα.

9) Οργανικές ενώσεις του κυττάρου: υδατάνθρακες, λιπίδια, πρωτεΐνες, αμινοξέα, ένζυμα.

Ι. Υδατάνθρακες

Αποτελούν μέρος των κυττάρων όλων των ζωντανών οργανισμών. Στα ζωικά κύτταρα υπάρχουν 1-5% υδατάνθρακες, στα φυτικά κύτταρα έως και 90% (φωτοσύνθεση).

Chem. σύνθεση: C, H, O. Μονομερές – γλυκόζη.

Ομάδες υδατανθράκων:

1) Μονοσακχαρίτες – άχρωμοι, γλυκοί, πολύ διαλυτοί στο νερό (γλυκόζη, φρουκτόζη, γαλακτόζη, ριβόζη, δεοξυριβόζη).

2) Ολιγοσακχαρίτες (δισακχαρίτες) – γλυκοί, διαλυτοί (σακχαρόζη, μαλτόζη, λακτόζη).

3) Πολυσακχαρίτες - μη ζαχαρούχοι, ελάχιστα διαλυτοί στο νερό (άμυλο, κυτταρίνη - σε φυτικά κύτταρα, χιτίνη σε μύκητες και αρθρόποδα, γλυκογόνο σε ζώα και ανθρώπους). Το γλυκογόνο αποθηκεύεται στους μύες και στο συκώτι. Όταν διασπάται, απελευθερώνεται γλυκόζη.

Λειτουργίες των υδατανθράκων:

1) Δομικό - μέρος των μεμβρανών των φυτικών κυττάρων.

2) Προστατευτικό - οι εκκρίσεις που εκκρίνονται από τους αδένες περιέχουν υδατάνθρακες που προστατεύουν τα κούφια όργανα (βρόγχους, στομάχι, έντερα) από τη γούνα. Ζημιές και φυτά από διείσδυση παθογόνων βακτηρίων

3) Αποθήκευση. Τα θρεπτικά συστατικά (άμυλο, γλυκογόνο) αποθηκεύονται στα κύτταρα ως αποθέματα.

4) Κατασκευή. Οι μονοσακχαρίτες χρησιμεύουν ως πρώτη ύλη για την κατασκευή οργανικών ουσιών.

5) Ενέργεια. Το σώμα λαμβάνει το 60% της ενέργειάς του από τη διάσπαση των υδατανθράκων. Όταν διασπάται 1 γραμμάριο υδατάνθρακα, απελευθερώνονται 17,6 kJ ενέργειας.

II. Λιπίδια (λίπη, ενώσεις που μοιάζουν με λίπος).

Chem. χημική ένωση

C, O, H. Μονομερές – γλυκερίνη και υψηλά μοριακά λιπαρά οξέα.

Ιδιότητες:αδιάλυτο στο νερό, διαλυτό σε οργανικούς διαλύτες (βενζίνη, χλωροφόρμιο, αιθέρας, ακετόνη).

Σύμφωνα με τη χημεία Σύμφωνα με τη δομή, τα λιπίδια χωρίζονται στις ακόλουθες ομάδες:

1) Ουδέτερο. Χωρίζονται σε σκληρά (στους 20 βαθμούς παραμένουν στερεά), μαλακά (βούτυρο και λίπος ανθρώπινου σώματος) και υγρά (φυτικά έλαια).

2) Κερί. Καλύμματα: δέρμα, μαλλί, φτερά ζώων, μίσχοι, φύλλα, καρποί φυτών.

Εστέρες που σχηματίζονται από λιπαρά οξέα και πολυϋδρική αλκοόλη.

3) Φωσφολιπίδια. Ένα ή δύο υπολείμματα λιπαρών οξέων αντικαθίστανται από ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος. Κύριο συστατικό της κυτταρικής μεμβράνης.

4) Τα στεροειδή είναι λιπίδια που δεν περιέχουν λιπαρά οξέα. Τα στεροειδή περιλαμβάνουν ορμόνες (κορτιζόνη, ορμόνες φύλου), βιταμίνες (A, D, E).

Στεροειδής χοληστερόλη: σημαντικό συστατικό της κυτταρικής μεμβράνης. Η περίσσεια χοληστερόλης μπορεί να οδηγήσει σε καρδιαγγειακές παθήσεις και σχηματισμό χολόλιθων.

Λειτουργίες των λιπιδίων:

1) Δομικό (κατασκευή) – μέρος των κυτταρικών μεμβρανών.

2) Αποθήκευση - αποθηκεύεται σε φυτά σε φρούτα και σπόρους, σε ζώα στον υποδόριο λιπώδη ιστό. Όταν οξειδώνεται 1 g λίπους, παράγεται περισσότερο από 1 g νερού.

3) Προστατευτικό – χρησιμεύει για θερμομόνωση οργανισμών, γιατί έχει κακή θερμική αγωγιμότητα.

4) Ρυθμιστικό - οι ορμόνες (κορτικοστερόνη, ανδρογόνα, οιστρογόνα κ.λπ.) ρυθμίζουν τις μεταβολικές διεργασίες στο σώμα.

5) Ενέργεια: κατά την οξείδωση 1 g λίπους απελευθερώνονται 38,9 kJ.

III. σκίουροι.

Πολυμερείς οργανικές ενώσεις υψηλού μοριακού βάρους. Η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη σε διάφορα κύτταρα είναι από 50-80%. Καθε ΑΝΘΡΩΠΟΣ στη Γη έχει το δικό της μοναδικό σύνολο πρωτεϊνών που είναι μοναδικές για αυτήν (με εξαίρεση τα πανομοιότυπα δίδυμα). Η ιδιαιτερότητα των πρωτεϊνικών σετ διασφαλίζει την ανοσολογική κατάσταση κάθε ατόμου.

Chem. χημική ένωση: C, O, N, H, S, P, Fe.

Μονομερή. Συνολικά είναι 20, εκ των οποίων οι 9 είναι αναντικατάστατες. Εισέρχονται στον οργανισμό με τροφή σε έτοιμη μορφή.

Ιδιότητες:

1) Μετουσίωσης - καταστροφή μορίων πρωτεΐνης υπό την επίδραση υψηλής θερμοκρασίας, οξέων, χημικών ουσιών. ουσίες, αφυδάτωση, ακτινοβόληση.

2) Επαναφορά - αποκατάσταση της προηγούμενης κατασκευής όταν επανέλθουν κανονικές περιβαλλοντικές συνθήκες (εκτός της πρωτογενούς).

Δομή (επίπεδα οργάνωσης του μορίου πρωτεΐνης):

1) Πρωτογενής δομή.

Αυτή είναι μια πολυπεπτιδική αλυσίδα που αποτελείται από μια αλληλουχία αμινοξέων.

2) Δευτερεύουσα δομή.

Ελικοειδής στριμμένη πολυπεπτιδική αλυσίδα.

3) Τριτοβάθμια δομή.

Η σπείρα παίρνει μια παράξενη διαμόρφωση - ένα σφαιρίδιο.

4) Τεταρτογενής δομή.

Πολλά σφαιρίδια συνδυάζονται σε ένα σύνθετο σύμπλεγμα.

Λειτουργίες πρωτεϊνών:

1) Καταλυτικό (ενζυματικό) - οι πρωτεΐνες χρησιμεύουν ως καταλύτες (επιταχυντές βιοχημικών αντιδράσεων).

2) Δομικά - αποτελούν μέρος των μεμβρανών, των κυτταρικών οργανιδίων, των οστών, των μαλλιών, των τενόντων κ.λπ.

3) Οι πρωτεΐνες υποδοχέα - υποδοχείς αντιλαμβάνονται σήματα από το εξωτερικό περιβάλλον και τα μεταδίδουν στο κύτταρο.

4) Μεταφορά - οι πρωτεΐνες φορείς μεταφέρουν ουσίες μέσω των κυτταρικών μεμβρανών (η πρωτεΐνη αιμοσφαιρίνης μεταφέρει οξυγόνο από τους πνεύμονες στα κύτταρα άλλων ιστών).

5) Προστατευτικό - οι πρωτεΐνες προστατεύουν τον οργανισμό από βλάβες και εισβολή ξένων οργανισμών (οι πρωτεΐνες ανοσοσφαιρίνης εξουδετερώνουν τις ξένες πρωτεΐνες. Η ιντερφερόνη καταστέλλει την ανάπτυξη ιών).

6) Κινητήρας - οι πρωτεΐνες ακτίνη και λυσίνη εμπλέκονται στη συστολή των μυϊκών ινών.

7) Ρυθμιστικές - οι ορμονικές πρωτεΐνες ρυθμίζουν τις φυσιολογικές διεργασίες. Για παράδειγμα, η ινσουλίνη και η γλυκαγόνη ρυθμίζουν τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα.

8) Ενέργεια – όταν διασπάται 1g πρωτεΐνης, απελευθερώνονται 17,6 kJ ενέργειας.

IV. Αμινοξέα.

Είναι ένα μονομερές πρωτεΐνης.

Τύπος:

Το αμινοξύ περιέχει αμινομάδες Η2Ν και καρβοξυλομάδα COOH. Τα αμινοξέα διαφέρουν μεταξύ τους λόγω των R ριζών τους.

Τα αμινοξέα συνδέονται με πεπτιδικούς δεσμούς για να σχηματίσουν πολυπεπτιδικές αλυσίδες.

NH-CO---NH-CO---NH-CO

Πολυπεπτιδικός δεσμός.

Η καρβοξυλική ομάδα ενός αμινοξέος συνδέεται με την αμινομάδα ενός γειτονικού αμινοξέος.

V. Ένζυμα.

Πρόκειται για μόρια πρωτεΐνης ικανά να καταλύουν (επιταχύνουν τις βιοχημικές αντιδράσεις σε ένα κύτταρο εκατομμύρια φορές).

Λειτουργίες και ιδιότητες:

Τα ένζυμα είναι συγκεκριμένα, δηλαδή καταλύουν μόνο μια συγκεκριμένη χημική ουσία. αντίδραση ή παρόμοια.

Δρουν με αυστηρά καθορισμένη σειρά.

Η δραστηριότητα των ενζύμων εξαρτάται από τη θερμοκρασία, την αντίδραση του περιβάλλοντος, την παρουσία συνενζύμων - μη πρωτεϊνικών ενώσεων, αυτά μπορεί να είναι βιταμίνες, ιόντα, διάφορα Me. Η βέλτιστη θερμοκρασία για τη δράση του ενζύμου είναι 37-40 βαθμοί.

Η ενζυμική δραστηριότητα ρυθμίζεται από:

Καθώς οι θερμοκρασίες αυξάνονται, εντείνεται, υπό την επήρεια φαρμάκων, δηλητηρίων και καταστέλλεται.

Η απουσία ή ανεπάρκεια ενζύμων οδηγεί σε σοβαρές ασθένειες (η αιμορροφιλία προκαλείται από ανεπάρκεια του ενζύμου που είναι υπεύθυνο για την πήξη του αίματος).

Τα ένζυμα χρησιμοποιούνται στην ιατρική για την παραγωγή εμβολίων. Στη βιομηχανία για την παραγωγή ζάχαρης από άμυλο, αλκοόλης από ζάχαρη και άλλες ουσίες.

Δομή:

Στο ενεργό σημείο, το υπόστρωμα αλληλεπιδρά με το ένζυμο, το οποίο ταιριάζει μεταξύ τους σαν ένα «κλειδί για μια κλειδαριά».

10) Νουκλεϊκά οξέα: DNA, RNA, ATP.

Το DNA και το RNA απομονώθηκαν για πρώτη φορά από τον πυρήνα των κυττάρων το 1869 από τον Ελβετό επιστήμονα Miescher. Τα νουκλεϊκά οξέα είναι πολυμερή των οποίων το μονομερές είναι νουκλεοτίδια που αποτελούνται από 2 νουκλεϊκές βάσεις αδενίνη και γουανίνη και 3 πυριμιδίνες κυτοσίνη, ουρακίλη, θυμίνη.

Θ) DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ).

Αποκρυπτογραφήθηκε το 1953 από τους Watson και Crick. 2 κλωστές που τυλίγονται σπειροειδώς το ένα γύρω από το άλλο. Το DNA βρίσκεται στον πυρήνα.

Ένα νουκλεοτίδιο αποτελείται από 3 υπολείμματα:

1) Υδατάνθρακες – δεοξυριβόζη.

2) Φωσφορικό οξύ.

3) Αζωτούχες βάσεις.

Τα νουκλεοτίδια διαφέρουν μεταξύ τους μόνο στις αζωτούχες βάσεις τους.

C – κυτιδύλιο, G – γουανίνη, Τ – θυμιδύλιο, Α – αδενίνη.

Συναρμολόγηση μορίων DNA.

Η ένωση νουκλεοτιδίων σε μια αλυσίδα DNA γίνεται μέσω ομοιοπολικών δεσμών μέσω του υδατάνθρακα ενός νουκλεοτιδίου και του υπολείμματος φωσφορικού οξέος του γειτονικού.

Σύνδεση δύο νημάτων.

Οι δύο κλώνοι συνδέονται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου μεταξύ αζωτούχων βάσεων. Οι αζωτούχες βάσεις συνδυάζονται σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας A-T, G-C. Η συμπληρωματικότητα (συμπλήρωμα) είναι μια αυστηρή αντιστοιχία νουκλεοτιδίων που βρίσκονται σε ζευγαρωμένους κλώνους DNA. Οι αζωτούχες βάσεις περιέχουν τον γενετικό κώδικα.

Ιδιότητες και λειτουργίες του DNA:

I) Replication (reduplication) – διπλασιασμός. Εμφανίζεται κατά τη συνθετική περίοδο της ενδιάμεσης φάσης.

1) Το ένζυμο σπάει τους δεσμούς υδρογόνου και η έλικα ξετυλίγεται.

2) Ένας κλώνος διαχωρίζεται από ένα άλλο μέρος του μορίου DNA (κάθε κλώνος χρησιμοποιείται ως πρότυπο).

3) Τα μόρια επηρεάζονται από το ένζυμο DNA - πολυμεράση.

4) Σύνδεση κάθε κλώνου DNA με συμπληρωματικά νουκλεοτίδια.

5) Σχηματισμός δύο μορίων DNA.

II) Αποθήκευση κληρονομικών πληροφοριών με τη μορφή αλληλουχίας νουκλεοτιδίων.

III) Μεταφορά στο γονίδιο. inf.

IV) Το δομικό DNA υπάρχει στο χρωμόσωμα ως δομικό συστατικό.

II) RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ).

Πολυμερές που αποτελείται από μία μόνο αλυσίδα. Αυτοί είναι:στον πυρήνα, το κυτταρόπλασμα, τα ριβοσώματα, τα μιτοχόνδρια, τα πλαστίδια.

Το μονομερές είναι ένα νουκλεοτίδιο που αποτελείται από 3 υπολείμματα:

1) Υδατάνθρακες – ριβόζη.

2) Υπόλειμμα φωσφορικού οξέος.

3) Βάση αζώτου (μη ζευγαρωμένη) (A, G, C, U - αντί για θυμίνη).

Λειτουργίες του RNA:μετάδοση και εφαρμογή κληρονομικών πληροφοριών μέσω της πρωτεϊνοσύνθεσης.

Τύποι RNA:

1) Πληροφορίες (mRNA) ή μήτρα (mRNA) 5% του συνόλου του RNA.

Συντίθεται κατά τη μεταγραφή σε ένα συγκεκριμένο τμήμα του μορίου DNA - ένα γονίδιο. Το mRNA μεταφέρει πληροφορίες. Σχετικά με τη δομή της πρωτεΐνης (αλληλουχία νουκλεοτιδίων) από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα σε ριβοσώματα και γίνεται η μήτρα για τη σύνθεση πρωτεϊνών.

2) Ριβοσωμικό (ριβοσωμικό rRNA) Το 85% του συνόλου του RNA, που συντίθεται στον πυρήνα, είναι μέρος των χρωμοσωμάτων, αποτελούν το ενεργό κέντρο του ριβοσώματος όπου λαμβάνει χώρα η βιοσύνθεση των πρωτεϊνών.

3) Μεταφορά (tRNA) Το 10% του συνόλου του RNA, σχηματίζεται στον πυρήνα και περνά στο κυτταρόπλασμα και μεταφέρει αμινοξέα στη θέση της πρωτεϊνοσύνθεσης, δηλαδή στα ριβοσώματα. Επομένως έχει το σχήμα φύλλου τριφυλλιού:

III) ATP (αδενοσινοτριφωσφορικό οξύ).

Ένα νουκλεοτίδιο που αποτελείται από 3 υπολείμματα:

1) Η αζωτούχα βάση είναι η αδενίνη.

2) Το υπόλειμμα υδατανθράκων είναι η ριβόζη.

3) Τρία υπολείμματα φωσφορικού οξέος.

Οι δεσμοί μεταξύ των υπολειμμάτων φωσφορικού οξέος είναι πλούσιοι σε ενέργεια και ονομάζονται μακροστοιχεία. Όταν αφαιρείται ένα μόριο φωσφορικού οξέος, το ATP μετατρέπεται σε ADP και δύο μόρια μετατρέπονται σε AMP. Αυτό απελευθερώνει ενέργεια 40 kJ.

ATP (tri) > ADP (di) > AMP (μονοφωνικό).

Το ATP συντίθεται στα μιτοχόνδρια ως αποτέλεσμα της αντίδρασης φωσφορυλίωσης.

Ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος προστίθεται στο ADP. Είναι πάντα παρόντα στο κύτταρο, ως προϊόν της ζωτικής του δραστηριότητας.

Λειτουργίες ATP:καθολικός φύλακας και φορέας πληροφοριών.

Οποιοδήποτε κύτταρο περιέχει όχι μόνο οργανικές ουσίες. Περιέχει 70 στοιχεία από τον περιοδικό πίνακα. Και 24 από αυτά περιέχονται σε κύτταρα οποιουδήποτε τύπου. Οι ανόργανες ουσίες του κυττάρου αντιπροσωπεύονται επίσης από νερό και ιόντα.

Όλα τα στοιχεία μπορούν να χωριστούν σε τρεις ομάδες ανάλογα με το περιεχόμενό τους:

• μακροστοιχεία – N, C, H, O, Mg, Na, K, Ca, Fe, P, Cl, S;
• μικροστοιχεία – B, Ni, Cu, Zn, Mb, Co;
• υπερμικροστοιχεία – U, Ra, Hg, Au, Pb, Se.

Σύμφωνα με μια άλλη μέθοδο ταξινόμησης, τα οργανίδια διαχωρίζονται από αυτές τις ομάδες - ουσίες απαραίτητες για τη σύνθεση οργανικής ύλης: νερό, άνθρακας, οξυγόνο και άζωτο.

Έννοια του νερού

Το νερό είναι μια από τις πιο σημαντικές ανόργανες ουσίες του κυττάρου. Η αναγκαιότητά του για οποιοδήποτε ζωντανό πλάσμα δύσκολα μπορεί να υπερεκτιμηθεί, αλλά λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν για όλες τις λειτουργίες του στο κύτταρο. Ας τα εξετάσουμε εν συντομία σε σχέση με τις ιδιότητες του νερού που του επιτρέπουν να εκπληρώσει το ρόλο του.

1. Διαπνοή και εφίδρωση – υψηλή θερμοχωρητικότητα και καλή θερμική αγωγιμότητα.
2. Διατηρώντας το σχήμα του - είναι σχεδόν αδύνατο να συμπιεστεί το νερό έτσι ώστε να αλλάξει τον όγκο του.
3. Λιπαντικές ιδιότητες - ιξώδες.
4. Η όσμωση είναι η κινητικότητα των μορίων λόγω της ευθραυστότητας των δεσμών υδρογόνου μέσα στο μόριο.
5. Η λέμφος, το αίμα, ο γαστρικός χυμός και άλλα σωματικά υγρά μπορούν να χρησιμοποιήσουν οξυγόνο διαλυμένο στο νερό - τα μόρια του νερού είναι πολικά, είναι καλός διαλύτης.
6. Διατηρείται ένα μέσο διασποράς στο κυτταρόπλασμα (η ταυτόχρονη ύπαρξη σε διάλυμα δύο ή περισσότερων φάσεων που δεν αναμειγνύονται μεταξύ τους) - ο σχηματισμός κελυφών ενυδάτωσης γύρω από μεγάλα μόρια, πάλι λόγω της πολικότητας των μορίων του νερού.

Μακροστοιχεία, μικροστοιχεία και ο ρόλος τους στο κύτταρο

Ας δούμε μερικές από τις λειτουργίες των στοιχείων για να καταλάβουμε πόσο σημαντικά είναι για το κελί, παρόλο που το περιεχόμενό τους σε αυτό είναι μικρό.

Μαγνήσιο – βοηθά πολλά ένζυμα να συμμετέχουν στη σύνθεση του DNA και στον ενεργειακό μεταβολισμό.

Ασβέστιο – ρυθμίζει τη διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών.

Κάλιο - συμμετέχει στη σύνθεση πρωτεϊνών και στη γλυκόλυση, διατηρεί το απαραίτητο βιοηλεκτρικό δυναμικό στη μεμβράνη (δείτε πώς λειτουργεί η αντλία νατρίου-καλίου).

Το θείο είναι μέρος ορισμένων αμινοξέων, τα βοηθά στη δημιουργία δισουλφιδικών γεφυρών (για το σχηματισμό της τριτογενούς δομής της πρωτεΐνης) και συμμετέχει στη χημειοσύνθεση και τη βακτηριακή φωτοσύνθεση.

Ο σίδηρος είναι μέρος των ενζύμων μεταφοράς ηλεκτρονίων στο σύστημα φωτοσύνθεσης και είναι το κέντρο του μορίου της αιμοσφαιρίνης.

Χλώριο - τα ιόντα του βοηθούν το κύτταρο να παραμείνει ηλεκτρικά ουδέτερο.

Το βρώμιο είναι μέρος της βιταμίνης Β1.

Ο χαλκός είναι μέρος των ενζύμων που συμμετέχουν στη σύνθεση των κυτοχρωμάτων.

Ψευδάργυρος – βρίσκεται σε ένζυμα απαραίτητα για την αλκοολική ζύμωση.

Και αυτό δεν είναι όλες οι ανόργανες ουσίες του κυττάρου. Είναι πολύ σημαντικό να διατηρείται η συγκέντρωση κάθε ουσίας στο επιθυμητό επίπεδο. Άλλωστε, η έλλειψή τους μπορεί να διαταράξει σημαντικά τη λειτουργία του κυττάρου. Ωστόσο, το ίδιο συμβαίνει και με την υπερβολή τους.

Η δομή του κυττάρου και όλες οι διεργασίες που συμβαίνουν σε αυτό είναι ένα πολύ μεγάλο και πολύπλοκο σύστημα. Όλες οι διαδικασίες και οι μέθοδοι ρύθμισής τους έχουν αναπτυχθεί σε αιώνες εξέλιξης· όλα σε αυτά τελειοποιούνται και, υπό τις κατάλληλες συνθήκες, λειτουργούν σταθερά και χωρίς σφάλματα.

Ανόργανες ουσίες που απαρτίζουν το κύτταρο - βίντεο

Χημική σύνθεση του κυττάρου

Χημικά στοιχεία του κυττάρου.

Όλα τα κύτταρα, ανεξάρτητα από το επίπεδο οργάνωσης, είναι παρόμοια σε χημική σύσταση. Το κύτταρο περιέχει αρκετές χιλιάδες ουσίες που συμμετέχουν σε διάφορες χημικές αντιδράσεις. Περίπου 80 χημικά στοιχεία του περιοδικού πίνακα του D.I. Mendeleev ανακαλύφθηκαν σε ζωντανούς οργανισμούς. Για 24 στοιχεία οι λειτουργίες που επιτελούν στο σώμα είναι γνωστές, αυτές είναι βιογενής στοιχεία. Με βάση την ποσοτική περιεκτικότητά τους στη ζωντανή ύλη, τα στοιχεία χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες:

Μακροθρεπτικά συστατικά:

Ο, Γ, Η, Ν- περίπου το 98% της μάζας της ζωντανής ύλης, στοιχεία της 1ης ομάδας.

K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, Fε - στοιχεία της 2ης ομάδας. (1,9% της μάζας της ζωντανής ύλης).

Μικροστοιχεία (Zn, Mn, Cu, Co, Mo και πολλά άλλα),το μερίδιο των οποίων κυμαίνεται από 0,001% έως 0,000001. Τα μικροστοιχεία αποτελούν μέρος των βιολογικά δραστικών ουσιών - ένζυμα, βιταμίνες και ορμόνες.

Υπερμικροστοιχεία (Au, U, Ra, κ.λπ.),η συγκέντρωση του οποίου δεν υπερβαίνει το 0,000001%. Ο ρόλος των περισσότερων στοιχείων αυτής της ομάδας δεν έχει ακόμη διευκρινιστεί.

Τα μακρο- και μικροστοιχεία υπάρχουν στη ζωντανή ύλη με τη μορφή διαφόρων χημικές ενώσεις,που χωρίζονται σε ανόργανες και οργανικές ουσίες .

Ανόργανες ενώσεις του κυττάρου.

Οι ανόργανες ουσίες περιλαμβάνουν: νερό,αποτελούν περίπου το 70-80% του βάρους του σώματος. μεταλλικά στοιχεία - 1-1,5%.

Νερό. Η πιο κοινή ανόργανη ένωση σε ζωντανούς οργανισμούς. Το περιεχόμενό του ποικίλλει ευρέως: στα κύτταρα του σμάλτου των δοντιών, το νερό αποτελεί περίπου 10% κατά βάρος και στα κύτταρα ενός αναπτυσσόμενου εμβρύου - περισσότερο από 90%.

Χωρίς νερό, η ζωή είναι αδύνατη. Δεν είναι μόνο απαραίτητο συστατικό των ζωντανών κυττάρων, αλλά και ο βιότοπος των οργανισμών. Η βιολογική σημασία του νερού βασίζεται στις χημικές και φυσικές του ιδιότητες.

Οι χημικές και φυσικές ιδιότητες του νερού εξηγούνται, πρώτα απ 'όλα, από το μικρό μέγεθος των μορίων του νερού, την πολικότητα και την ικανότητά τους να συνδέονται μεταξύ τους μέσω δεσμών υδρογόνου. Σε ένα μόριο νερού, ένα άτομο οξυγόνου είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένο με δύο άτομα υδρογόνου. Το μόριο είναι πολικό: το άτομο οξυγόνου φέρει ένα μικρό αρνητικό φορτίο και τα δύο άτομα υδρογόνου φέρουν μικρά θετικά φορτία. Αυτό κάνει το μόριο του νερού δίπολο. Επομένως, όταν τα μόρια του νερού αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, δημιουργούνται δεσμοί υδρογόνου μεταξύ τους. Είναι 15-20 φορές πιο αδύναμα από τα ομοιοπολικά, αλλά δεδομένου ότι κάθε μόριο νερού είναι ικανό να σχηματίσει 4 δεσμούς υδρογόνου, επηρεάζουν σημαντικά τις φυσικές ιδιότητες του νερού. Η μεγάλη θερμοχωρητικότητα, η θερμότητα της σύντηξης και η θερμότητα της εξάτμισης εξηγούνται από το γεγονός ότι το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας που απορροφάται από το νερό δαπανάται για τη διάσπαση των δεσμών υδρογόνου μεταξύ των μορίων του. Το νερό έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα. Το νερό είναι πρακτικά ασυμπίεστο και διαφανές στο ορατό τμήμα του φάσματος. Τέλος, το νερό είναι μια ουσία της οποίας η πυκνότητα σε υγρή κατάσταση είναι μεγαλύτερη από ότι σε στερεή, στους 4ºC έχει μέγιστη πυκνότητα, ο πάγος έχει μικρότερη πυκνότητα, ανεβαίνει στην επιφάνεια και προστατεύει τη δεξαμενή από το πάγωμα.

Οι φυσικές και χημικές του ιδιότητες το καθιστούν μοναδικό υγρό και καθορίζουν τη βιολογική του σημασία. Το νερό είναι καλός διαλύτης για ιοντικές (πολικές) ενώσεις, καθώς και για ορισμένες μη ιονικές ενώσεις των οποίων τα μόρια περιέχουν φορτισμένες (πολικές) ομάδες. Οποιεσδήποτε πολικές ενώσεις στο νερό ενυδατωμένο(περιβάλλεται από μόρια νερού), ενώ τα μόρια του νερού συμμετέχουν στο σχηματισμό της δομής των μορίων των οργανικών ουσιών. Εάν η ενέργεια έλξης των μορίων του νερού σε μόρια μιας ουσίας είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια έλξης μεταξύ μορίων μιας ουσίας, τότε η ουσία διαλύεται. Σε σχέση με το νερό υπάρχουν: υδρόφιλες ουσίες -ουσίες που είναι πολύ διαλυτές στο νερό. υδρόφοβες ουσίες- ουσίες που είναι πρακτικά αδιάλυτες στο νερό. Οι περισσότερες βιοχημικές αντιδράσεις μπορούν να συμβούν μόνο σε υδατικό διάλυμα. Πολλές ουσίες εισέρχονται και εξέρχονται από το κύτταρο σε ένα υδατικό διάλυμα. Η υψηλή θερμοχωρητικότητα και η θερμική αγωγιμότητα του νερού συμβάλλουν στην ομοιόμορφη κατανομή της θερμότητας στο στοιχείο.

Λόγω της μεγάλης απώλειας θερμότητας κατά την εξάτμιση του νερού, το σώμα κρυώνει. Χάρη στις δυνάμεις της πρόσφυσης και της συνοχής, το νερό μπορεί να ανέλθει μέσω τριχοειδών αγγείων (ένας από τους παράγοντες που εξασφαλίζουν την κίνηση του νερού στα αγγεία των φυτών). Το νερό συμμετέχει άμεσα σε πολλές χημικές αντιδράσεις (υδρολυτική διάσπαση πρωτεϊνών, υδατανθράκων, λιπών κ.λπ.). Προσδιορίζει την καταπονημένη κατάσταση των κυτταρικών τοιχωμάτων (turgor) και επίσης εκτελεί μια λειτουργία υποστήριξης (υδροστατικός σκελετός, για παράδειγμα, σε στρογγυλά σκουλήκια).

Ορυκτά του κυττάρου.Αντιπροσωπεύονται κυρίως από άλατα που διασπώνται σε ανιόντα και κατιόντα. Για τις ζωτικές διεργασίες του κυττάρου, τα πιο σημαντικά κατιόντα είναι τα K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ και τα ανιόντα HPO 4 2-, Cl-, HCO 3 -. Οι συγκεντρώσεις των ιόντων στο κύτταρο και στο περιβάλλον του είναι διαφορετικές. Για παράδειγμα, στο εξωτερικό περιβάλλον (πλάσμα αίματος, θαλασσινό νερό) το K + είναι πάντα λιγότερο και το Na + είναι πάντα περισσότερο από ό,τι στο κύτταρο. Υπάρχει ένας αριθμός μηχανισμών που επιτρέπουν στο κύτταρο να διατηρεί μια ορισμένη αναλογία ιόντων στον πρωτοπλάστη και στο εξωτερικό περιβάλλον.

Διάφορα ιόντα συμμετέχουν σε πολλές διαδικασίες της κυτταρικής ζωής: κατιόντα K +, Na +, Cl - παρέχουν τη διεγερσιμότητα των ζωντανών οργανισμών. Τα κατιόντα Mg 2+, Mn 2+, Zn 2+, Ca 2+ κ.λπ. είναι απαραίτητα για την κανονική λειτουργία πολλών ενζύμων. ο σχηματισμός υδατανθράκων κατά τη φωτοσύνθεση είναι αδύνατος χωρίς Mg 2+ (συστατικό της χλωροφύλλης). Οι ρυθμιστικές ιδιότητες του κυττάρου (διατηρώντας την ελαφρώς αλκαλική αντίδραση του περιεχομένου του κυττάρου) υποστηρίζονται από ανιόντα ασθενών οξέων (HCO 3 -, HPO 4 -) και ασθενών οξέων (H 2 CO 3).

Ρυθμιστικό σύστημα φωσφορικών:

Χαμηλό pH Υψηλό pH

NPO 4 2- + H + ←―――――――→H 2 PO 4 -

Υδροφωσφορικό - ιόν Διόξινο φωσφορικό - ιόν

Ρυθμιστικό σύστημα διττανθρακικών:

Χαμηλό pH Υψηλό pH

HCO 3 - + H + ←――――――→ H 2 CO 3

Διττανθρακικό - ιόν Ανθρακικό οξύ

Ορισμένες ανόργανες ουσίες περιέχονται στο κύτταρο όχι μόνο σε διαλυμένη, αλλά και σε στερεή κατάσταση. Για παράδειγμα, το Ca και το P περιέχονται στον οστικό ιστό και στα κελύφη των μαλακίων με τη μορφή διπλού διοξειδίου του άνθρακα και φωσφορικών αλάτων.

Βιολογία [Πλήρης βιβλιογραφία αναφοράς για την προετοιμασία για την ενιαία κρατική εξέταση] Lerner Georgy Isaakovich

2.3.1. Ανόργανες ουσίες του κυττάρου

Το κελί περιέχει περίπου 70 στοιχεία του περιοδικού πίνακα του Mendeleev και 24 από αυτά υπάρχουν σε όλους τους τύπους κελιών. Όλα τα στοιχεία που υπάρχουν στο κελί χωρίζονται, ανάλογα με το περιεχόμενό τους στο κελί, σε ομάδες:

μακροθρεπτικά συστατικά– H, O, N, C,. Mg, Na, Ca, Fe, K, P, Cl, S;

μικροστοιχεία– B, Ni, Cu, Co, Zn, Mb, κ.λπ.

υπερμικροστοιχεία– U, Ra, Au, Pb, Hg, Se, κ.λπ.

Μόρια που αποτελούν ένα κύτταρο ανόργανος Και οργανικός συνδέσεις.

Ανόργανες ενώσεις του κυττάρου - νερόΚαι ανόργανοςιόντων.

Το νερό είναι η πιο σημαντική ανόργανη ουσία του κυττάρου. Όλες οι βιοχημικές αντιδράσεις συμβαίνουν σε υδατικά διαλύματα. Το μόριο του νερού έχει μη γραμμική χωρική δομή και έχει πολικότητα. Σχηματίζονται δεσμοί υδρογόνου μεταξύ μεμονωμένων μορίων νερού, που καθορίζουν τις φυσικές και χημικές ιδιότητες του νερού.

Φυσικές ιδιότητες του νερού: Δεδομένου ότι τα μόρια του νερού είναι πολικά, το νερό έχει την ιδιότητα να διαλύει πολικά μόρια άλλων ουσιών. Οι ουσίες που είναι διαλυτές στο νερό ονομάζονται υδρόφιλος. Οι ουσίες που είναι αδιάλυτες στο νερό ονομάζονται υδροφόβος.

Το νερό έχει υψηλή ειδική θερμοχωρητικότητα. Για να σπάσουν οι πολυάριθμοι δεσμοί υδρογόνου που υπάρχουν μεταξύ των μορίων του νερού, πρέπει να απορροφηθεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Θυμηθείτε πόσο χρόνο χρειάζεται για να ζεσταθεί ένας βραστήρας μέχρι να βράσει. Αυτή η ιδιότητα του νερού εξασφαλίζει τη διατήρηση της θερμικής ισορροπίας στο σώμα.

Για την εξάτμιση του νερού απαιτείται αρκετή ενέργεια. Το σημείο βρασμού του νερού είναι υψηλότερο από αυτό πολλών άλλων ουσιών. Αυτή η ιδιότητα του νερού προστατεύει το σώμα από την υπερθέρμανση.

Το νερό μπορεί να είναι σε τρεις καταστάσεις συσσωμάτωσης - υγρό, στερεό και αέριο.

Οι δεσμοί υδρογόνου καθορίζουν το ιξώδες του νερού και την προσκόλληση των μορίων του σε μόρια άλλων ουσιών. Χάρη στις συγκολλητικές δυνάμεις των μορίων, δημιουργείται ένα φιλμ στην επιφάνεια του νερού με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: επιφανειακή τάση.

Όταν ψύχεται, η κίνηση των μορίων του νερού επιβραδύνεται. Ο αριθμός των δεσμών υδρογόνου μεταξύ των μορίων γίνεται μέγιστος. Το νερό φτάνει τη μέγιστη πυκνότητά του στους 4 C?. Όταν το νερό παγώνει, διαστέλλεται (χρειάζεται χώρο για να σχηματιστούν δεσμοί υδρογόνου) και η πυκνότητά του μειώνεται. Γι' αυτό επιπλέει ο πάγος.

Βιολογικές λειτουργίες του νερού. Το νερό εξασφαλίζει την κίνηση των ουσιών στο κύτταρο και το σώμα, την απορρόφηση των ουσιών και την απομάκρυνση των μεταβολικών προϊόντων. Στη φύση, το νερό μεταφέρει τα απόβλητα στο έδαφος και στα υδάτινα σώματα.

Το νερό είναι ενεργός συμμετέχων στις μεταβολικές αντιδράσεις.

Το νερό συμμετέχει στο σχηματισμό λιπαντικών υγρών και βλέννας, εκκρίσεων και χυμών στο σώμα. Αυτά τα υγρά βρίσκονται στις αρθρώσεις των σπονδυλωτών, στην υπεζωκοτική κοιλότητα και στον περικαρδιακό σάκο.

Το νερό είναι μέρος της βλέννας, το οποίο διευκολύνει την κίνηση των ουσιών μέσω των εντέρων και δημιουργεί ένα υγρό περιβάλλον στους βλεννογόνους της αναπνευστικής οδού. Οι εκκρίσεις που εκκρίνονται από ορισμένους αδένες και όργανα είναι επίσης με βάση το νερό: σάλιο, δάκρυα, χολή, σπέρμα κ.λπ.

Ανόργανα ιόντα. Τα ανόργανα ιόντα του κυττάρου περιλαμβάνουν: κατιόντα K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+, NH 3 + και ανιόντα Cl –, NO 3 -, H 2 PO 4 -, NCO 3 -, HPO 4 2-.

Η διαφορά μεταξύ του αριθμού κατιόντων και ανιόντων (Nа + , Κα + , Cl-) στην επιφάνεια και στο εσωτερικό του κυττάρου εξασφαλίζει την εμφάνιση ενός δυναμικού δράσης, το οποίο βασίζεται στη νευρική και μυϊκή διέγερση.

Ανιόντα φώσφοροςτα οξέα δημιουργούν ρυθμιστικό σύστημα φωσφορικών, διατηρώντας το pH του ενδοκυτταρικού περιβάλλοντος του σώματος σε επίπεδο 6-9.

Το ανθρακικό οξύ και τα ανιόντα του δημιουργούν ένα ρυθμιστικό σύστημα διττανθρακικών και διατηρούν το pH του εξωκυτταρικού περιβάλλοντος (πλάσμα αίματος) σε επίπεδο 7-4.

Οι ενώσεις του αζώτου χρησιμεύουν ως πηγή ανόργανης διατροφής, σύνθεσης πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων. Τα άτομα του φωσφόρου αποτελούν μέρος των νουκλεϊκών οξέων, των φωσφολιπιδίων, καθώς και των οστών των σπονδυλωτών και του χιτινώδους καλύμματος των αρθροπόδων. Τα ιόντα ασβεστίου αποτελούν μέρος της ουσίας των οστών. είναι επίσης απαραίτητα για τη συστολή των μυών και την πήξη του αίματος.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΙΩΝ

Α'1. Η πολικότητα του νερού καθορίζει την ικανότητά του

1) αγώγουμε θερμότητα 3) διαλύουμε χλωριούχο νάτριο

2) απορροφούν τη θερμότητα 4) διαλύουν τη γλυκερίνη

Α2. Τα παιδιά με ραχίτιδα θα πρέπει να λαμβάνουν φάρμακα που περιέχουν

1) σίδηρος 2) κάλιο 3) ασβέστιο 4) ψευδάργυρος

Α3. Η αγωγή μιας νευρικής ώθησης παρέχεται από ιόντα:

1) κάλιο και νάτριο 3) σίδηρος και χαλκός

2) φώσφορο και άζωτο 4) οξυγόνο και χλώριο

Α4. Οι ασθενείς δεσμοί μεταξύ των μορίων του νερού στην υγρή του φάση ονομάζονται:

1) ομοιοπολικό 3) υδρογόνο

2) υδρόφοβο 4) υδρόφιλο

Α5. Η αιμοσφαιρίνη περιέχει

1) φώσφορος 2) σίδηρος 3) θείο 4) μαγνήσιο

Α6. Επιλέξτε μια ομάδα χημικών στοιχείων που περιλαμβάνονται απαραίτητα στις πρωτεΐνες

Α7. Σε ασθενείς με υποθυρεοειδισμό χορηγούνται φάρμακα που περιέχουν

Μέρος Β

ΣΕ 1. Επιλέξτε τις λειτουργίες του νερού στο κλουβί

1) ενέργεια 4) κατασκευή

2) ενζυματικό 5) λιπαντικό

3) μεταφορά 6) θερμορρυθμιστικό

ΣΤΙΣ 2. Επιλέξτε μόνο τις φυσικές ιδιότητες του νερού

1) ικανότητα διάσπασης

2) υδρόλυση αλάτων

3) πυκνότητα

4) θερμική αγωγιμότητα

5) ηλεκτρική αγωγιμότητα

6) δωρεά ηλεκτρονίων

ΜέροςΜΕ

Γ1. Ποιες φυσικές ιδιότητες του νερού καθορίζουν τη βιολογική του σημασία;

Από το βιβλίο Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια (VK) του συγγραφέα TSB

Από το βιβλίο Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια (IN) του συγγραφέα TSB

Από το βιβλίο Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια (ΚΑ) του συγγραφέα TSB

Από το βιβλίο Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια (ΔΕΝ) του συγγραφέα TSB

Από το βιβλίο Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια (PL) του συγγραφέα TSB

Από το βιβλίο Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια (ΠΟ) του συγγραφέα TSB

Από το βιβλίο Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια (ST) του συγγραφέα TSB

Από το βιβλίο Μια σύντομη ιστορία σχεδόν των πάντων στον κόσμο από τον Bryson Bill

Από το βιβλίο Βιολογία [Πλήρες βιβλίο αναφοράς για την προετοιμασία για την Ενιαία Κρατική Εξέταση] συγγραφέας Λέρνερ Γκεόργκι Ισαάκοβιτς

Από το βιβλίο Pocket Guide to Medical Tests συγγραφέας Rudnitsky Leonid Vitalievich

24 κελιά Αυτό ξεκινά με ένα κελί. Το πρώτο κελί διαιρείται για να γίνει δύο, και δύο γίνονται τέσσερα και ούτω καθεξής. Μετά από μόλις 47 διπλασιασμούς, θα έχετε περίπου 10 χιλιάδες τρισεκατομμύρια (10.000.000.000.000.000) κύτταρα έτοιμα να ζωντανέψουν ως άτομο*.322 Και κάθε ένα από αυτά τα κύτταρα ξέρει ακριβώς τι

Από το βιβλίο Πλήρες βιβλίο αναφοράς αναλύσεων και ερευνών στην ιατρική συγγραφέας Ingerleib Mikhail Borisovich

2.3. Χημική οργάνωση του κυττάρου. Η σχέση μεταξύ της δομής και των λειτουργιών των ανόργανων και οργανικών ουσιών (πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, υδατάνθρακες, λιπίδια, ATP) που αποτελούν το κύτταρο. Αιτιολόγηση της σχέσης των οργανισμών βάσει ανάλυσης της χημικής τους σύστασης

Από το βιβλίο Πώς να φροντίσεις τον εαυτό σου αν είσαι άνω των 40. Υγεία, ομορφιά, λεπτότητα, ενέργεια συγγραφέας Καρπουχίνα Βικτώρια Βλαντιμίροβνα

2.3.2. Οργανικές ουσίες του κυττάρου. Υδατάνθρακες, λιπίδια Υδατάνθρακες. Γενικός τύπος Сn (H2O)n. Κατά συνέπεια, οι υδατάνθρακες περιέχουν μόνο τρία χημικά στοιχεία: Υδατοδιαλυτούς υδατάνθρακες. Λειτουργίες διαλυτών υδατανθράκων: μεταφορά, προστατευτική, σηματοδότηση,

Από το βιβλίο Εγκυκλοπαίδεια του Δρ Myasnikov για τα πιο σημαντικά πράγματα συγγραφέας Myasnikov Alexander Leonidovich

4.6. Ανόργανες ουσίες Ανόργανες ουσίες στο πλάσμα και στον ορό του αίματος (κάλιο, νάτριο, ασβέστιο, φώσφορος, μαγνήσιο, σίδηρος, χλώριο κ.λπ.) καθορίζουν τις φυσικοχημικές ιδιότητες του αίματος Η ποσότητα των ανόργανων ουσιών στο πλάσμα είναι περίπου 1%. Στους ιστούς του σώματος βρίσκονται σε

Από το βιβλίο του συγγραφέα

Από το βιβλίο του συγγραφέα

Από το βιβλίο του συγγραφέα

6.9. Βλαστοκύτταρα Είναι πλέον της μόδας να μιλάμε για βλαστοκύτταρα. Όταν οι άνθρωποι με ρωτούν τι πιστεύω για αυτό, απαντώ στην ερώτηση με μια ερώτηση: «Πού; Στη Ρωσία ή στον κόσμο;» Οι καταστάσεις σε αυτόν τον τομέα είναι εντελώς διαφορετικές στη Ρωσία και στον κόσμο. Εντατική έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη σε όλο τον κόσμο και

Το κύτταρο ως βιολογικό σύστημα

Βασικά στοιχεία κυτταρολογίας

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ:

κυτταρική θεωρία, κυτταρολογία, κύτταρο - μονάδα δομής, ζωτική δραστηριότητα, ανάπτυξη και ανάπτυξη ενός οργανισμού, ταξινόμηση έμβιων όντων, προκαρυώτες και ευκαρυώτες, χημική οργάνωση του κυττάρου, δομή προ- και ευκαρυωτικών κυττάρων, σχέση μεταξύ της δομής και λειτουργίες των κυτταρικών οργανιδίων, συγκριτικά χαρακτηριστικά φυτικών, ζωικών και μυκητιακών κυττάρων και βακτηρίων

Η αρχή της μελέτης των κυττάρων θεωρείται το 1665: ο Άγγλος φυσιοδίφης Ρόμπερτ Χουκ, εξετάζοντας ένα τμήμα ενός δέντρου μπάλσας μέσω μικροσκοπίου, είδε κύτταρα που ονόμασε «κύτταρα».Ο σχηματισμός ιδεών για το κύτταρο συνέβη στη διαδικασία ανάπτυξης της βιολογικής επιστήμης.

Από την ιστορία της ανάπτυξης ιδεών για το κύτταρο:

Η προέλευση και η ανάπτυξη της έννοιας του κυττάρου	1665 – Ο R. Hooke εισήγαγε την έννοια του «κυττάρου». 1680 – Ο A. Leeuwenhoek ανακάλυψε μονοκύτταρους οργανισμούς. 1833 - Ο Ρ. Μπράουν ανακάλυψε πυκνούς σχηματισμούς μέσα στα φυτικά κύτταρα, τους οποίους ονόμασε "πυρήνες"? 1838 - Ο M. Schleiden κατέληξε στο συμπέρασμα ότι όλα τα φυτικά κύτταρα έχουν έναν πυρήνα, ο T. Schwann ανακάλυψε πυρήνες σε ζωικά κύτταρα.
Η εμφάνιση της κυτταρικής θεωρίας	1838 - Οι T. Schwann και M. Schleiden συνόψισαν τις γνώσεις για το κύτταρο και διατύπωσαν τις βασικές αρχές της κυτταρικής θεωρίας: όλοι οι φυτικοί και ζωικοί οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα που έχουν παρόμοια δομή.
Ανάπτυξη της κυτταρικής θεωρίας	1858 - Ο R. Virchow υποστήριξε ότι κάθε νέο κελί προέρχεται μόνο από ένα κελί ως αποτέλεσμα της διαίρεσης του. 1858 - Ο K. Baer καθιέρωσε ότι όλοι οι οργανισμοί ξεκινούν την ανάπτυξή τους από ένα κύτταρο (το έμβρυο του θηλαστικού αναπτύσσεται από ένα κύτταρο - ένα γονιμοποιημένο ωάριο).

Κυτολογία(από το ελληνικό kytos) – η επιστήμη του κυττάρου. Οι επιτυχίες της επιστήμης της κυτταρολογίας είναι άρρηκτα συνδεδεμένες με την ανάπτυξη ερευνητικών μεθόδων: η βελτίωση του μικροσκοπίου φωτός και η έλευση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, η χρήση ειδικών χρωστικών που καθιστούν δυνατή την επιλεκτική αναγνώριση κυτταρικών δομών

Βασικές αρχές της κυτταρικής θεωρίαςστο παρόν στάδιο μπορεί να διατυπωθεί ως εξής:

Βασικές διατάξεις	Χαρακτηριστικό γνώρισμα
1. Το κύτταρο είναι η βασική δομική μονάδα δομής, ανάπτυξης και δραστηριότητας ζωής	Όλοι οι οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα. Οι πολυκύτταροι οργανισμοί αναπτύσσονται από ένα μόνο γονιμοποιημένο ωάριο. Οι ζωτικές διαδικασίες του σώματος αποτελούνται από τη ζωτική δραστηριότητα μεμονωμένων κυττάρων
2. Τα κύτταρα όλων των οργανισμών είναι παρόμοια σε χημική σύνθεση, δομή και λειτουργίες	Όλα τα κύτταρα περιέχουν οργανικές ενώσεις: υδατάνθρακες, λιπίδια, πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα και ανόργανες ουσίες: νερό και άλατα. Όλα τα κύτταρα έχουν μεμβράνη, κυτταρόπλασμα, πυρήνα και άλλες κυτταρικές δομές - οργανίδια Όλα τα κύτταρα έχουν την ικανότητα να αναπτύσσονται, να αναπαράγονται, να αναπνέουν, να εκκρίνουν, να μεταβολίζουν ουσίες και ενέργεια και να έχουν ευερεθιστότητα.
3. Όλα τα νέα κύτταρα σχηματίζονται από τη διαίρεση των αρχικών κυττάρων	Η ανάπτυξη του σώματος συμβαίνει ως αποτέλεσμα της κυτταρικής διαίρεσης· νέα κύτταρα σχηματίζονται μόνο όταν διαιρούνται τα αρχικά, μητρικά κύτταρα. Στους πολυκύτταρους οργανισμούς, τα κύτταρα ειδικεύονται στη λειτουργία και σχηματίζουν ιστούς

Συμπέρασμα: όλοι οι οργανισμοί, εκτός από τους ιούς, έχουν κυτταρική δομή, παρόμοια χημική σύνθεση κυττάρων, ο σχηματισμός κυττάρων συμβαίνει με παρόμοιο τρόπο, πράγμα που δείχνει την ενότητα προέλευσης όλων των ζωντανών πραγμάτων.

Η δημιουργία της κυτταρικής θεωρίας έγινε το πιο σημαντικό γεγονός στη βιολογία, μια από τις καθοριστικές αποδείξεις της ενότητας της ζωντανής φύσης. Η κυτταρική θεωρία είχε σημαντική επίδραση στην ανάπτυξη της βιολογίας ως επιστήμης και χρησίμευσε ως το θεμέλιο για την ανάπτυξη επιστημονικών κλάδων όπως η εμβρυολογία, η ιστολογία και η φυσιολογία. Κατέστησε δυνατή τη δημιουργία της βάσης για την κατανόηση της ζωής, την ατομική ανάπτυξη των οργανισμών και την εξήγηση της εξελικτικής σύνδεσης μεταξύ τους. Οι βασικές αρχές της κυτταρικής θεωρίας έχουν διατηρήσει τη σημασία τους σήμερα, αν και για περισσότερα από εκατόν πενήντα χρόνια έχουν ληφθεί νέες πληροφορίες σχετικά με τη δομή, τη δραστηριότητα της ζωής και την ανάπτυξη του κυττάρου. Υπάρχουν κύτταρα προκαρυωτικό και ευκαρυωτικό. Οι οργανισμοί που σχηματίζονται από προκαρυωτικά κύτταρα ονομάζονται προκαρυώτεςκαι οργανισμοί που σχηματίζονται από ευκαρυωτικά κύτταρα - ευκαρυωτες.

Ταξινόμηση έμβιων όντων

Η βάση για αυτή τη διαίρεση των οργανισμών σε βασίλεια είναι οι μέθοδοι διατροφής αυτών των οργανισμών και η δομή των κυττάρων.

Χημική σύνθεση του κυττάρου.Η σύνθεση των οργανισμών περιλαμβάνει τα περισσότερα από τα χημικά στοιχεία του Περιοδικού Πίνακα D.I. Μεντελέεφ.

Μακροστοιχεία - υδρογόνο, οξυγόνο, άνθρακας, άζωτο. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει επίσης κάλιο, νάτριο, ασβέστιο, θείο, φώσφορο, μαγνήσιο, σίδηρο, χλώριο (η περιεκτικότητα αυτών των στοιχείων στο κύτταρο είναι δέκατα και εκατοστά του τοις εκατό). Συνολικά, τα μακροθρεπτικά συστατικά αποτελούν περίπου το 98%.

Μικροστοιχεία - ψευδάργυρος, χαλκός, ιώδιο, φθόριο, μολυβδαίνιο, βόριο, μαγγάνιο, κοβάλτιο (η περιεκτικότητα αυτών των στοιχείων στο κύτταρο είναι εκατοστά και χιλιοστά του τοις εκατό).

Υπερμικροστοιχεία - χρυσός, πλατίνα, υδράργυρος, καίσιο (η περιεκτικότητα αυτών των στοιχείων στο κύτταρο δεν υπερβαίνει τα χιλιοστά του τοις εκατό).

Τα μικροστοιχεία και τα υπερμικροστοιχεία παίζουν σημαντικό ρόλο στο σώμα: ο σίδηρος είναι μέρος της αιμοσφαιρίνης, το ιώδιο είναι συστατικό της θυρεοειδικής ορμόνης και η έλλειψη σεληνίου οδηγεί σε καρκίνο.

ΧΗΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Τα χημικά στοιχεία σχηματίζουν οργανικές και ανόργανες ουσίες:

Οργανικές ουσίες Ανόργανες ουσίες

Υδατάνθρακες Πρωτεΐνες Λίπη ΑΤΡ Νουκλεϊκά Μεταλλικά Νερό

όξινες ουσίες

Ανόργανες ουσίες του κυττάρου

Νερό– ένα από τα πιο βασικά συστατικά ενός ζωντανού κυττάρου, που αποτελεί κατά μέσο όρο το 70-80% της μάζας του κυττάρου. Σε ένα κύτταρο, το νερό βρίσκεται σε ελεύθερη (95%) και δεσμευμένη (5%) μορφές. Εκτός από το γεγονός ότι αποτελεί μέρος της σύνθεσής τους, για πολλούς οργανισμούς αποτελεί και βιότοπο.

Ο ρόλος του νερού σε ένα κύτταρο καθορίζεται από τις μοναδικές χημικές και φυσικές του ιδιότητες, που σχετίζονται κυρίως με το μικρό μέγεθος των μορίων του, την πολικότητα των μορίων του και την ικανότητά τους να σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους. Το νερό ως συστατικό των βιολογικών συστημάτων εκτελεί τις ακόλουθες βασικές λειτουργίες:

1. Το νερό είναι ένας γενικός διαλύτης για πολικές ουσίες, όπως άλατα, σάκχαρα, αλκοόλες, οξέα κ.λπ. Οι ουσίες που είναι πολύ διαλυτές στο νερό ονομάζονται υδρόφιλες.

2. Τα μόρια του νερού εμπλέκονται σε πολλές χημικές αντιδράσεις, για παράδειγμα στην υδρόλυση πολυμερών.

3. Στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, το νερό είναι δότης ηλεκτρονίων, πηγή ιόντων υδρογόνου και ελεύθερου οξυγόνου.

4. Το νερό δεν διαλύει μη πολικές ουσίες και δεν αναμιγνύεται με αυτές, αφού δεν μπορεί να σχηματίσει δεσμούς υδρογόνου με αυτές. Οι ουσίες που είναι αδιάλυτες στο νερό ονομάζονται υδρόφοβες.

5. Το νερό έχει υψηλή ειδική θερμοχωρητικότητα. Το σπάσιμο των δεσμών υδρογόνου που συγκρατούν τα μόρια του νερού μαζί απαιτεί την απορρόφηση μεγάλης ποσότητας ενέργειας. Αυτή η ιδιότητα διασφαλίζει τη διατήρηση της θερμικής ισορροπίας του σώματος κατά τις σημαντικές αλλαγές θερμοκρασίας στο περιβάλλον.

6. Το νερό έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα, η οποία επιτρέπει στο σώμα να διατηρεί την ίδια θερμοκρασία σε όλο τον όγκο του.

7. Το νερό χαρακτηρίζεται από υψηλή θερμότητα εξάτμισης, δηλαδή από την ικανότητα των μορίων να μεταφέρουν σημαντική ποσότητα θερμότητας ενώ ταυτόχρονα ψύχουν το σώμα. Χάρη σε αυτή την ιδιότητα του νερού, που εκδηλώνεται κατά την εφίδρωση στα θηλαστικά, τη θερμική δύσπνοια σε κροκόδειλους και άλλα ζώα και τη διαπνοή στα φυτά, αποτρέπεται η υπερθέρμανση.

8. Το νερό χαρακτηρίζεται από εξαιρετικά υψηλή επιφανειακή τάση. Αυτή η ιδιότητα έχει μεγάλη σημασία για την κίνηση των διαλυμάτων μέσω των ιστών (κυκλοφορία αίματος, ρεύματα ανόδου και καθόδου στα φυτά). Για πολλούς μικρούς οργανισμούς, η επιφανειακή τάση τους επιτρέπει να επιπλέουν στο νερό ή να γλιστρούν στην επιφάνειά του.

9. Το νερό εξασφαλίζει την κίνηση των ουσιών στο κύτταρο και το σώμα, την απορρόφηση των ουσιών και την απομάκρυνση των μεταβολικών προϊόντων.

10. Στα φυτά, το νερό καθορίζει την ώθηση των κυττάρων, και σε ορισμένα ζώα εκτελεί υποστηρικτικές λειτουργίες, όντας υδροστατικός σκελετός (στρογγυλά και αννελίδια, εχινόδερμα).

11. Το νερό είναι αναπόσπαστο μέρος των λιπαντικών υγρών (αρθρικό - στις αρθρώσεις των σπονδυλωτών, υπεζωκότα - στην υπεζωκοτική κοιλότητα, περικαρδιακό - στον περικαρδιακό σάκο) και της βλέννας (διευκολύνουν την κίνηση των ουσιών μέσα από τα έντερα, δημιουργούν ένα υγρό περιβάλλον στο οι βλεννογόνοι της αναπνευστικής οδού). Είναι μέρος του σάλιου, της χολής, των δακρύων κ.λπ.

Ιδιότητες, λειτουργίες και σημασία του νερού

Μεταλλικά άλατα. Τα μόρια άλατος σε ένα υδατικό διάλυμα διασπώνται σε κατιόντα και ανιόντα. Τα πιο σημαντικά είναι τα κατιόντα (K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH4+) και τα ανιόντα (Cl-, H2P04 -, HP042-, HC03 -, NO3 2-, SO4 2-). Ορισμένα ιόντα εμπλέκονται στην ενεργοποίηση των ενζύμων και η δημιουργία ωσμωτικής πίεσης στο κύτταρο, στις διεργασίες της μυϊκής συστολής, της πήξης του αίματος κ.λπ. Για τη σύνθεση σημαντικών οργανικών ουσιών (για παράδειγμα, φωσφολιπίδια, ATP, νουκλεοτίδια, αιμοσφαιρίνη, χλωροφύλλη, κ.λπ.), καθώς και αμινοξέα, που είναι πηγές ατόμων αζώτου και θείου. Το υδροχλωρικό οξύ είναι μέρος του γαστρικού υγρού. Τα άλατα ασβεστίου και φωσφόρου υπάρχουν στον οστικό ιστό των ζώων και των ανθρώπων.

Οργανικές ουσίες.Η βάση όλων των οργανικών ενώσεων είναι ο άνθρακας (C), ο οποίος σχηματίζει δεσμούς με άλλα άτομα και τις ομάδες τους. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται σύνθετες χημικές ενώσεις, διαφορετικές σε δομή και λειτουργία - μακρομόρια (από τα ελληνικά μακρο - μεγάλα).

Τα μακρομόρια αποτελούνται από επαναλαμβανόμενες ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους - μονομερή(από το ελληνικό μονος - ένα).

Πολυμερές(από τα ελληνικά πολυ – πολλά) – μακρομόριο που σχηματίζεται από μονομερή.

Στα μόρια πολυμερών, τα μονομερή μπορεί να είναι ίδια ή διαφορετικά. Ανάλογα με τα μονομερή που περιλαμβάνονται στα πολυμερή, τα πολυμερή χωρίζονται στις ακόλουθες ομάδες:

Πολυμερή

Κανονική Ακανόνιστη

Α-Α-Α-Α-Α-Α- - Α-Β-Α-Γ- Β-Α-Α-Δ- Γ- Α-

A-S-D-A-S-D-A-S-D-

Τα πολυμερή που αποτελούν τους ζωντανούς οργανισμούς ονομάζονται βιοπολυμερή,οι ιδιότητες των οποίων εξαρτώνται από τη δομή των μορίων τους, τον αριθμό και την ποικιλία των μονομερών. Τα βιοπολυμερή είναι καθολικά, αφού κατασκευάζονται σύμφωνα με ένα ενιαίο σχέδιο σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Η ποικιλία των ιδιοτήτων των βιοπολυμερών οφείλεται σε διαφορετικούς συνδυασμούς μονομερών που σχηματίζουν διαφορετικές παραλλαγές. Οι ιδιότητες των βιοπολυμερών εμφανίζονται μόνο σε ένα ζωντανό κύτταρο.

Υδατάνθρακες ή σακχαρίτες, - οργανικές ενώσεις, που περιλαμβάνουν άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο. Έλαβαν το όνομα «υδατάνθρακες» λόγω της χημικής τους σύστασης: ο γενικός τύπος των περισσότερων από αυτούς είναι Cn(H2O)n.

Σύνθεση και δομή υδατανθράκων

Μονοσακχαρίτες– απλά σάκχαρα με γενικό τύπο (CH2O)n, όπου n=3-9. Μεταξύ των μονοσακχαριτών, υπάρχουν τριόζες (3C), τετραόζες (4C), πεντόζες (5C) - ριβόζη, δεοξυριβόζη, εξόζες (6C) - γλυκόζη, γαλακτόζη. Οι μονοσακχαρίτες είναι πολύ διαλυτοί στο νερό και έχουν γλυκιά γεύση. Η φρουκτόζη είναι μέρος του μελιού και βρίσκεται σε φρούτα και πράσινα μέρη των φυτών. Η γλυκόζη βρίσκεται στα φρούτα, το αίμα, τη λέμφο, είναι η κύρια πηγή ενέργειας και αποτελεί μέρος των δισακχαριτών και των πολυσακχαριτών.

Δισακχαρίτες– ουσίες που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της συμπύκνωσης δύο μορίων μονοσακχαριτών με την απώλεια ενός μορίου νερού. Στα φυτά είναι η σακχαρόζη (C12H22O11) και η μαλτόζη, στα ζώα είναι η λακτόζη. Η σακχαρόζη είναι η κύρια μορφή μεταφοράς υδατανθράκων στα φυτά. Η λακτόζη σχηματίζεται στον μαστικό αδένα και υπάρχει στο γάλα.

γλυκόζη + γλυκόζη = μαλτόζη;
γλυκόζη + γαλακτόζη = λακτόζη;
γλυκόζη + φρουκτόζη = σακχαρόζη.

Στις ιδιότητές τους, οι δισακχαρίτες είναι κοντά στους μονοσακχαρίτες. Διαλύονται καλά στο νερό και έχουν γλυκιά γεύση.

Πολυσακχαρίτες- πρόκειται για υψηλού μοριακούς υδατάνθρακες που σχηματίζονται από το συνδυασμό ενός μεγάλου αριθμού μορίων μονοσακχαριτών Στα φυτά - άμυλο, κυτταρίνη (ίνες), τύπος (C6H10O5)n. σε ζώα - γλυκογόνο, χιτίνη. Η κυτταρίνη είναι το κύριο υποστηρικτικό συστατικό του κυτταρικού τοιχώματος στα φυτά. Το άμυλο είναι ο κύριος αποθεματικός υδατάνθρακας των φυτών. Το γλυκογόνο είναι ένας εφεδρικός πολυσακχαρίτης των ζώων (συσσωρεύεται στο συκώτι και στους μύες. Η χιτίνη είναι μέρος του περιβλήματος των αρθροπόδων και εξασφαλίζει τη δύναμη των δομών του περιβλήματος των μυκήτων.

Εντοπισμός στο κύτταρο και το σώμα: κυτταρικό τοίχωμα, κυτταρικά εγκλείσματα, χυμός φυτικών κυττάρων, περικάλυμμα αρθρόποδων.

Λειτουργίες των υδατανθράκων:

1) Ενέργεια. Οι υδατάνθρακες είναι η κύρια πηγή ενέργειας για τους οργανισμούς. Κατά τη διαδικασία οξείδωσης, 1 g υδατανθράκων απελευθερώνει 17,6 kJ.

2) Δομικό. Τα φυτικά κυτταρικά τοιχώματα είναι κατασκευασμένα από κυτταρίνη. Τα καλύμματα του σώματος των αρθρόποδων και τα κυτταρικά τοιχώματα των μυκήτων αποτελούνται από χιτίνη. Οι υδατάνθρακες αποτελούν μέρος των οργανιδίων, των μορίων του DNA και του RNA.

3) Αποθήκευση. Αυτή η λειτουργία εκτελείται από το άμυλο στα φυτά και το γλυκογόνο στα ζώα. Έχουν την ικανότητα να συσσωρεύονται στα κύτταρα και να καταναλώνονται καθώς προκύπτει η ανάγκη για ενέργεια.

4) Προστατευτικό. Οι αδένες εκκρίνουν εκκρίσεις που περιέχουν υδατάνθρακες. Οι εκκρίσεις προστατεύουν τα τοιχώματα των κοίλων οργάνων (στομάχι, έντερα) από μηχανικές βλάβες και διείσδυση παθογόνων βακτηρίων.

Λιπίδια- πρόκειται για ουσίες που μοιάζουν με λίπος, οι περισσότερες από τις οποίες αποτελούνται από λιπαρά οξέα και τριυδρική αλκοόλη. Πρόκειται για εστέρες ανώτερων λιπαρών οξέων και της τριυδρικής αλκοόλης γλυκερόλης.

Τα λίπη είναι τα πιο απλά και διαδεδομένα λιπίδια. Τα υγρά λίπη ονομάζονται έλαια. Στα ζώα, τα έλαια βρίσκονται στο γάλα, αλλά πιο συχνά βρίσκονται στα φυτά στους σπόρους και στα φρούτα.

Σύνθεση και δομή λιπιδίων

Τόπος σύνθεσης στο κύτταρο: στις μεμβράνες του λείου ενδοπλασματικού δικτύου.

Εντόπιση στο κύτταρο και στο σώμα: κυτταρική μεμβράνη, κυτταρικά εγκλείσματα, υποδόριος λιπώδης ιστός και ομέντο.

Λειτουργίες λιπιδίων:

1) Ενέργεια. Τα λιπίδια είναι μια «αποθήκη ενέργειας». Όταν 1 g λιπιδίων οξειδώνεται σε CO2 και H2O, απελευθερώνονται 38,9 kJ, δηλαδή διπλάσια από τους υδατάνθρακες και τις πρωτεΐνες.

2) Δομικό. Τα λιπίδια συμμετέχουν στην κατασκευή των κυτταρικών μεμβρανών και στο σχηματισμό σημαντικών βιολογικών ενώσεων, για παράδειγμα, ορμονών και βιταμινών.

3) Αποθήκευση. Τα φυτά τείνουν να συσσωρεύουν έλαια και όχι λίπη. Η σόγια και οι ηλιόσποροι είναι πλούσιοι σε έλαια.

4) Προστατευτική και θερμομόνωση. Τα λίπη δεν μεταφέρουν καλά τη θερμότητα. Αποτίθενται κάτω από το δέρμα των ζώων· σε ορισμένα, τέτοιες συσσωρεύσεις φτάνουν σε πάχος έως και 1 m, για παράδειγμα, στις φάλαινες. Το στρώμα λίπους προστατεύει τα ζώα από την υποθερμία. Ο λιπώδης ιστός λειτουργεί ως θερμοστάτης. Στις φάλαινες, επιπλέον, παίζει έναν άλλο ρόλο - προάγει την άνωση. Λόγω της χαμηλής θερμικής του αγωγιμότητας, το στρώμα του υποδόριου λίπους βοηθά στη διατήρηση της θερμότητας, η οποία επιτρέπει, για παράδειγμα, σε πολλά ζώα να ζουν σε ψυχρά κλίματα.

5) Λιπαντικό και υδατοαπωθητικό. Το κερί καλύπτει το δέρμα, το μαλλί, τα φτερά, τα κάνει πιο ελαστικά και τα προστατεύει από την υγρασία. Τα φύλλα και οι καρποί πολλών φυτών έχουν κηρώδη επίστρωση. Αυτό το στρώμα προστατεύει τα φύλλα από το να βραχούν κατά τη διάρκεια έντονων βροχοπτώσεων.

6) Ρυθμιστικό. Πολλές βιολογικά δραστικές ουσίες (ορμόνες φύλου - τεστοστερόνη σε

άνδρες και προγεστερόνη στις γυναίκες), οι βιταμίνες (A, D, E) είναι λιπιδικές ενώσεις

7) Πηγή μεταβολικού νερού. Ένα από τα προϊόντα της οξείδωσης του λίπους είναι το νερό, το οποίο

πολύ σημαντικό για ορισμένους κατοίκους του ζωικού κόσμου της ερήμου, για παράδειγμα, για τις καμήλες.

Το λίπος που αποθηκεύουν αυτά τα ζώα στις καμπούρες τους είναι πηγή νερού. Οξείδωση 100 γρ

λίπος αποδίδει περίπου 105 g νερού. Αρκούδες, μαρμότες και

άλλα ζώα πέφτουν σε χειμερία νάρκη ως αποτέλεσμα της οξείδωσης του λίπους.

8) Στα έλυτρα μυελίνης των αξόνων των νευρικών κυττάρων, τα λιπίδια είναι μονωτές κατά τη διάρκεια της αγωγής των νευρικών ερεθισμάτων.

9) Το κερί χρησιμοποιείται από τις μέλισσες στην κατασκευή κηρηθρών.

Τα λιπίδια μπορούν να σχηματίσουν σύμπλοκα με άλλα βιολογικά μόρια - πρωτεΐνες και σάκχαρα.

Πρωτεΐνες ή πρωτεΐνες (από το ελληνικό πρωτός - πρώτο) - οι πιο πολυάριθμες, ποικιλόμορφες και κορυφαίες οργανικές ενώσεις. Οι πρωτεΐνες είναι μακρομόρια επειδή είναι μεγάλες.

Χημική σύνθεσημόρια πρωτεΐνης: άνθρακας, οξυγόνο, υδρογόνο, άζωτο, θείο, μπορεί επίσης να υπάρχει φώσφορος, σίδηρος, ψευδάργυρος, χαλκός.

Οι πρωτεΐνες είναι πολυμερή που αποτελούνται από επαναλαμβανόμενα μονομερή χαμηλού μοριακού βάρους. Τα αμινοξέα είναι μονομερή μορίων πρωτεΐνης. Υπάρχουν περίπου 200 αμινοξέα που είναι γνωστό ότι βρίσκονται σε ζωντανούς οργανισμούς, αλλά μόνο 20 από αυτά βρίσκονται σε πρωτεΐνες. Αυτά είναι τα λεγόμενα βασικά ή αμινοξέα που σχηματίζουν πρωτεΐνες. 20 αμινοξέα παρέχουν ποικιλία πρωτεϊνών. Στα φυτά, όλα τα απαραίτητα αμινοξέα συντίθενται από τα πρωτογενή προϊόντα της φωτοσύνθεσης. Οι άνθρωποι και τα ζώα δεν είναι σε θέση να συνθέσουν έναν αριθμό αμινοξέων και πρέπει να τα λάβουν σε τελική μορφή με την τροφή. Τέτοια αμινοξέα ονομάζονται απαραίτητα. Αυτές περιλαμβάνουν λυσίνη, βαλίνη, λευκίνη, ισολευκίνη, θρεονίνη, φαινυλαλανίνη, τρυπτοφάνη, μεθειονίνη, αργινίνη και ιστιδίνη (10 συνολικά).

Δομή αμινοξέων:

Ένας ομοιοπολικός δεσμός σχηματίζεται μεταξύ της αμινομάδας ενός αμινοξέος και της καρβοξυλικής ομάδας ενός άλλου αμινοξέος, ο οποίος ονομάζεται πεπτιδικός δεσμός,και το μόριο πρωτεΐνης είναι πολυπεπτίδιο.

Σε διάλυμα, τα αμινοξέα μπορούν να δράσουν και ως οξέα και ως βάσεις, δηλαδή είναι αμφοτερικές ενώσεις. Η καρβοξυλική ομάδα -COOH είναι ικανή να δώσει ένα πρωτόνιο, λειτουργώντας ως οξύ, και η αμινομάδα - NH2 - μπορεί να δεχθεί ένα πρωτόνιο, επιδεικνύοντας έτσι τις ιδιότητες μιας βάσης.

Δομή πρωτεϊνών.Κάθε πρωτεΐνη σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον χαρακτηρίζεται από μια ειδική χωρική δομή. Κατά τον χαρακτηρισμό της χωρικής (τρισδιάστατης) δομής, διακρίνονται τέσσερα επίπεδα οργάνωσης των πρωτεϊνικών μορίων.

Επίπεδα δομικής οργάνωσης πρωτεΐνης: α - πρωτογενής δομή - αλληλουχία αμινοξέων της πρωτεΐνης. β - δευτερογενής δομή - η πολυπεπτιδική αλυσίδα είναι στριμμένη με τη μορφή σπείρας. γ - τριτοταγής δομή της πρωτεΐνης. δ - τεταρτοταγής δομή της αιμοσφαιρίνης.

Τόπος πρωτεϊνοσύνθεσης στο κύτταρο: στα ριβοσώματα.

Εντοπισμός πρωτεϊνών στο κύτταρο και στο σώμα: υπάρχουν σε όλα τα οργανίδια και στην κυτταροπλασματική μήτρα.

Χωρική δομή της πρωτεΐνης:

Πρωτογενής δομήπρωτεΐνη - μια αλληλουχία αμινοξέων που συνδέονται μεταξύ τους με πεπτιδικούς δεσμούς για να σχηματίσουν μια πολυπεπτιδική αλυσίδα. Όλες οι ιδιότητες και οι λειτουργίες των πρωτεϊνών εξαρτώνται από την πρωτογενή δομή. Η αντικατάσταση ενός μόνο αμινοξέος στη σύνθεση των μορίων πρωτεΐνης ή η διαταραχή της διάταξής τους συνήθως συνεπάγεται αλλαγή στη λειτουργία της πρωτεΐνης.

Δευτερεύουσα δομήΤο μόριο της πρωτεΐνης επιτυγχάνεται με τη σπειροειδοποίησή του: η πολυπεπτιδική αλυσίδα, που αποτελείται από διαδοχικά συνδεδεμένα αμινοξέα, συστρέφεται σε μια σπείρα, σχηματίζονται ασθενείς δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των ομάδων - CO - και - NH -.

Κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσης τριτογενής δομήτο σπειροειδές μόριο πρωτεΐνης διπλώνει πολλές φορές περισσότερο, σχηματίζοντας μια μπάλα - ένα σφαιρίδιο. Η αντοχή της τριτοταγούς δομής προσδιορίζεται από διάφορους δεσμούς, για παράδειγμα, δισουλφιδικούς δεσμούς (-S-S-), ιοντικές, υδρογόνου, υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις.

Τεταρτογενής δομήείναι μια ένωση που αποτελείται από πολλά μόρια πρωτεΐνης με τριτοταγή δομή. Χημικοί δεσμοί - ιοντική, υδρογόνο, υδρόφοβη αλληλεπίδραση.

Και έτσι, η πρωτογενής δομή είναι μια γραμμική δομή, με τη μορφή μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας. δευτερογενής – ελικοειδής, λόγω δεσμών υδρογόνου. τριτογενές - σφαιρικό; τεταρτοταγές - ένας συνδυασμός πολλών πρωτεϊνικών μορίων με τριτοταγή δομή.

Ιδιότητα πρωτεΐνης - μετουσίωση- παραβίαση της φυσικής δομής της πρωτεΐνης, η οποία είναι αναστρέψιμη εάν δεν καταστραφεί η πρωτογενής δομή και μη αναστρέψιμη εάν καταστραφεί η πρωτογενής δομή.

Επιπτώσεις περιβαλλοντικών παραγόντων

(θερμοκρασία, χημικά, ακτινοβολία κ.λπ.)

Μετουσίωση πρωτεΐνης (καταστροφή δομών)

Αναγέννηση– πλήρης αποκατάσταση της πρωτεϊνικής δομής.

Υπό την επίδραση διάφορων χημικών και φυσικών παραγόντων (επεξεργασία με οινόπνευμα, ακετόνη, οξέα, αλκάλια, υψηλή θερμοκρασία, ακτινοβολία, υψηλή πίεση κ.λπ.), εμφανίζεται μια αλλαγή στις δευτεροταγείς, τριτοταγείς και τεταρτοταγείς δομές της πρωτεΐνης λόγω της ρήξης. υδρογόνου και ιοντικών δεσμών. Η διαδικασία διαταραχής της φυσικής δομής μιας πρωτεΐνης ονομάζεται μετουσίωση. Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχει μείωση της διαλυτότητας των πρωτεϊνών, αλλαγή στο σχήμα και το μέγεθος των μορίων, απώλεια ενζυματικής δραστηριότητας κ.λπ. Η διαδικασία μετουσίωσης μπορεί να είναι πλήρης ή μερική. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η μετάβαση σε κανονικές περιβαλλοντικές συνθήκες συνοδεύεται από αυθόρμητη αποκατάσταση της φυσικής δομής της πρωτεΐνης. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται renaturation.

Απλές και σύνθετες πρωτεΐνες. Με βάση τη χημική τους σύσταση, οι πρωτεΐνες χωρίζονται σε απλές και σύνθετες. Οι απλές πρωτεΐνες περιλαμβάνουν πρωτεΐνες που αποτελούνται μόνο από αμινοξέα και οι σύνθετες πρωτεΐνες περιλαμβάνουν πρωτεΐνες που περιέχουν ένα μέρος πρωτεΐνης και ένα μη πρωτεϊνικό μέρος - ιόντα μετάλλων, υπολείμματα φωσφορικού οξέος, υδατάνθρακες, λιπίδια κ.λπ.

Λειτουργίες πρωτεϊνών:

1) Ενζυματική, ή καταλυτικός.Οι καταλύτες είναι ουσίες που επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις. Ένζυμα- Αυτοί είναι καταλύτες για βιοχημικές αντιδράσεις. Τα ένζυμα επιταχύνουν τις αντιδράσεις στο σώμα δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες φορές. Είναι εξαιρετικά ειδικά επειδή κάθε ένζυμο καταλύει μόνο μια συγκεκριμένη αντίδραση.

Ένζυμα = Βιοκαταλύτες (επιταχυντές χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν στα κύτταρα)

2) Κατασκευαστικός.Οι πρωτεΐνες αποτελούν μέρος όλων των κυτταρικών μεμβρανών και οργανιδίων (για παράδειγμα, σε συνδυασμό με το RNA, η πρωτεΐνη σχηματίζει ριβοσώματα).

3) Ενέργεια. Όταν 1 g πρωτεϊνών διασπάται σε τελικά προϊόντα (CO2, H2O και ουσίες που περιέχουν άζωτο), απελευθερώνονται 17,6 kJ.

4) Αποθήκευση.Αυτή η λειτουργία εκτελείται από πρωτεΐνες - πηγές τροφίμων (ασπράδι αυγού - λευκωματίνη,

πρωτεΐνη γάλακτος – καζεΐνη, ενδοσπέρμιο και ωάρια).

5) Προστατευτικός.Όλα τα ζωντανά κύτταρα και οι οργανισμοί έχουν αμυντικά συστήματα. Σε ανθρώπους και ζώα, αυτό είναι η άμυνα του ανοσοποιητικού. Τα αντισώματα σχηματίζονται στα λεμφοκύτταρα - προστατευτικές πρωτεΐνες που εξουδετερώνουν τα ξένα σώματα. Ένα άλλο παράδειγμα προστατευτικής λειτουργίας είναι η πήξη της πρωτεΐνης ινωδογόνου στο αίμα, η οποία οδηγεί στο σχηματισμό θρόμβου αίματος - θρόμβου που φράζει το αγγείο και σταματά την αιμορραγία. Η μηχανική προστασία παρέχεται από κερατώδεις σχηματισμούς - τρίχες, κέρατα, οπλές. Η σύνθεση αυτών των σχηματισμών περιλαμβάνει πρωτεΐνες. Τα φυτά σχηματίζουν επίσης προστατευτικές πρωτεΐνες, για παράδειγμα, αλκαλοειδή, χάρη στις οποίες τα φυτικά καλύμματα γίνονται ισχυρότερα και πιο ανθεκτικά.

6) Ρυθμιστική.Πολλές πρωτεΐνες ορμόνεςρύθμιση των φυσιολογικών διεργασιών (η ινσουλίνη και η γλυκαγόνη είναι πρωτεϊνικής φύσης). Τα παγκρεατικά κύτταρα παράγουν την ορμόνη ινσουλίνη, η οποία ρυθμίζει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα.

Παγκρέας

Ορμονική ινσουλίνη

Γλυκόζη (στο αίμα) à γλυκογόνο (στα ηπατικά κύτταρα)

7) Μεταφορά.Η λειτουργία των πρωτεϊνών μεταφοράς είναι να προσκολλούν χημικά στοιχεία ή βιολογικά δραστικές ουσίες και να τα μεταφέρουν σε ιστούς και όργανα.

Αιμοσφαιρίνη (βρίσκεται στα ερυθρά αιμοσφαίρια)

Αιμοσφαιρίνη + οξυγόνο Αιμοσφαιρίνη + διοξείδιο του άνθρακα

8) Μοτέρ.Οι συσταλτικές πρωτεΐνες εμπλέκονται σε όλους τους τύπους κίνησης που μπορούν να κάνουν τα κύτταρα και οι οργανισμοί. Παραδείγματα: η κίνηση των μαστιγίων και των βλεφαρίδων στα πιο απλά μονοκύτταρα ζώα, η σύσπαση των μυών στα πολυκύτταρα ζώα (οι πρωτεΐνες μυοσίνη και ακτίνη εξασφαλίζουν τη σύσπαση των μυϊκών κυττάρων), η κίνηση των φύλλων στα φυτά.

9) Σήμα.Οι πρωτεΐνες που είναι ενσωματωμένες στην κυτταρική μεμβράνη λαμβάνουν σήματα από

εξωτερικό περιβάλλον και μετάδοση πληροφοριών στο κύτταρο. Τέτοια μόρια πρωτεΐνης είναι ικανά

αλλάζει την τριτογενή δομή του ως απάντηση στις δράσεις των περιβαλλοντικών παραγόντων.

10) Τοξικό(τοξίνες που παρέχουν προστασία από εχθρούς και σκοτώνοντας θηράματα).

Λειτουργίες πρωτεΐνης	Χαρακτηριστικό γνώρισμα
1. Δομικό	Οι πρωτεΐνες αποτελούν μέρος των κυτταρικών μεμβρανών και των οργανιδίων
2. Ενέργεια	Όταν οξειδώνεται 1 g πρωτεϊνών, απελευθερώνονται 17,6 kJ
3. Αποθήκευση	Πρωτεΐνες – αποθεματικό θρεπτικό και ενεργειακό υλικό
4. Καταλυτικό, ενζυματικό	Οι πρωτεΐνες είναι ένζυμα που επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις
5. Ρυθμιστικό	Πολλές πρωτεΐνες είναι ορμόνες που ρυθμίζουν τις φυσιολογικές διεργασίες.
6. Μεταφορές	Μεταφορά διαφόρων ουσιών (αιμοσφαιρίνη + οξυγόνο)
7. Μοτέρ	Οι συσταλτικές πρωτεΐνες παρέχουν κίνηση (χρωμοσώματα στους πόλους των κυττάρων)
8. Προστατευτικό	Προστατέψτε το σώμα από ξένα σώματα
9. Σήμα	Λήψη σημάτων από το εξωτερικό περιβάλλον και μετάδοση πληροφοριών στην κυψέλη
10. Τοξικό	Οι τοξίνες παρέχουν προστασία από εχθρούς και σκοτώνοντας θηράματα

Οι πρωτεΐνες σπάνια χρησιμοποιούνται ως πηγή ενέργειας επειδή επιτελούν μια σειρά από άλλες σημαντικές λειτουργίες. Οι πρωτεΐνες χρησιμοποιούνται συνήθως όταν εξαντλούνται πηγές όπως οι υδατάνθρακες και τα λίπη. Οι υδατάνθρακες και τα λίπη αποθηκεύονται. Όταν τα τρόφιμα στερούνται οργανικής ένωσης, είναι δυνατό για το σώμα να μετατρέψει ορισμένες οργανικές ενώσεις σε άλλες: πρωτεΐνες σε λίπη και υδατάνθρακες, υδατάνθρακες και λίπη μεταξύ τους. Όμως οι υδατάνθρακες και τα λίπη δεν μπορούν να μετατραπούν σε πρωτεΐνες.

προβολές