مواد معدنی و نقش آنها در زندگی سلولی مواد آلی و معدنی سلول ها. گروهی از مواد آلی

از مواد معدنی سلول ها ابحدود 65٪ از جرم آن را تشکیل می دهد: در سلول های جوان با رشد سریع تا 95٪، در سلول های پیر - حدود 60٪. نقش آب در سلول ها بسیار زیاد است، واسطه و حلال است، در اکثر واکنش های شیمیایی، حرکت مواد، تنظیم حرارت، تشکیل ساختارهای سلولی شرکت می کند و حجم و خاصیت کشسانی سلول را تعیین می کند. بیشتر مواد در یک محلول آبی وارد بدن و خارج می شوند.

مواد آلی- 20-30 درصد از ترکیب سلولی را تشکیل می دهد. اونها می تونند ... باشند ساده(اسیدهای آمینه، گلوکز، اسیدهای چرب) و مجتمع(پروتئین ها، پلی ساکاریدها، اسیدهای نوکلئیک، لیپیدها). مهمترین آنها پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها و اسیدهای نوکلئیک هستند.

پروتئین ها اصلی ترین و پیچیده ترین مواد هر سلول هستند. اندازه یک مولکول پروتئین صدها و هزاران بار بزرگتر از مولکول های ترکیبات معدنی است. مولکول های پروتئین از ترکیبات ساده - اسیدهای آمینه (پروتئین های طبیعی حاوی 20 اسید آمینه) تشکیل می شوند. ترکیب آنها در توالی ها و مقادیر مختلف، طیف گسترده ای (تا 1000) از پروتئین ها را تشکیل می دهند. نقش آنها در زندگی یک سلول بسیار زیاد است: مواد ساختمانی بدن، کاتالیزورها (پروتئین های آنزیمی واکنش های شیمیایی را تسریع می کنند)، حمل و نقل (هموگلوبین خون اکسیژن و مواد مغذی را به سلول ها می رساند و دی اکسید کربن و محصولات پوسیدگی را می برد). پروتئین ها عملکرد محافظتی و انرژی را انجام می دهند. کربوهیدرات ها مواد آلی متشکل از کربن، هیدروژن و اکسیژن هستند. ساده ترین آنها مونوساکاریدها هستند - هگزوز، فروکتوز، گلوکز (موجود در میوه ها، عسل)، گالاکتوز (در شیر) و پلی ساکاریدها - متشکل از چندین کربوهیدرات ساده. اینها شامل نشاسته و گلیکوژن است. کربوهیدرات ها منبع اصلی انرژی برای تمامی اشکال فعالیت سلولی (حرکت، بیوسنتز، ترشح و غیره) هستند و نقش مواد ذخیره را ایفا می کنند. لیپیدها چربی های نامحلول در آب و موادی شبیه چربی هستند. آنها جزء ساختاری اصلی غشاهای بیولوژیکی هستند. لیپیدها عملکرد انرژی دارند و حاوی ویتامین های محلول در چربی هستند. اسیدهای نوکلئیک - (از کلمه لاتین "nucleus" - هسته) - در هسته سلول تشکیل می شوند. آنها در دو نوع وجود دارند: اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) و اسیدهای ریبونوکلئیک (RNA). نقش بیولوژیکی آنها بسیار زیاد است. آنها سنتز پروتئین ها و انتقال اطلاعات ارثی را تعیین می کنند.

سلول ها حاوی مواد معدنی و آلی (ترکیبات) هستند.

مواد معدنی سلول- این آب، نمک های معدنی مختلف، دی اکسید کربن، اسیدها و بازها است.

ابجزء ضروری محتویات یک سلول زنده است. آب به سلول خاصیت ارتجاعی و حجم می دهد، قوام ترکیب را تضمین می کند، در واکنش های شیمیایی و در ساخت مولکول های آلی شرکت می کند و وقوع همه فرآیندهای حیاتی سلول را ممکن می سازد. آب یک حلال برای مواد شیمیایی است که به داخل و خارج سلول حرکت می کنند.

اب(اکسید هیدروژن، H 2 O) مایع شفافی است که بی رنگ (در حجم های کم)، بو و مزه است. در شرایط طبیعی حاوی مواد محلول (نمک ها، گازها) است. آب در زندگی سلول ها و موجودات زنده، در شکل گیری آب و هوا و آب و هوا اهمیت اساسی دارد.

مقدار آب در سلول بین 60 تا 95 درصد کل جرم است. نقش آب در یک سلول با خواص شیمیایی و فیزیکی منحصر به فرد آن مرتبط با اندازه کوچک مولکول ها، قطبیت آنها و توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی تعیین می شود.

آب به عنوان جزئی از سیستم های بیولوژیکی

• آب یک حلال جهانی برای مواد قطبی - نمک ها، قندها، اسیدها و غیره است. واکنش پذیری آنها را افزایش می دهد، بنابراین بیشتر واکنش های شیمیایی در سلول در محلول های آبی انجام می شود.
• مواد غیر قطبی در آب نامحلول هستند (پیوندهای هیدروژنی تشکیل نمی شوند). با جذب شدن به یکدیگر، مواد آبگریز در حضور آب مجتمع های مختلفی را تشکیل می دهند (مثلاً غشاهای بیولوژیکی).
• گرمای ویژه بالای آب (یعنی جذب مقدار زیادی انرژی برای شکستن پیوندهای هیدروژنی) حفظ تعادل حرارتی بدن را در طول تغییرات دمای محیط تضمین می کند.
• گرمای زیاد تبخیر (توانایی مولکول ها برای انتقال مقدار قابل توجهی گرما هنگام خنک کردن بدن) از گرم شدن بیش از حد بدن جلوگیری می کند.
• کشش سطحی بالا حرکت محلول ها را در بافت ها تضمین می کند.
• آب حذف محصولات متابولیک را تضمین می کند.
• در گیاهان، آب در برخی از حیوانات عملکردهای حمایتی را انجام می دهد (اسکلت هیدرواستاتیک).
• آب بخشی از مایعات بیولوژیکی مختلف (خون، بزاق، مخاط، صفرا، اشک، اسپرم، مایعات سینوویال و جنب و غیره) است.

مولکول آب یک شکل زاویه‌دار دارد: اتم‌های هیدروژن نسبت به اکسیژن زاویه تقریباً 104.5 درجه تشکیل می‌دهند.

به دلیل الکترونگاتیوی بالای اتم اکسیژن، پیوند O-H قطبی است. اتم های هیدروژن بار مثبت جزئی دارند و اتم های اکسیژن بار منفی جزئی دارند.

یک دوقطبی در فواصل زیاد نسبت به اندازه خود میدان مغناطیسی در اطراف خود ایجاد می کند.

هنگامی که آب تبخیر می شود، شکستن پیوندهای هیدروژنی به انرژی زیادی نیاز دارد.

مواد معدنی در سلول، به جز آب، نشان داده شده است نمک های معدنی.

نمک های معدنی تنها 1-1.5 درصد از کل توده سلولی را تشکیل می دهند، اما نقش آنها قابل توجه است. در شکل محلول، آنها یک محیط ضروری برای فرآیندهای شیمیایی هستند که عمر سلول را تعیین می کنند.

سلول ها حاوی بسیاری از موارد مختلف هستند نمک ها. جانوران با استفاده از دستگاه دفع املاح اضافی را از بدن خارج می کنند و در گیاهان در اندامک های مختلف یا در واکوئل ها تجمع و متبلور می شوند. بیشتر اوقات اینها نمکهای کلسیم هستند. شکل آنها در سلول های گیاهی می تواند متفاوت باشد: سوزن ها، لوزی ها، کریستال ها - تک یا ذوب شده با هم (دروسن).

مولکول های نمک در یک محلول آبی به کاتیون ها و آنیون ها تجزیه می شوند. مهم ترین کاتیون ها (K +، Na +، Ca 2 +، Mg +، NH 4 +) و آنیون ها (Cl -، H 2 P0 4 -، HP0 4 2-، HC0 3 -، NO 3 -، SO 4 هستند. 2 -).

غلظت یون های مختلف در قسمت های مختلف سلول و همچنین در سلول و محیط متفاوت است. غلظت یون های سدیم در خارج از سلول همیشه بیشتر است و غلظت یون های پتاسیم و منیزیم همیشه در داخل سلول بیشتر است. تفاوت بین مقادیر کاتیون ها و آنیون ها در داخل سلول و روی سطح آن، انتقال فعال مواد را در سراسر غشاء تضمین می کند.

خواص بافری سیتوپلاسم - توانایی سلول برای حفظ غلظت معینی از یون های هیدروژن در شرایط تشکیل ثابت مواد اسیدی و قلیایی در طول متابولیسم - به غلظت نمک های داخل سلول بستگی دارد.

آنیون های اسید فسفریک یک سیستم بافر فسفات ایجاد می کنند که pH محیط داخل سلولی بدن را در 6.9 حفظ می کند.

اسید کربنیک و آنیون های آن یک سیستم بافر بی کربنات را تشکیل می دهند که pH محیط خارج سلولی (پلاسمای خون) را در 7.4 حفظ می کند.

برخی از یون ها در فعال شدن آنزیم ها، ایجاد فشار اسمزی در سلول، در فرآیندهای انقباض ماهیچه ها، لخته شدن خون و غیره نقش دارند. تعدادی کاتیون و آنیون برای سنتز مواد آلی مهم ضروری هستند.

سلول: ترکیب شیمیایی، ساختار، عملکرد اندامک ها.

ترکیب شیمیایی سلول. عناصر ماکرو و میکرو رابطه بین ساختار و عملکرد مواد معدنی و آلی (پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، کربوهیدرات ها، لیپیدها، ATP) که سلول را تشکیل می دهند. نقش مواد شیمیایی در سلول و بدن انسان.

ارگانیسم ها از سلول ها تشکیل شده اند. سلول های موجودات مختلف ترکیبات شیمیایی مشابهی دارند. جدول 1 عناصر شیمیایی اصلی موجود در سلول های موجودات زنده را نشان می دهد.

جدول 1. محتوای عناصر شیمیایی در سلول

گروه اول شامل اکسیژن، کربن، هیدروژن و نیتروژن است. آنها تقریباً 98٪ از ترکیب کل سلول را تشکیل می دهند.

گروه دوم شامل پتاسیم، سدیم، کلسیم، گوگرد، فسفر، منیزیم، آهن، کلر است. محتوای آنها در سلول دهم و صدم درصد است. عناصر این دو گروه به عنوان طبقه بندی می شوند درشت مغذی ها(از یونانی کلان- بزرگ).

عناصر باقی مانده که در سلول با صدم و هزارم درصد نشان داده شده اند، در گروه سوم قرار می گیرند. این ریز عناصر(از یونانی کوچک- کم اهمیت).

هیچ عنصر منحصر به فرد طبیعت زنده در سلول یافت نشد. همه عناصر شیمیایی ذکر شده نیز بخشی از طبیعت بی جان هستند. این نشان دهنده وحدت طبیعت زنده و بی جان است.

کمبود هر عنصر می تواند منجر به بیماری و حتی مرگ بدن شود، زیرا هر عنصر نقش خاصی را ایفا می کند. عناصر درشت گروه اول اساس بیوپلیمرها - پروتئین ها، کربوهیدرات ها، اسیدهای نوکلئیک و همچنین لیپیدها را تشکیل می دهند که بدون آنها زندگی غیرممکن است. گوگرد بخشی از برخی پروتئین ها، فسفر بخشی از اسیدهای نوکلئیک، آهن بخشی از هموگلوبین و منیزیم بخشی از کلروفیل است. کلسیم نقش مهمی در متابولیسم دارد.

برخی از عناصر شیمیایی موجود در سلول بخشی از مواد معدنی - نمک های معدنی و آب هستند.

نمک های معدنیبه عنوان یک قاعده، در سلول به شکل کاتیون ها (K +، Na +، Ca 2 +، Mg 2 +) و آنیون ها (HPO 2-/4، H2PO -/4، CI -، HCO یافت می شوند. 3) که نسبت آن اسیدیته محیط را تعیین می کند که برای زندگی سلول ها مهم است.

(در بسیاری از سلول ها، محیط کمی قلیایی است و pH آن تقریباً تغییر نمی کند، زیرا نسبت مشخصی از کاتیون ها و آنیون ها به طور مداوم در آن حفظ می شود.)

از میان مواد معدنی موجود در طبیعت زنده، نقش بسزایی دارد اب.

بدون آب، زندگی غیرممکن است. توده قابل توجهی از اکثر سلول ها را تشکیل می دهد. مقدار زیادی آب در سلول های مغز و جنین انسان وجود دارد: بیش از 80 درصد آب. در سلول های بافت چربی - تنها 40.% در سنین بالا، محتوای آب در سلول ها کاهش می یابد. فردی که 20 درصد آب خود را از دست داده باشد می میرد.

خواص منحصر به فرد آب نقش آن را در بدن مشخص می کند. در تنظیم حرارت نقش دارد که به دلیل ظرفیت گرمایی بالای آب - مصرف مقدار زیادی انرژی هنگام گرم کردن است. چه چیزی ظرفیت گرمایی بالای آب را تعیین می کند؟

در یک مولکول آب، یک اتم اکسیژن به دو اتم هیدروژن پیوند کووالانسی دارد. مولکول آب قطبی است زیرا اتم اکسیژن تا حدی بار منفی دارد و هر یک از دو اتم هیدروژن دارای بار است.

تا حدی بار مثبت پیوند هیدروژنی بین اتم اکسیژن یک مولکول آب و اتم هیدروژن یک مولکول دیگر تشکیل می شود. پیوندهای هیدروژنی اتصال تعداد زیادی از مولکول های آب را فراهم می کند. هنگامی که آب گرم می شود، بخش قابل توجهی از انرژی صرف شکستن پیوندهای هیدروژنی می شود که ظرفیت گرمایی بالای آن را تعیین می کند.

اب - حلال خوب. به دلیل قطبیت، مولکول های آن با یون های دارای بار مثبت و منفی برهمکنش می کنند و در نتیجه باعث انحلال ماده می شوند. در رابطه با آب، تمام مواد سلولی به آبدوست و آبگریز تقسیم می شوند.

آب دوست(از یونانی آبی- آب و filleo- عشق) به موادی گفته می شود که در آب حل می شوند. اینها شامل ترکیبات یونی (مثلاً نمکها) و برخی از ترکیبات غیر یونی (مثلاً قندها) است.

آبگریز(از یونانی آبی- آب و فوبوس- ترس) موادی هستند که در آب نامحلول هستند. اینها به عنوان مثال، لیپیدها هستند.

آب نقش مهمی در واکنش های شیمیایی که در محلول های آبی در سلول رخ می دهد ایفا می کند. محصولات متابولیکی را که بدن به آنها نیاز ندارد را حل می کند و در نتیجه باعث حذف آنها از بدن می شود. محتوای بالای آب در سلول به آن می دهد قابلیت ارتجاعی. آب حرکت مواد مختلف را در یک سلول یا از سلولی به سلول دیگر تسهیل می کند.

بدن های طبیعت زنده و بی جان از عناصر شیمیایی یکسانی تشکیل شده اند. موجودات زنده حاوی مواد معدنی - آب و نمک های معدنی هستند. عملکردهای حیاتی متعدد آب در یک سلول با ویژگی های مولکول های آن تعیین می شود: قطبیت آنها، توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی.

اجزای غیر آلی سلول

نوع دیگری از طبقه بندی عناصر در یک سلول:

عناصر درشت عبارتند از: اکسیژن، کربن، هیدروژن، فسفر، پتاسیم، گوگرد، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، آهن.
ریز عناصر عبارتند از منگنز، مس، روی، ید، فلوئور.
عناصر فوق میکرو شامل نقره، طلا، برم و سلنیوم هستند.

اجزای آلی سلول ها

ساختار پروتئین

آنزیم ها

مهمترین عملکرد پروتئین ها کاتالیزوری است. مولکول‌های پروتئینی که سرعت واکنش‌های شیمیایی در یک سلول را چندین مرتبه افزایش می‌دهند، نامیده می‌شوند. آنزیم ها. هیچ فرآیند بیوشیمیایی در بدن بدون مشارکت آنزیم ها اتفاق نمی افتد.

در حال حاضر، بیش از 2000 آنزیم کشف شده است. راندمان آنها چندین برابر بیشتر از راندمان کاتالیزورهای معدنی مورد استفاده در تولید است. بنابراین، 1 میلی گرم آهن در آنزیم کاتالاز جایگزین 10 تن آهن معدنی می شود. کاتالاز سرعت تجزیه پراکسید هیدروژن (H 2 O 2) را 10 11 برابر افزایش می دهد. آنزیمی که واکنش تشکیل اسید کربنیک را کاتالیز می کند (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 ) واکنش را 10 7 بار تسریع می کند.

یکی از ویژگی های مهم آنزیم ها، ویژگی عملکرد آن ها است.

ماده ای که آنزیم روی آن اثر می کند نامیده می شود لایه. ساختار آنزیم و مولکول های سوبسترا باید دقیقاً با یکدیگر مطابقت داشته باشند. این ویژگی عملکرد آنزیم ها را توضیح می دهد. هنگامی که یک سوبسترا با یک آنزیم ترکیب می شود، ساختار فضایی آنزیم تغییر می کند.

توالی برهمکنش بین آنزیم و سوبسترا را می توان به صورت شماتیک نشان داد:

سوبسترا+آنزیم – کمپلکس آنزیم – سوبسترا – آنزیم+محصول.

نمودار نشان می دهد که سوبسترا با آنزیم ترکیب می شود و یک کمپلکس آنزیم- سوبسترا را تشکیل می دهد. در این مورد، بستر به یک ماده جدید - یک محصول تبدیل می شود. در مرحله نهایی، آنزیم از محصول آزاد می شود و دوباره با مولکول سوبسترای دیگر برهمکنش می کند.

آنزیم ها فقط در دمای معین، غلظت مواد و اسیدیته محیط عمل می کنند. تغییر شرایط منجر به تغییرات در ساختار سوم و چهارم مولکول پروتئین و در نتیجه سرکوب فعالیت آنزیم می شود. چگونه این اتفاق می افتد؟ فقط بخش خاصی از مولکول آنزیم نامیده می شود مرکز فعال. مرکز فعال شامل 3 تا 12 باقی مانده اسید آمینه است و در نتیجه خم شدن زنجیره پلی پپتیدی تشکیل می شود.

تحت تأثیر عوامل مختلف، ساختار مولکول آنزیم تغییر می کند. در این حالت، پیکربندی فضایی مرکز فعال مختل می شود و آنزیم فعالیت خود را از دست می دهد.

آنزیم ها پروتئین هایی هستند که به عنوان کاتالیزور بیولوژیکی عمل می کنند. به لطف آنزیم ها، سرعت واکنش های شیمیایی در سلول ها چندین مرتبه افزایش می یابد. یکی از ویژگی های مهم آنزیم ها، ویژگی عملکرد آنها در شرایط خاص است.

اسیدهای نوکلئیک.

اسیدهای نوکلئیک در نیمه دوم قرن نوزدهم کشف شدند. بیوشیمیدان سوئیسی F. Miescher، که ماده ای با محتوای نیتروژن و فسفر بالا را از هسته سلول جدا کرد و آن را "نوکلئین" نامید (از lat. هسته- هسته).

اسیدهای نوکلئیک اطلاعات ارثی در مورد ساختار و عملکرد هر سلول و همه موجودات زنده روی زمین را ذخیره می کنند. دو نوع اسید نوکلئیک وجود دارد - DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) و RNA (ریبونوکلئیک اسید). اسیدهای نوکلئیک، مانند پروتئین ها، گونه های خاص هستند، یعنی ارگانیسم های هر گونه دارای نوع DNA خاص خود هستند. برای یافتن دلایل اختصاصی بودن گونه ها، ساختار اسیدهای نوکلئیک را در نظر بگیرید.

مولکول های اسید نوکلئیک زنجیره های بسیار طولانی هستند که از صدها و حتی میلیون ها نوکلئوتید تشکیل شده اند. هر اسید نوکلئیک فقط حاوی چهار نوع نوکلئوتید است. عملکرد مولکولهای اسید نوکلئیک به ساختار آنها، نوکلئوتیدهای موجود در آنها، تعداد آنها در زنجیره و توالی ترکیب در مولکول بستگی دارد.

هر نوکلئوتید از سه جزء تشکیل شده است: یک باز نیتروژن، یک کربوهیدرات و یک اسید فسفریک. هر نوکلئوتید DNA حاوی یکی از چهار نوع باز نیتروژنی (آدنین - A، تیمین - T، گوانین - G یا سیتوزین - C)، و همچنین کربوهیدرات دی اکسی ریبوز و یک باقیمانده اسید فسفریک است.

بنابراین، نوکلئوتیدهای DNA فقط در نوع پایه نیتروژنی متفاوت هستند.

مولکول DNA شامل تعداد زیادی نوکلئوتید است که در یک زنجیره در یک توالی مشخص به هم متصل شده اند. هر نوع مولکول DNA دارای تعداد و توالی نوکلئوتیدهای خاص خود است.

مولکول های DNA بسیار طولانی هستند. برای مثال، نوشتن توالی نوکلئوتیدها در مولکول‌های DNA از یک سلول انسانی (46 کروموزوم) با حروف، به کتابی در حدود 820000 صفحه نیاز دارد. تناوب چهار نوع نوکلئوتید می تواند تعداد نامحدودی از انواع مولکول های DNA را تشکیل دهد. این ویژگی‌های ساختاری مولکول‌های DNA به آن‌ها اجازه می‌دهد تا حجم عظیمی از اطلاعات را در مورد تمام ویژگی‌های موجودات زنده ذخیره کنند.

در سال 1953، زیست شناس آمریکایی جی واتسون و فیزیکدان انگلیسی F. Crick مدلی از ساختار مولکول DNA ایجاد کردند. دانشمندان دریافته اند که هر مولکول DNA از دو زنجیره به هم پیوسته و مارپیچی تشکیل شده است. شبیه یک مارپیچ دوگانه است. در هر زنجیره، چهار نوع نوکلئوتید در یک توالی خاص متناوب می شوند.

ترکیب نوکلئوتیدی DNA در بین انواع مختلف باکتری ها، قارچ ها، گیاهان و حیوانات متفاوت است. اما با افزایش سن تغییر نمی کند و کمی به تغییرات محیطی بستگی دارد. نوکلئوتیدها جفت هستند، یعنی تعداد نوکلئوتیدهای آدنین در هر مولکول DNA برابر با تعداد نوکلئوتیدهای تیمیدین (A-T) و تعداد نوکلئوتیدهای سیتوزین برابر با تعداد نوکلئوتیدهای گوانین (C-G) است. این به این دلیل است که اتصال دو زنجیره به یکدیگر در یک مولکول DNA تابع قانون خاصی است، یعنی: آدنین یک زنجیره همیشه فقط با دو پیوند هیدروژنی فقط با تیمین زنجیره دیگر و گوانین - توسط سه پیوند هیدروژنی با سیتوزین، یعنی زنجیره های نوکلئوتیدی یک مولکول DNA مکمل یکدیگر هستند.

مولکول های اسید نوکلئیک - DNA و RNA - از نوکلئوتیدها تشکیل شده اند. نوکلئوتیدهای DNA شامل یک باز نیتروژن دار (A، T، G، C)، کربوهیدرات دئوکسی ریبوز و یک مولکول اسید فسفریک هستند. مولکول DNA یک مارپیچ دوگانه است که از دو زنجیره تشکیل شده است که با پیوندهای هیدروژنی مطابق با اصل مکمل بودن به هم متصل شده اند. وظیفه DNA ذخیره اطلاعات ارثی است.

سلول های همه موجودات حاوی مولکول های ATP - آدنوزین تری فسفریک اسید هستند. ATP یک ماده سلولی جهانی است که مولکول آن دارای پیوندهای غنی از انرژی است. مولکول ATP یک نوکلئوتید منحصر به فرد است که مانند سایر نوکلئوتیدها از سه جزء تشکیل شده است: یک پایه نیتروژنی - آدنین، یک کربوهیدرات - ریبوز، اما به جای یکی شامل سه مولکول اسید فسفریک است (شکل 12). اتصالات نشان داده شده در شکل با یک نماد سرشار از انرژی هستند و نامیده می شوند ماکروارژیک. هر مولکول ATP حاوی دو پیوند پرانرژی است.

هنگامی که یک پیوند پر انرژی شکسته می شود و یک مولکول اسید فسفریک با کمک آنزیم ها حذف می شود، 40 کیلوژول بر مول انرژی آزاد می شود و ATP به ADP - اسید آدنوزین دی فسفریک تبدیل می شود. هنگامی که یک مولکول دیگر از اسید فسفریک حذف می شود، 40 کیلوژول بر مول دیگر آزاد می شود. AMP تشکیل می شود - اسید آدنوزین مونوفسفریک. این واکنش ها برگشت پذیر هستند، یعنی AMP را می توان به ADP و ADP را به ATP تبدیل کرد.

مولکول های ATP نه تنها شکسته می شوند، بلکه سنتز می شوند، بنابراین محتوای آنها در سلول نسبتاً ثابت است. اهمیت ATP در زندگی یک سلول بسیار زیاد است. این مولکول ها نقش اصلی را در متابولیسم انرژی لازم برای اطمینان از حیات سلول و ارگانیسم به عنوان یک کل بازی می کنند.

یک مولکول RNA معمولاً یک زنجیره است که از چهار نوع نوکلئوتید تشکیل شده است - A، U، G، C. سه نوع اصلی RNA شناخته شده است: mRNA، rRNA، tRNA. محتوای مولکول های RNA در یک سلول ثابت نیست، آنها در بیوسنتز پروتئین شرکت می کنند. ATP یک ماده انرژی جهانی سلول است که حاوی پیوندهای غنی از انرژی است. ATP نقش اصلی را در متابولیسم انرژی سلولی ایفا می کند. RNA و ATP هم در هسته و هم در سیتوپلاسم سلول یافت می شوند.

سلول

از دیدگاه مفهوم سیستم های زنده از نظر A. Lehninger.

یک سلول زنده یک سیستم همدما از مولکول های آلی است که قادر به خود تنظیمی و بازتولید، استخراج انرژی و منابع از محیط است.

تعداد زیادی واکنش متوالی در یک سلول انجام می شود که سرعت آن توسط خود سلول تنظیم می شود.

سلول خود را در یک حالت پویا ثابت و به دور از تعادل با محیط حفظ می کند.

سلول ها بر اساس اصل حداقل مصرف اجزا و فرآیندها عمل می کنند.

که سلول یک سیستم باز زنده ابتدایی است که قادر به وجود مستقل، تولید مثل و توسعه است. این واحد اولیه ساختاری و عملکردی همه موجودات زنده است.

ترکیب شیمیایی سلول ها

از 110 عنصر جدول تناوبی مندلیف، 86 عنصر به طور مداوم در بدن انسان وجود دارد. 25 مورد از آنها برای زندگی عادی، 18 مورد از آنها کاملا ضروری و 7 مورد مفید هستند. با توجه به درصد محتوای موجود در سلول، عناصر شیمیایی به سه گروه تقسیم می شوند:

عناصر درشت عناصر اصلی (ارگانوژن ها) هیدروژن، کربن، اکسیژن، نیتروژن هستند. غلظت آنها: 98 - 99.9٪. آنها اجزای جهانی ترکیبات سلولی آلی هستند.

ریز عناصر - سدیم، منیزیم، فسفر، گوگرد، کلر، پتاسیم، کلسیم، آهن. غلظت آنها 0.1٪ است.

عناصر فوق میکرو - بور، سیلیکون، وانادیم، منگنز، کبالت، مس، روی، مولیبدن، سلنیوم، ید، برم، فلوئور. آنها متابولیسم را تحت تأثیر قرار می دهند. عدم وجود آنها عامل بیماری ها (روی - دیابت شیرین، ید - گواتر بومی، آهن - کم خونی پرنیشیوز و غیره) است.

طب مدرن حقایقی را در مورد فعل و انفعالات منفی بین ویتامین ها و مواد معدنی می داند:

روی جذب مس را کاهش می دهد و برای جذب با آهن و کلسیم رقابت می کند. (و کمبود روی باعث تضعیف سیستم ایمنی و تعدادی از شرایط پاتولوژیک از طرف غدد درون ریز می شود).

کلسیم و آهن باعث کاهش جذب منگنز می شوند.

ویتامین E به خوبی با آهن ترکیب نمی شود و ویتامین C به خوبی با ویتامین های گروه B ترکیب نمی شود.

تعامل مثبت:

ویتامین E و سلنیوم و همچنین کلسیم و ویتامین K به صورت هم افزایی عمل می کنند.

ویتامین D برای جذب کلسیم ضروری است.

مس باعث افزایش جذب و افزایش کارایی استفاده از آهن در بدن می شود.

اجزای غیر آلی سلول

اب- مهمترین جزء سلول، محیط پراکندگی جهانی ماده زنده. سلول های فعال موجودات زمینی از 60 تا 95 درصد آب تشکیل شده است. در سلول ها و بافت های در حال استراحت (دانه ها، هاگ ها) 10 تا 20 درصد آب وجود دارد. آب در سلول به دو صورت آزاد و متصل به کلوئیدهای سلولی است. آب آزاد، حلال و محیط پراکندگی سیستم کلوئیدی پروتوپلاسم است. 95 درصد آن است. آب محدود (4 تا 5 درصد) از تمام آب سلولی پیوندهای هیدروژنی و هیدروکسیل ضعیفی را با پروتئین ها تشکیل می دهد.

خواص آب:

آب یک حلال طبیعی برای یون های معدنی و سایر مواد است.

آب فاز پراکنده سیستم کلوئیدی پروتوپلاسم است.

آب وسیله ای برای واکنش های متابولیک سلولی است، زیرا فرآیندهای فیزیولوژیکی در یک محیط منحصراً آبی رخ می دهد. واکنش های هیدرولیز، هیدراتاسیون، تورم را فراهم می کند.

در بسیاری از واکنش های آنزیمی سلول شرکت می کند و در طی متابولیسم تشکیل می شود.

آب منبع یون هیدروژن در طول فتوسنتز در گیاهان است.

اهمیت بیولوژیکی آب:

بیشتر واکنش های بیوشیمیایی فقط در محلول های آبی رخ می دهد. این عملکرد انتقال آب را مشخص می کند.

آب واکنش های هیدرولیز را فراهم می کند - تجزیه پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها تحت تأثیر آب.

به دلیل گرمای زیاد تبخیر، بدن خنک می شود. مثلاً تعریق در انسان یا تعرق در گیاهان.

ظرفیت گرمایی بالا و هدایت حرارتی آب به توزیع یکنواخت گرما در سلول کمک می کند.

آب به دلیل نیروهای چسبندگی (آب - خاک) و چسبندگی (آب - آب) خاصیت مویینگی دارد.

تراکم ناپذیری آب وضعیت تنش دیواره سلولی (تورگور) و اسکلت هیدرواستاتیک کرم های گرد را تعیین می کند.

ترکیب شیمیایی سلول های گیاهی و جانوری بسیار شبیه به هم است که نشان دهنده وحدت منشاء آنهاست. بیش از 80 عنصر شیمیایی در سلول ها یافت شده است.

عناصر شیمیایی موجود در سلول به دو دسته تقسیم می شوند 3 گروه بزرگ: درشت مغذی ها, عناصر میانی، ریز عناصر.

عناصر ماکرو شامل کربن، اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن هستند. عناصر میانی- این گوگرد، فسفر، پتاسیم، کلسیم، آهن است. ریز عناصر - روی، ید، مس، منگنز و دیگران.

عناصر شیمیایی مهم بیولوژیکی سلول:

نیتروژن -جزء ساختاری پروتئین ها و NK.

هیدروژن- بخشی از آب و تمام ترکیبات بیولوژیکی است.

منیزیم- کار بسیاری از آنزیم ها را فعال می کند. جزء ساختاری کلروفیل

کلسیم- جزء اصلی استخوان ها و دندان ها.

اهن- شامل هموگلوبین است.

ید- بخشی از هورمون تیروئید است.

مواد سلولی به ارگانیک تقسیم می شوند(پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، لیپیدها، کربوهیدرات ها، ATP) و غیر آلی(آب و املاح معدنی).

ابتا 80 درصد از توده سلولی را تشکیل می دهد، بازی می کند نقش مهم:

آب موجود در سلول یک حلال است

· مواد مغذی را حمل می کند.

· آب مواد مضر را از بدن دفع می کند.

· ظرفیت گرمایی بالای آب؛

· تبخیر آب به خنک شدن حیوانات و گیاهان کمک می کند.

· به سلول خاصیت ارتجاعی می دهد.

مواد معدنی:

مشارکت در حفظ هموستاز با تنظیم جریان آب به داخل سلول.

· پتاسیم و سدیم انتقال مواد را در سراسر غشاء تضمین می کنند و در وقوع و هدایت تکانه های عصبی نقش دارند.

· نمک های معدنی، عمدتاً فسفات های کلسیم و کربنات ها، به بافت استخوان سختی می بخشند.

حل مشکل ژنتیک خون انسان

پروتئین ها، نقش آنها در بدن

پروتئین- مواد آلی موجود در تمام سلول ها که از مونومرها تشکیل شده اند.

پروتئین- پلیمر غیر تناوبی با وزن مولکولی بالا.

مونومراست اسید آمینه (20).

اسیدهای آمینه حاوی یک گروه آمینه، یک گروه کربوکسیل و یک رادیکال هستند. اسیدهای آمینه به یکدیگر متصل می شوند تا یک پیوند پپتیدی تشکیل دهند. پروتئین ها بسیار متنوع هستند، به عنوان مثال، بیش از 10 میلیون از آنها در بدن انسان وجود دارد.

تنوع پروتئین به موارد زیر بستگی دارد:

1. توالی مختلف AK ها

2. بسته به اندازه

3. از ترکیب

ساختارهای پروتئینی

ساختار اولیه پروتئین -دنباله ای از اسیدهای آمینه که توسط یک پیوند پپتیدی (ساختار خطی) به هم متصل شده اند.

ساختار ثانویه پروتئین -ساختار مارپیچی

ساختار سوم پروتئین- گلبول (ساختار گلومرولی).

ساختار پروتئین کواترنر- از چندین گلبول تشکیل شده است. مشخصه هموگلوبین و کلروفیل.

خواص پروتئین ها

1. مکمل بودن: توانایی یک پروتئین برای قرار دادن مواد دیگر در شکل مانند کلید یک قفل.

2. دناتوره سازی: نقض ساختار طبیعی پروتئین (دما، اسیدیته، شوری، افزودن سایر مواد و غیره). نمونه هایی از دناتوره سازی: تغییر در خواص پروتئین هنگام جوشاندن تخم مرغ، انتقال پروتئین از حالت مایع به جامد.

3. Renaturation - بازسازی ساختار پروتئین در صورتی که ساختار اولیه آسیب ندیده باشد.

عملکردهای پروتئین

1. ساخت و ساز: تشکیل تمام غشای سلولی

2. کاتالیزور: پروتئین ها کاتالیزور هستند. سرعت واکنش های شیمیایی

3. موتور: اکتین و میوزین بخشی از فیبرهای عضلانی هستند.

4. انتقال: انتقال مواد به بافت ها و اندام های مختلف بدن (هموگلوبین پروتئینی است که بخشی از گلبول های قرمز است)

5. محافظ: آنتی بادی ها، فیبرینوژن، ترومبین - پروتئین های دخیل در توسعه ایمنی و لخته شدن خون.

6. انرژی: در واکنش های تبادل پلاستیک برای ساخت پروتئین های جدید شرکت کنید.

7. تنظیمی: نقش هورمون انسولین در تنظیم قند خون.

8. ذخیره سازی: تجمع پروتئین ها در بدن به عنوان مواد مغذی ذخیره، به عنوان مثال در تخم مرغ، شیر، دانه های گیاهی.