Šūna- dzīvības elementārā vienība uz Zemes. Tam piemīt visas dzīvam organismam raksturīgās īpašības: tas aug, vairojas, apmainās ar vielām un enerģiju ar vidi, reaģē uz ārējiem stimuliem. Bioloģiskās evolūcijas sākums ir saistīts ar parādīšanos uz Zemes šūnu formas dzīvi. Vienšūnu organismi ir šūnas, kas pastāv atsevišķi viena no otras. Visu daudzšūnu organismu – dzīvnieku un augu – ķermenis ir veidots no lielāka vai mazāka skaita šūnu, kas ir sava veida bloki, kas veido sarežģītu organismu. Neatkarīgi no tā, vai šūna ir neatņemama dzīva sistēma - atsevišķs organisms vai veido tikai tā daļu, tā ir apveltīta ar visām šūnām kopīgu īpašību un īpašību kopumu.

Šūnas ķīmiskais sastāvs

Šūnās tika atrasti aptuveni 60 Mendeļejeva periodiskās tabulas elementi, kas sastopami arī nedzīvajā dabā. Tas ir viens no dzīvās un nedzīvās dabas kopības pierādījumiem. Visbiežāk sastopams dzīvos organismos ūdeņradis, skābeklis, ogleklis Un slāpeklis, kas veido aptuveni 98% no šūnu masas. Tas ir saistīts ar ūdeņraža, skābekļa, oglekļa un slāpekļa īpatnējām ķīmiskajām īpašībām, kā rezultātā tās izrādījās vispiemērotākās bioloģiskās funkcijas pildošu molekulu veidošanai. Šie četri elementi spēj veidot ļoti spēcīgas kovalentās saites, savienojot pārī elektronus, kas pieder diviem atomiem. Kovalenti saistīti oglekļa atomi var veidot neskaitāmu dažādu organisko molekulu ietvarus. Tā kā oglekļa atomi viegli veido kovalentās saites ar skābekli, ūdeņradi, slāpekli un sēru, organiskās molekulas sasniedz izcilu sarežģītību un strukturālo daudzveidību.

Papildus četriem galvenajiem elementiem šūnā ir ievērojams daudzums (10. un 100. procenta daļa) dzelzs, kālijs, nātrijs, kalcijs, magnijs, hlors, fosfors Un sērs. Visi pārējie elementi ( cinks, varš, jods, fluors, kobalts, mangāns utt.) šūnā atrodas ļoti nelielos daudzumos un tāpēc tos sauc par mikroelementiem.

Ķīmiskie elementi ir daļa no neorganiskām un organiskie savienojumi. Pie neorganiskajiem savienojumiem pieder ūdens, minerālsāļi, oglekļa dioksīds, skābes un bāzes. Organiskie savienojumi ir vāveres, nukleīnskābes, ogļhidrāti, tauki(lipīdi) un lipoīdi.

Daži proteīni satur sērs. Neatņemama sastāvdaļa nukleīnskābes ir fosfors. Hemoglobīna molekula satur dzelzs, magnijs piedalās molekulas konstruēšanā hlorofils. Mikroelementi, neskatoties uz to ārkārtīgi zemo saturu dzīvajos organismos, spēlē nozīmīgu lomu dzīvības procesos. Jods ir daļa no vairogdziedzera hormona - tiroksīna, kobalts– B 12 vitamīns satur aizkuņģa dziedzera saliņu daļas hormonu – insulīnu – cinks. Dažās zivīs varš ieņem dzelzs vietu skābekli nesošajās pigmenta molekulās.

Neorganiskās vielas

Ūdens

H 2 O ir visizplatītākais savienojums dzīvos organismos. Tās saturs dažādās šūnās svārstās diezgan plaši: no 10% zobu emaljā līdz 98% medūzas ķermenī, bet vidēji tas veido aptuveni 80% no ķermeņa svara. Ūdens ārkārtīgi svarīgā loma dzīvības procesu atbalstīšanā ir saistīta ar tā fizikāli ķīmiskajām īpašībām. Molekulu polaritāte un spēja veidot ūdeņraža saites padara ūdeni par labu šķīdinātāju milzīgs apjoms vielas. Vairums ķīmiskās reakcijas kas notiek šūnā, var notikt tikai ūdens šķīdums. Ūdens ir iesaistīts arī daudzās ķīmiskās pārvērtībās.

Kopējais ūdeņraža saišu skaits starp ūdens molekulām mainās atkarībā no t °. Pie t ° Ledam kūstot, tiek iznīcināti aptuveni 15% ūdeņraža saišu, pie t° 40°C - puse. Pārejot uz gāzveida stāvokli, visas ūdeņraža saites tiek iznīcinātas. Tas izskaidro ūdens lielo īpatnējo siltumietilpību. Mainoties ārējās vides temperatūrai, ūdens absorbē vai izdala siltumu ūdeņraža saišu plīsuma vai jaunas veidošanās dēļ. Tādā veidā temperatūras svārstības šūnā izrādās mazākas nekā iekšā vidi. Augstais iztvaikošanas siltums ir pamatā efektīvam siltuma pārneses mehānismam augos un dzīvniekos.

Ūdens kā šķīdinātājs piedalās osmozes parādībās, kam ir svarīga loma ķermeņa šūnu dzīvē. Osmoze ir šķīdinātāja molekulu iekļūšana vielas šķīdumā caur puscaurlaidīgu membrānu. Puscaurlaidīgās membrānas ir tās, kas ļauj iziet cauri šķīdinātāja molekulām, bet neļauj iziet cauri izšķīdušās vielas molekulām (vai joniem). Tāpēc osmoze ir ūdens molekulu vienvirziena difūzija šķīduma virzienā.

Minerālsāļi

Lielākā daļa neorganiskās vielasšūnas ir sāļu veidā disociētā vai cietā stāvoklī. Katjonu un anjonu koncentrācija šūnā un tās vidē nav vienāda. Šūna satur diezgan daudz K un daudz Na. Āršūnu vidē, piemēram, asins plazmā, in jūras ūdens, gluži pretēji, tur ir daudz nātrija un maz kālija. Šūnu uzbudināmība ir atkarīga no Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ jonu koncentrāciju attiecības. Daudzšūnu dzīvnieku audos K ​​ir daļa no daudzšūnu vielas, kas nodrošina šūnu kohēziju un to sakārtoto izvietojumu. Osmotiskais spiediens šūnā un tās buferīpašības lielā mērā ir atkarīgas no sāļu koncentrācijas. Buferizācija ir šūnas spēja uzturēt tās satura nedaudz sārmainu reakciju nemainīgā līmenī. Buferizāciju šūnā galvenokārt nodrošina H 2 PO 4 un HPO 4 2- joni. Ekstracelulārajos šķidrumos un asinīs bufera lomu spēlē H 2 CO 3 un HCO 3 -. Anjoni saista H jonus un hidroksīda jonus (OH -), kā rezultātā reakcija ārpusšūnu šķidrumu šūnā praktiski nemainās. Nešķīstošie minerālsāļi (piemēram, Ca fosfāts) nodrošina spēku kaulu audi mugurkaulnieki un gliemju čaumalas.

Organiskā šūnu viela

Vāveres

Šūnas organisko vielu vidū olbaltumvielas ir pirmajā vietā gan pēc daudzuma (10–12% no šūnas kopējās masas), gan pēc nozīmes. Olbaltumvielas ir lielmolekulārie polimēri (ar molekulmasu no 6000 līdz 1 miljonam un vairāk), kuru monomēri ir aminoskābes. Dzīvie organismi izmanto 20 aminoskābes, lai gan to ir daudz vairāk. Jebkuras aminoskābes sastāvā ietilpst aminogrupa (-NH 2), kurai ir bāziskas īpašības, un karboksilgrupa (-COOH), kurai ir skābes īpašības. Divas aminoskābes tiek apvienotas vienā molekulā, izveidojot HN-CO saiti, atbrīvojot ūdens molekulu. Saiti starp vienas aminoskābes aminogrupu un citas aminoskābes karboksilgrupu sauc par peptīdu saiti. Olbaltumvielas ir polipeptīdi, kas satur desmitiem un simtiem aminoskābju. Dažādu proteīnu molekulas atšķiras viena no otras pēc molekulmasas, skaita, aminoskābju sastāva un to izvietojuma secības polipeptīdu ķēdē. Tāpēc ir skaidrs, ka olbaltumvielas ir ārkārtīgi daudzveidīgas, un to skaits visu veidu dzīvos organismos tiek lēsts 10 10–10 12.

Aminoskābju vienību ķēdi, kas kovalenti savienotas ar peptīdu saitēm noteiktā secībā, sauc par proteīna primāro struktūru. Šūnās olbaltumvielas izskatās kā spirāli savītas šķiedras vai bumbiņas (globulas). Tas izskaidrojams ar faktu, ka dabiskajos proteīnos polipeptīdu ķēde ir izkārtota stingri noteiktā veidā, atkarībā no tā sastāvā esošo aminoskābju ķīmiskās struktūras.

Pirmkārt, polipeptīdu ķēde salocās spirālē. Pievilcība notiek starp blakus esošo pagriezienu atomiem un veidojas ūdeņraža saites, it īpaši starp NH un CO grupām, kas atrodas blakus esošajos pagriezienos. Aminoskābju ķēde, kas savīta spirāles formā, veido proteīna sekundāro struktūru. Spirāles turpmākas locīšanas rezultātā rodas katram proteīnam raksturīga konfigurācija, ko sauc par terciāro struktūru. Terciārā struktūra ir saistīta ar kohēzijas spēku darbību starp hidrofobiem radikāļiem, kas atrodami dažās aminoskābēs, un kovalentajām saitēm starp aminoskābes cisteīna SH grupām ( S-S-savienojumi). Aminoskābju skaits ar hidrofobiem radikāļiem un cisteīnu, kā arī to izvietojuma secība polipeptīdu ķēdē ir raksturīgs katram proteīnam. Līdz ar to proteīna terciārās struktūras iezīmes nosaka tā primārā struktūra. Proteīns uzrāda bioloģisko aktivitāti tikai terciārās struktūras veidā. Tāpēc pat vienas aminoskābes aizstāšana polipeptīdu ķēdē var izraisīt proteīna konfigurācijas izmaiņas un tā bioloģiskās aktivitātes samazināšanos vai zudumu.

Dažos gadījumos olbaltumvielu molekulas apvienojas viena ar otru un var veikt savu funkciju tikai kompleksu veidā. Tādējādi hemoglobīns ir četru molekulu komplekss, un tikai šādā formā tas spēj piesaistīt un transportēt skābekli. Pamatojoties uz to sastāvu, olbaltumvielas iedala divās galvenajās klasēs - vienkāršajās un sarežģītajās. Vienkāršie proteīni sastāv tikai no aminoskābēm, nukleīnskābēm (nukleotīdiem), lipīdiem (lipoproteīniem), Me (metalloproteīniem), P (fosfoproteīniem).

Olbaltumvielu funkcijas šūnā ir ļoti dažādas. Viena no svarīgākajām ir konstrukcijas funkcija: olbaltumvielas ir iesaistītas visu veidošanā šūnu membrānas un šūnu organoīdi, kā arī iekšpusē šūnu struktūras. Olbaltumvielu fermentatīvā (katalītiskā) loma ir ārkārtīgi svarīga. Fermenti paātrina ķīmiskās reakcijas, kas notiek šūnā, 10 un 100 miljonus reižu. Motora funkciju nodrošina īpaši kontraktilie proteīni. Šīs olbaltumvielas ir iesaistītas visu veidu kustībās, ko spēj šūnas un organismi: skropstu mirgošana un kažoku sišana vienšūņiem, muskuļu kontrakcijas dzīvniekiem, lapu kustība augos utt. Olbaltumvielu transportēšanas funkcija ir pievienot ķīmiskos elementus (piemēram, hemoglobīns pievieno O) vai bioloģiski aktīvās vielas(hormoni) un transportē tos uz ķermeņa audiem un orgāniem. Aizsardzības funkcija izpaužas kā īpašu proteīnu, ko sauc par antivielām, ražošana, reaģējot uz svešu proteīnu vai šūnu iekļūšanu organismā. Antivielas saista un neitralizē svešas vielas. Olbaltumvielām ir svarīga loma kā enerģijas avotiem. Ar pilnīgu sadalīšanu 1g. Izdalās 17,6 kJ (~4,2 kcal) olbaltumvielu.

Ogļhidrāti

Ogļhidrāti vai saharīdi - organisko vielu ar vispārīgo formulu (CH2O) n. Lielākajai daļai ogļhidrātu ir divreiz vairāk H atomu vairāk numuru O atomi, kā ūdens molekulās. Tāpēc šīs vielas sauca par ogļhidrātiem. Dzīvā šūnā ogļhidrāti ir atrodami daudzumos, kas nepārsniedz 1-2, dažreiz 5% (aknās, muskuļos). Augu šūnas ir visbagātākās ar ogļhidrātiem, kur to saturs atsevišķos gadījumos sasniedz 90% no sausnas masas (sēklas, kartupeļu bumbuļi u.c.).

Ogļhidrāti ir vienkārši un sarežģīti. Vienkāršos ogļhidrātus sauc par monosaharīdiem. Atkarībā no ogļhidrātu atomu skaita molekulā monosaharīdus sauc par triozēm, tetrozēm, pentozēm vai heksozēm. No sešiem oglekļa monosaharīdiem – heksozēm – svarīgākie ir glikoze, fruktoze un galaktoze. Glikoze ir asinīs (0,1-0,12%). Pentozes riboze un dezoksiriboze ir atrodamas nukleīnskābēs un ATP. Ja vienā molekulā ir apvienoti divi monosaharīdi, savienojumu sauc par disaharīdu. Galda cukurs, ko iegūst no niedrēm vai cukurbietēm, sastāv no vienas glikozes molekulas un vienas fruktozes molekulas, piena cukurs - no glikozes un galaktozes.

Sarežģītos ogļhidrātus, kas veidojas no daudziem monosaharīdiem, sauc par polisaharīdiem. Polisaharīdu, piemēram, cietes, glikogēna, celulozes, monomērs ir glikoze. Ogļhidrāti veic divas galvenās funkcijas: būvniecības un enerģijas. Celuloze veido augu šūnu sienas. Kompleksais polisaharīds hitīns kalpo kā galvenā posmkāju eksoskeleta strukturālā sastāvdaļa. Hitīns veic arī celtniecības funkciju sēnēs. Ogļhidrāti spēlē galvenā enerģijas avota lomu šūnā. 1 g ogļhidrātu oksidēšanās laikā izdalās 17,6 kJ (~4,2 kcal). Ciete augos un glikogēns dzīvniekiem nogulsnējas šūnās un kalpo kā enerģijas rezerve.

Nukleīnskābes

Nukleīnskābju nozīme šūnā ir ļoti liela. To ķīmiskās struktūras īpatnības nodrošina iespēju glabāt, pārnest un pārmantot meitas šūnām informāciju par olbaltumvielu molekulu uzbūvi, kas sintezējas katrā audā noteiktā individuālās attīstības stadijā. Tā kā lielākā daļa šūnu īpašību un īpašību ir saistītas ar olbaltumvielām, ir skaidrs, ka nukleīnskābju stabilitāte ir vissvarīgākais nosacījumsšūnu un veselu organismu normālai darbībai. Jebkādas izmaiņas šūnu struktūrā vai fizioloģisko procesu aktivitātē tajās, tādējādi ietekmējot vitālo darbību. Nukleīnskābju struktūras izpēte ir ārkārtīgi svarīga, lai izprastu organismu pazīmju pārmantojamību un gan atsevišķu šūnu, gan šūnu funkcionēšanas modeļus. šūnu sistēmas– audi un orgāni.

Ir 2 veidu nukleīnskābes – DNS un RNS. DNS ir polimērs, kas sastāv no divām nukleotīdu spirālēm, kas sakārtotas, veidojot dubultspirāli. DNS molekulu monomēri ir nukleotīdi, kas sastāv no slāpekļa bāzes (adenīna, timīna, guanīna vai citozīna), ogļhidrāta (dezoksiribozes) un fosforskābes atlikuma. Slāpekļa bāzes DNS molekulā ir savienotas viena ar otru ar nevienlīdzīgu skaitu H-saišu un ir sakārtotas pa pāriem: adenīns (A) vienmēr ir pret timīnu (T), guanīns (G) pret citozīnu (C).

Nukleotīdi ir savienoti viens ar otru nevis nejauši, bet gan selektīvi. Adenīna spēju selektīvi mijiedarboties ar timīnu un guanīnu ar citozīnu sauc par komplementaritāti. Atsevišķu nukleotīdu komplementārā mijiedarbība ir izskaidrojama ar atomu telpiskā izvietojuma īpatnībām to molekulās, kas ļauj tiem pietuvoties un veidot H-saites. Polinukleotīdu ķēdē blakus esošie nukleotīdi ir saistīti viens ar otru caur cukuru (dezoksiribozi) un fosforskābes atlikumu. RNS, tāpat kā DNS, ir polimērs, kura monomēri ir nukleotīdi. Trīs nukleotīdu slāpekļa bāzes ir tādas pašas kā tām, kas veido DNS (A, G, C); ceturtais - uracils (U) - atrodas RNS molekulā timīna vietā. RNS nukleotīdi atšķiras no DNS nukleotīdiem ar tajos esošo ogļhidrātu struktūru (dezoksiribozes vietā riboze).

RNS ķēdē nukleotīdi tiek savienoti, veidojot kovalentās saites starp viena nukleotīda ribozi un cita nukleotīda fosforskābes atlikumu. Divpavedienu RNS struktūra atšķiras. Divpavedienu RNS ir ģenētiskās informācijas glabātāji vairākos vīrusos, t.i. Viņi veic hromosomu funkcijas. Vienpavedienu RNS nodod informāciju par proteīnu uzbūvi no hromosomas uz to sintēzes vietu un piedalās proteīnu sintēzē.

Ir vairāki vienpavedienu RNS veidi. Viņu nosaukumus nosaka to funkcija vai atrašanās vieta šūnā. Lielākā daļa no RNS citoplazmā (līdz 80-90%) ir ribosomu RNS (rRNS), kas atrodas ribosomās. rRNS molekulas ir salīdzinoši mazas un sastāv vidēji no 10 nukleotīdiem. Cits RNS (mRNS) veids, kas satur informāciju par aminoskābju secību olbaltumvielās, kas jāsintezē ribosomās. Šo RNS lielums ir atkarīgs no tā DNS reģiona garuma, no kura tās tika sintezētas. Pārneses RNS veic vairākas funkcijas. Tie nogādā aminoskābes uz proteīnu sintēzes vietu, “atpazīst” (pēc komplementaritātes principa) tripletu un RNS, kas atbilst pārnestajai aminoskābei, un veic precīzu aminoskābes orientāciju uz ribosomu.

Tauki un lipīdi

Tauki ir lielmolekulāro taukskābju un trīsvērtīgā spirta glicerīna savienojumi. Tauki nešķīst ūdenī – tie ir hidrofobi. Šūnā vienmēr ir citas sarežģītas hidrofobas taukiem līdzīgas vielas, ko sauc par lipoīdiem. Viena no galvenajām tauku funkcijām ir enerģija. 1 g tauku sadalīšanās laikā CO 2 un H 2 O izdalās liels enerģijas daudzums - 38,9 kJ (~ 9,3 kcal). Tauku saturs šūnā svārstās no 5-15% no sausnas svara. Dzīvu audu šūnās tauku daudzums palielinās līdz 90%. Galvenā funkcija tauki dzīvnieku (un daļēji augu) pasaulē - uzglabāšana.

Kad 1 g tauku ir pilnībā oksidēts (līdz oglekļa dioksīdam un ūdenim), atbrīvojas aptuveni 9 kcal enerģijas. (1 kcal = 1000 cal; kalorija (cal, cal) - ārpussistēmas darba un enerģijas daudzuma vienība, kas vienāda ar siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai standarta apstākļos uzsildītu 1 ml ūdens par 1 °C atmosfēras spiediens 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ). Kad tiek oksidēts 1 g olbaltumvielu vai ogļhidrātu (organismā), izdalās tikai aptuveni 4 kcal/g. Dažādos ūdens organismos – no vienšūnas kramaļģu kramaļģiem līdz milzu haizivīm – tauki "peldēs", samazinot vidējo ķermeņa blīvumu. Dzīvnieku tauku blīvums ir aptuveni 0,91-0,95 g/cm³. Mugurkaulnieku kaulu audu blīvums ir tuvu 1,7-1,8 g/cm³, un lielākajai daļai citu audu vidējais blīvums ir tuvu 1 g/cm³. Ir skaidrs, ka jums ir nepieciešams diezgan daudz tauku, lai "līdzsvarotu" smago skeletu.

Tauki un lipīdi veic arī celtniecības funkciju: tie ir daļa no šūnu membrānām. Sliktās siltumvadītspējas dēļ tauki spēj veikt aizsargfunkciju. Dažiem dzīvniekiem (roņiem, vaļiem) tas nogulsnējas zemādas taukaudos, veidojot līdz 1 m biezu slāni. Dažu lipoīdu veidošanās notiek pirms vairāku hormonu sintēzes. Līdz ar to šīm vielām ir arī vielmaiņas procesu regulēšanas funkcija.

Visi dzīvie organismi sastāv no šūnas. Arī cilvēka ķermenim ir šūnu struktūra, pateicoties kuriem ir iespējama tā augšana, vairošanās un attīstība.

Cilvēka ķermenis sastāv no milzīga skaita šūnu dažādas formas un izmēri, kas ir atkarīgi no veiktās funkcijas. Mācās šūnu struktūra un funkcija ir saderināts citoloģija.

Katra šūna ir pārklāta ar membrānu, kas sastāv no vairākiem molekulu slāņiem, kas nodrošina vielu selektīvu caurlaidību. Zem membrānas šūnā atrodas viskoza pusšķidra viela - citoplazma ar organellām.

Mitohondriji– šūnas enerģijas stacijas, ribosomas – olbaltumvielu veidošanās vieta, Endoplazmatiskais tīkls, kas pilda vielu transportēšanas funkciju, kodols ir iedzimtas informācijas glabāšanas vieta, kodola iekšpusē atrodas kodols. Tas ražo ribonukleīnskābi. Netālu no kodola atrodas šūnu centrs, kas nepieciešams šūnu dalīšanai.

Cilvēka šūnas sastāv no organiskām un neorganiskām vielām.

Neorganiskās vielas:
Ūdens – veido 80% no šūnas masas, šķīdina vielas, piedalās ķīmiskās reakcijās;
Minerālie sāļi jonu veidā ir iesaistīti ūdens sadalē starp šūnām un starpšūnu vielu. Tie ir nepieciešami vitāli svarīgu organisko vielu sintēzei.
Organiskās vielas:
Olbaltumvielas ir galvenās šūnas vielas, vissarežģītākās dabā sastopamās vielas. Olbaltumvielas ir daļa no membrānām, kodola un organellām un pilda strukturālu funkciju šūnā. Fermenti – olbaltumvielas, reakciju paātrinātāji;
Tauki - veic enerģētisko funkciju, tie ir daļa no membrānām;
Ogļhidrāti – arī sadaloties veido lielu enerģijas daudzumu, labi šķīst ūdenī un tāpēc sadaloties enerģija veidojas ļoti ātri.
Nukleīnskābes - DNS un RNS, tās nosaka, uzglabā un nodod iedzimtu informāciju par šūnu proteīnu sastāvu no vecākiem līdz pēcnācējiem.
Cilvēka ķermeņa šūnām ir vairākas svarīgas īpašības un tās veic noteiktas funkcijas:

IN šūnas metabolizējas, ko pavada organisko savienojumu sintēze un sadalīšanās; vielmaiņu pavada enerģijas pārvēršana;
Kad šūnā veidojas vielas, tā aug, šūnu augšana ir saistīta ar to skaita pieaugumu, tas ir saistīts ar vairošanos dalīšanās ceļā;
Dzīvām šūnām ir uzbudināmība;
Viens no raksturīgās iezīmesšūnas - kustība.
Cilvēka ķermeņa šūna Tam piemīt šādas dzīvībai svarīgas īpašības: vielmaiņa, augšana, vairošanās un uzbudināmība. Pamatojoties uz šīm funkcijām, tiek veikta visa organisma darbība.

Šūnas ķīmiskais sastāvs.

Dzīvās dabas pamatīpašības un organizācijas līmeņi

Dzīvo sistēmu organizācijas līmeņi atspoguļo dzīves strukturālās organizācijas subordināciju un hierarhiju:

Molekulāri ģenētiskie - atsevišķi biopolimēri (DNS, RNS, proteīni);

Šūnu – elementāra pašreproducējoša dzīvības vienība (prokarioti, vienšūnu eikarioti), audi, orgāni;

Organisms - indivīda patstāvīga eksistence;

Populācijai raksturīga - elementāra attīstoša vienība - populācija;

Bioģeocenotiskās - ekosistēmas, kas sastāv no dažādām populācijām un to biotopiem;

Biosfēra – visa Zemes dzīvā populācija, nodrošinot vielu apriti dabā.

Daba ir visa esošā materiālā pasaule visās tās formu daudzveidībās.

Dabas vienotība izpaužas tās pastāvēšanas objektivitātē, elementārās kompozīcijas kopīgumā, pakļaušanā vienam un tam pašam. fiziskie likumi, organizācijas sistemātiskajā būtībā.

Dažādas dabas sistēmas, gan dzīvas, gan nedzīvas, ir savstarpēji saistītas un mijiedarbojas viena ar otru. Sistēmiskas mijiedarbības piemērs ir biosfēra.

Bioloģija ir zinātņu komplekss, kas pēta dzīvo sistēmu attīstības un dzīvības aktivitātes modeļus, to daudzveidības un pielāgošanās videi iemeslus, attiecības ar citām dzīvām sistēmām un nedzīvās dabas objektiem.

Bioloģiskās izpētes objekts ir dzīvā daba.

Bioloģijas pētījumu priekšmets ir:

Vispārīgi un specifiski organizācijas, attīstības, metabolisma, iedzimtas informācijas pārraides modeļi;

Pašu dzīvības formu un organismu daudzveidība, kā arī to attiecības ar vidi.

Visa dzīvības daudzveidība uz Zemes ir izskaidrojama ar evolūcijas procesu un vides ietekmi uz organismiem.

Dzīves būtību nosaka M.V.

Volkenšteins kā “dzīvu ķermeņu, kas ir atvērtas pašregulējošas un pašreproducējošas sistēmas, kas veidotas no biopolimēriem – olbaltumvielām un nukleīnskābēm, eksistence uz Zemes”.

Dzīvo sistēmu pamatīpašības:

Vielmaiņa;

Pašregulācija;

Aizkaitināmība;

Mainīgums;

Iedzimtība;

Pavairošana;

Šūnas ķīmiskais sastāvs.

Šūnas neorganiskās vielas

Citoloģija ir zinātne, kas pēta šūnu struktūru un funkcijas. Šūna ir dzīvo organismu elementāra strukturālā un funkcionālā vienība. Vienšūnu organismu šūnām ir visas dzīvo sistēmu īpašības un funkcijas.

Šūnas daudzšūnu organismi atšķiras pēc struktūras un funkcijas.

Atomu sastāvs: šūnā ir aptuveni 70 Mendeļejeva periodiskās elementu tabulas elementi, un 24 no tiem atrodas visu veidu šūnās.

Makroelementi - H, O, N, C, mikroelementi - Mg, Na, Ca, Fe, K, P, CI, S, ultramikroelementi - Zn, Cu, I, F, Mn, Co, Si u.c.

Molekulārais sastāvs: šūna satur neorganisko un organisko savienojumu molekulas.

Šūnas neorganiskās vielas

Ūdens molekulai ir nelineāra telpiskā struktūra un polaritāte. Starp atsevišķām molekulām veidojas ūdeņraža saites, kas nosaka ūdens fizikālās un ķīmiskās īpašības.

1. Ūdens molekula Att. 2. Ūdeņraža saites starp ūdens molekulām

Ūdens fizikālās īpašības:

Ūdens var būt trīs stāvokļos – šķidrā, cietā un gāzveida;

Ūdens ir šķīdinātājs. Polārās ūdens molekulas izšķīdina citu vielu polārās molekulas. Ūdenī šķīstošās vielas sauc par hidrofilām. Vielas, kas nešķīst ūdenī, ir hidrofobas;

Augsta īpatnējā siltuma jauda. Lai pārrautu ūdeņraža saites, kas satur kopā ūdens molekulas, ir nepieciešams absorbēt lielu enerģijas daudzumu.

Šī ūdens īpašība nodrošina siltuma līdzsvara uzturēšanu organismā;

Augsts iztvaikošanas siltums. Lai iztvaicētu ūdeni, ir nepieciešams diezgan daudz enerģijas. Ūdens viršanas temperatūra ir augstāka nekā daudzām citām vielām. Šī ūdens īpašība aizsargā ķermeni no pārkaršanas;

Ūdens molekulas ir iekšā pastāvīga kustība, tie saduras viens ar otru šķidrā fāzē, kas ir svarīga vielmaiņas procesiem;

Kohēzija un virsmas spraigums.

Ūdeņraža saites nosaka ūdens viskozitāti un tā molekulu saķeri ar citu vielu molekulām (kohēzija).

Pateicoties molekulu saķeres spēkiem, uz ūdens virsmas veidojas plēvīte, kurai raksturīgs virsmas spraigums;

Blīvums. Atdzesējot, ūdens molekulu kustība palēninās. Ūdeņraža saišu skaits starp molekulām kļūst maksimāls. Ūdenim lielākais blīvums ir 4°C. Sasalstot, ūdens izplešas (ir nepieciešama telpa ūdeņraža saišu veidošanai), un tā blīvums samazinās, tāpēc uz ūdens virsmas peld ledus, kas pasargā rezervuāru no aizsalšanas;

Spēja veidot koloidālās struktūras.

Ūdens molekulas veido apvalku ap dažu vielu nešķīstošajām molekulām, novēršot lielu daļiņu veidošanos. Šo molekulu stāvokli sauc par izkliedētu (izkliedētu). Veidojas mazākās vielu daļiņas, ko ieskauj ūdens molekulas koloidālie šķīdumi(citoplazma, starpšūnu šķidrumi).

Ūdens bioloģiskās funkcijas:

Transports – ūdens nodrošina vielu kustību šūnā un organismā, vielu uzsūkšanos un vielmaiņas produktu izvadīšanu.

Dabā ūdens pārnes atkritumus augsnē un ūdenstilpēs;

Metabolisks - ūdens ir visu bioķīmisko reakciju vide un elektronu donors fotosintēzes laikā, tas ir nepieciešams makromolekulu hidrolīzei līdz to monomēriem;

Izglītībā piedalās:

1) eļļošanas šķidrumi, kas samazina berzi (sinoviālie - mugurkaulnieku locītavās, pleiras, in pleiras dobums, perikarda - perikarda maisiņā);

2) gļotas, kas atvieglo vielu kustību caur zarnām un rada mitru vidi uz elpceļu gļotādām;

3) izdalījumi (siekalas, asaras, žults, sperma uc) un sulas organismā.

Neorganiskie joni.

Šūnas neorganiskos jonus attēlo: katjoni K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH3 un anjoni Cl-, NOi2-, H2PO4-, HCO3-, HPO42-.

Atšķirība starp katjonu un anjonu daudzumu uz virsmas un šūnas iekšpusē nodrošina darbības potenciāla rašanos, kas ir nervu un muskuļu ierosmes pamatā.

Fosforskābes anjoni veido fosfātu bufersistēmu, kas uztur organisma intracelulārās vides pH 6-9 līmenī.

Ogļskābe un tās anjoni veido bikarbonātu bufersistēmu un uztur ārpusšūnu vides (asins plazmas) pH 4-7 līmenī.

Slāpekļa savienojumi kalpo kā minerālvielu uztura avots, olbaltumvielu un nukleīnskābju sintēze.

Fosfora atomi ir daļa no nukleīnskābēm, fosfolipīdiem, kā arī mugurkaulnieku kauliem un posmkāju hitīna pārklājuma. Kalcija joni ir daļa no kaulu vielas, tie ir nepieciešami arī muskuļu kontrakcijai un asins recēšanai.

Šūnas ķīmiskais sastāvs. Neorganiskās vielas

Šūnas atomu un molekulārais sastāvs. Mikroskopiskā šūna satur vairākus tūkstošus vielu, kas piedalās dažādās ķīmiskās reakcijās. Ķīmiskie procesi plūstošs šūnā ir viens no galvenajiem tās dzīves, attīstības un funkcionēšanas nosacījumiem.

Visas dzīvnieku un augu organismu, kā arī mikroorganismu šūnas pēc ķīmiskā sastāva ir līdzīgas, kas liecina par organiskās pasaules vienotību.

Tabulā parādīti dati par šūnu atomu sastāvu.

No 109 Mendeļejeva periodiskās tabulas elementiem ievērojams vairākums no tiem tika atrasti šūnās. Daži elementi šūnās ir salīdzinoši lielos daudzumos, citi - mazos daudzumos. Īpaši augsts ir četru elementu saturs šūnā – skābekļa, oglekļa, slāpekļa un ūdeņraža. Kopumā tie veido gandrīz 98% no kopējā šūnas satura. Nākamo grupu veido astoņi elementi, kuru saturu šūnā aprēķina procenta desmitdaļās un simtdaļās. Tie ir sērs, fosfors, hlors, kālijs, magnijs, nātrijs, kalcijs, dzelzs.

Kopā tie veido 1,9%. Visi pārējie elementi šūnā ir ietverti ārkārtīgi mazos daudzumos (mazāk nekā 0,01%).

Tādējādi šūnā nav īpašu, tikai dzīvajai dabai raksturīgu elementu. Tas norāda uz dzīvās un nedzīvās dabas saistību un vienotību.

Atomu līmenī nav atšķirību starp organiskās un neorganiskās pasaules ķīmisko sastāvu. Atšķirības tiek atrastas augsts līmenis organizācija – molekulārā.

Kā redzams no tabulas, dzīvie ķermeņi līdz ar nedzīvajā dabā izplatītajām vielām satur daudzas tikai dzīviem organismiem raksturīgas vielas.

Ūdens. Pirmajā vietā starp šūnas vielām ir ūdens. Tas veido gandrīz 80% no šūnu masas. Ūdens ir vissvarīgākā šūnas sastāvdaļa, ne tikai daudzuma ziņā. Tam ir nozīmīga un daudzveidīga loma šūnas dzīvē.

Ūdens nosaka šūnas fizikālās īpašības – tās apjomu, elastību.

Ūdenim ir liela nozīme organisko vielu molekulu struktūras veidošanā, jo īpaši olbaltumvielu struktūrā, kas nepieciešama to funkciju veikšanai. Ūdens kā šķīdinātāja nozīme ir liela: daudzas vielas no ārējās vides nonāk šūnā ūdens šķīdumā, un ūdens šķīdumā no šūnas tiek izvadīti atkritumi.

Visbeidzot, ūdens ir tiešs dalībnieks daudzās ķīmiskās reakcijās (olbaltumvielu, ogļhidrātu, tauku utt. sadalīšanās).

Šūnas pielāgošanās darbībai ūdens vidē liecina, ka dzīvība uz Zemes radusies ūdenī.

Ūdens bioloģisko lomu nosaka tā molekulārās struktūras īpatnība: tā molekulu polaritāte.

Ogļhidrāti.

Ogļhidrāti ir sarežģīti organiski savienojumi, kas satur oglekļa, skābekļa un ūdeņraža atomus.

Ir vienkārši un sarežģīti ogļhidrāti.

Vienkāršos ogļhidrātus sauc par monosaharīdiem. Kompleksie ogļhidrāti ir polimēri, kuros monosaharīdi spēlē monomēru lomu.

Divi monosaharīdi veido disaharīdu, trīs veido trisaharīdu un daudzi veido polisaharīdu.

Visi monosaharīdi ir bezkrāsainas vielas, labi šķīst ūdenī. Gandrīz visiem no tiem ir patīkama salda garša. Visizplatītākie monosaharīdi ir glikoze, fruktoze, riboze un dezoksiriboze.

2.3. Šūnas ķīmiskais sastāvs. Makro un mikroelementi

Augļu un ogu, kā arī medus saldā garša ir atkarīga no glikozes un fruktozes satura tajos. Riboze un dezoksiriboze ir daļa no nukleīnskābēm (158. lpp.) un ATP (158. lpp.).

Di- un trisaharīdi, tāpat kā monosaharīdi, labi šķīst ūdenī un tiem ir salda garša. Palielinoties monomēra vienību skaitam, samazinās polisaharīdu šķīdība un pazūd saldā garša.

No disaharīdiem liela nozīme ir biešu (vai cukurniedru) un piena cukuram, plaši izplatīta ir ciete (augos), glikogēns (dzīvniekos) un šķiedrvielas (celuloze).

Koksne ir gandrīz tīra celuloze. Šo polisaharīdu monomērs ir glikoze.

Ogļhidrātu bioloģiskā loma. Ogļhidrāti spēlē enerģijas avota lomu, kas nepieciešama šūnai dažādu darbību veikšanai. Šūnu darbībai - kustībai, sekrēcijai, biosintēzei, luminiscencei utt. - nepieciešama enerģija. Sarežģīti, enerģētiski bagāti ogļhidrāti šūnā dziļi sadalās un rezultātā pārvēršas vienkāršos, enerģētiski nabagos savienojumos – oglekļa monoksīdā (IV) un ūdenī (CO2 un H20).

Šī procesa laikā tiek atbrīvota enerģija. Sadalot 1 g ogļhidrātu, izdalās 17,6 kJ.

Papildus enerģijai ogļhidrāti veic arī celtniecības funkciju. Piemēram, augu šūnu sienas ir izgatavotas no celulozes.

Lipīdi. Lipīdi ir atrodami visās dzīvnieku un augu šūnās. Tie ir daļa no daudzām šūnu struktūrām.

Lipīdi ir organiskas vielas, kas nešķīst ūdenī, bet šķīst benzīnā, ēterī un acetonā.

No lipīdiem visizplatītākie un pazīstamākie ir tauki.

Tomēr ir šūnas, kas satur apmēram 90% tauku. Dzīvniekiem šīs šūnas atrodas zem ādas, iekšā piena dziedzeri, eļļas blīvējums. Tauki ir atrodami visu zīdītāju pienā. Dažu augu, piemēram, saulespuķu, kaņepju un valriekstu, sēklās un augļos ir koncentrēts liels tauku daudzums.

Papildus taukiem šūnās ir arī citi lipīdi, Piemēram lecitīns, holesterīns. Lipīdos ietilpst daži vitamīni (A, O) un hormoni (piemēram, dzimumhormoni).

Lipīdu bioloģiskā nozīme ir liela un daudzveidīga.

Vispirms atzīmēsim to uzbūves funkciju. Lipīdi ir hidrofobi. Plānākais šo vielu slānis ir daļa no šūnu membrānām. Visbiežāk sastopamajiem lipīdiem, taukiem, ir liela nozīme kā enerģijas avotam. Tauki šūnā var tikt oksidēti līdz oglekļa monoksīdam (IV) un ūdenim. Tauku sadalīšanās laikā izdalās divreiz vairāk enerģijas nekā ogļhidrātu sadalīšanās laikā. Dzīvnieki un augi uzglabā taukus un izmanto tos dzīves procesā.

Ir nepieciešams sīkāk atzīmēt nozīmi. tauki kā ūdens avots. No 1 kg tauku to oksidēšanās laikā veidojas gandrīz 1,1 kg ūdens. Tas izskaidro, kā daži dzīvnieki diezgan ilgu laiku spēj izdzīvot bez ūdens. Vītolu cilvēki, piemēram, šķērsojot bezūdens tuksnesi, var nedzert 10-12 dienas.

Lāči, murkšķi un citi ziemas guļas dzīvnieki nedzer ilgāk par diviem mēnešiem. Dzīvībai nepieciešamo ūdeni šie dzīvnieki iegūst tauku oksidēšanās rezultātā. Papildus strukturālajām un enerģētiskajām funkcijām lipīdi veic aizsargfunkcijas: taukiem ir zema siltumvadītspēja. Tas nogulsnējas zem ādas, veidojot ievērojamus uzkrāšanos dažiem dzīvniekiem. Tādējādi vaļā zemādas tauku slāņa biezums sasniedz 1 m, kas ļauj šim dzīvniekam dzīvot polāro jūru aukstajā ūdenī.

Biopolimēri: olbaltumvielas, nukleīnskābes.

No visām organiskajām vielām šūnas lielāko daļu (50-70%) veido olbaltumvielas.Šūnu membrāna un viss iekšējās struktūras būvēts, piedaloties olbaltumvielu molekulām. Olbaltumvielu molekulas ir ļoti lielas, jo sastāv no daudziem simtiem dažādu monomēru, kas veido visdažādākās kombinācijas. Tāpēc olbaltumvielu veidu un to īpašību daudzveidība ir patiesi bezgalīga.

Olbaltumvielas ir daļa no matiem, spalvām, ragiem, muskuļu šķiedrām, uztura

olām un sēklām un daudzām citām ķermeņa daļām.

Olbaltumvielu molekula ir polimērs. Olbaltumvielu molekulu monomēri ir aminoskābes.

Dabā ir zināmas vairāk nekā 150 dažādas aminoskābes, bet tikai 20 parasti ir iesaistītas proteīnu veidošanā dzīvos organismos. Gars aminoskābju pavediens, kas secīgi savienots viens ar otru primārā struktūra olbaltumvielu molekulas (tas parāda tās ķīmisko formulu).

Parasti šis garais pavediens ir cieši savīts spirālē, kuras vijumi ir cieši savienoti viens ar otru ar ūdeņraža saitēm.

Spirāli savīta molekulas virkne ir sekundārā struktūra, molekulas vāvere. Tādu proteīnu jau ir grūti izstiept. Satīta proteīna molekula pēc tam savērpjas vēl stingrākā konfigurācijā - terciārā struktūra. Dažiem proteīniem ir vēl sarežģītāka forma - kvartāra struktūra, piemēram, hemoglobīns. Šādas atkārtotas savīšanas rezultātā proteīna molekulas garais un tievais pavediens kļūst īsāks, biezāks un sakrājas kompaktā kamolā - globule Savas bioloģiskās funkcijas šūnā veic tikai globulārais proteīns.

Ja proteīna struktūra tiek izjaukta, piemēram, karsējot vai ķīmiski iedarbojoties, tas zaudē savas īpašības un atpūšas.

Šo procesu sauc par denaturāciju. Ja denaturācija ietekmēja tikai terciāro vai sekundāro struktūru, tad tā ir atgriezeniska: tā atkal var savērpties spirālē un iekļauties terciārajā struktūrā (denaturācijas parādība). Šajā gadījumā šī proteīna funkcijas tiek atjaunotas. Šis vissvarīgākais īpašums olbaltumvielas ir dzīvo sistēmu uzbudināmības pamatā, t.i.

dzīvo šūnu spēja reaģēt uz ārējiem vai iekšējiem stimuliem.

Daudzi proteīni spēlē lomu katalizatoriķīmiskajās reakcijās,

iet būrī.

Tos sauc fermenti. Fermenti ir iesaistīti atomu un molekulu pārnesē, olbaltumvielu, tauku, ogļhidrātu un visu citu savienojumu sadalīšanā un veidošanā (t.i., šūnu metabolismā). Neviena ķīmiska reakcija dzīvās šūnās un audos nenotiek bez enzīmu līdzdalības.

Visiem fermentiem ir specifiska darbība – tie racionalizē procesus vai paātrina reakcijas šūnā.

Olbaltumvielas šūnā pilda daudzas funkcijas: piedalās tās struktūrā, augšanā un visos dzīvībai svarīgos procesos. Bez olbaltumvielām šūnu dzīve nav iespējama.

Nukleīnskābes pirmo reizi tika atklātas šūnu kodolos, tāpēc tās ieguva savu nosaukumu (lat.

puсleus - kodols). Ir divu veidu nukleīnskābes: dezoksiribonukleīnskābe (saīsināti DIC) un ribonukleīnskābe (RIC). Nukleīnskābju molekulas ir iepriekš

ir ļoti garas polimēru ķēdes (šķiedras), monomēri

kuri ir nukleotīdi.

Katrs nukleotīds satur vienu fosforskābes un cukura molekulu (dezoksiribozi vai ribozi), kā arī vienu no četrām slāpekļa bāzēm. Slāpekļa bāzes DNS ir adenīna guanīns un zumozīns, Un mi.min,.

Dezoksiribonukleīnskābe (DNS)- vissvarīgākā viela dzīvā šūnā. DNS molekula ir iedzimtas informācijas nesēja par šūnu un organismu kopumā. No DNS molekulas tas veidojas hromosoma.

Katrā organismā bioloģiskās sugas noteikts skaits DNS molekulu vienā šūnā. Arī nukleotīdu secība DNS molekulā vienmēr ir stingri individuāla. unikāla ne tikai katrai bioloģiskajai sugai, bet arī atsevišķiem indivīdiem.

Šī DNS molekulu specifika kalpo par pamatu organismu radniecības noteikšanai.

DNS molekulas visos eikariotos atrodas šūnas kodolā. Prokariotiem nav kodola, tāpēc to DNS atrodas citoplazmā.

Visām dzīvajām būtnēm ir DNS makromolekulas, kas veidotas pēc viena veida. Tie sastāv no divām polinukleotīdu ķēdēm (virknēm), ko satur nukleotīdu slāpekļa bāzu ūdeņraža saites (piemēram, rāvējslēdzējs).

Divkāršas (pāra) spirāles formā DNS molekula griežas virzienā no kreisās puses uz labo.

Secība nukleotīdu izkārtojumā molekulā nosaka šūnas iedzimto informāciju.

DNS molekulas struktūru 1953. gadā atklāja amerikāņu bioķīmiķis

Džeimss Vatsons un angļu fiziķis Frensiss Kriks.

Par šo atklājumu zinātniekiem 1962. gadā tika piešķirta Nobela prēmija. Viņi pierādīja, ka molekula

DNS sastāv no divām polinukleotīdu ķēdēm.

Šajā gadījumā nukleotīdi (monomēri) ir savienoti viens ar otru nevis nejauši, bet selektīvi un pa pāriem caur slāpekļa savienojumiem. Adenīns (A) vienmēr tiek savienots ar timīnu (T), bet guanīns (g) vienmēr tiek savienots ar citozīnu (C). Šī dubultā ķēde ir cieši savīta spirālē. Tiek saukta nukleotīdu spēja selektīvi savienoties kopā komplementaritāte(latīņu komplementus — papildinājums).

Replikācija notiek šādi.

Piedaloties īpašiem šūnu mehānismiem (enzīmiem), DNS dubultspirāle atritinās, pavedieni atdalās (kā rāvējslēdzēja attaisīšana), un pakāpeniski katrai no abām ķēdēm tiek pievienota komplementāra puse no attiecīgajiem nukleotīdiem.

Rezultātā vienas DNS molekulas vietā veidojas divas jaunas identiskas molekulas. Turklāt katra jaunizveidotā divpavedienu DNS molekula sastāv no vienas “vecās” nukleotīdu ķēdes un vienas “jaunas”.

Tā kā DNS ir galvenais informācijas nesējs, tās spēja dublēt ļauj, kad šūna dalās, pārnest šo iedzimto informāciju uz jaunizveidotajām meitas šūnām.

Iepriekšējais12345678Nākamais

REDZĒT VAIRĀK:

Buferizācija un osmoze.
Sāļi dzīvajos organismos atrodas izšķīdinātā stāvoklī jonu veidā - pozitīvi lādēti katjoni un negatīvi lādēti anjoni.

Katjonu un anjonu koncentrācija šūnā un tās vidē nav vienāda. Šūna satur diezgan daudz kālija un ļoti maz nātrija. Ārpusšūnu vidē, piemēram, asins plazmā, jūras ūdenī, gluži pretēji, ir daudz nātrija un maz kālija. Šūnu uzbudināmība ir atkarīga no Na+, K+, Ca2+, Mg2+ jonu koncentrāciju attiecības.

Jonu koncentrāciju atšķirība dažādās membrānas pusēs nodrošina aktīvu vielu pārnesi pa membrānu.

Daudzšūnu dzīvnieku audos Ca2+ ir daļa no starpšūnu viela, nodrošinot šūnu kohēziju un to sakārtotu izvietojumu.

Šūnas ķīmiskais sastāvs

Osmotiskais spiediens šūnā un tā buferīpašības ir atkarīgas no sāls koncentrācijas.

Buferis ir šūnas spēja uzturēt tās satura nedaudz sārmainu reakciju nemainīgā līmenī.

Ir divas bufersistēmas:

1) fosfātu bufersistēma - fosforskābes anjoni uztur intracelulārās vides pH 6,9

2) bikarbonātu bufersistēma - ogļskābes anjoni uztur ārpusšūnu vides pH 7,4.

Apskatīsim reakciju vienādojumus, kas notiek buferšķīdumos.

Ja palielinās šūnu koncentrācija H+ , tad ūdeņraža katjons pievienojas karbonāta anjonam:

Palielinoties hidroksīda anjonu koncentrācijai, notiek to saistīšanās:

H + OH–+ H2O.

Tādā veidā karbonāta anjons var uzturēt nemainīgu vidi.

Osmotisks sauc par parādībām, kas notiek sistēmā, kas sastāv no diviem šķīdumiem, kas atdalīti ar puscaurlaidīgu membrānu.

IN augu šūna Puscaurlaidīgo plēvju lomu veic citoplazmas robežslāņi: plazmlemma un tonoplasts.

Plazmalemma ir citoplazmas ārējā membrāna, kas atrodas blakus šūnu membrānai. Tonoplast ir iekšējā citoplazmas membrāna, kas ieskauj vakuolu. Vakuoli ir dobumi citoplazmā, kas piepildīti ar šūnu sulu - ogļhidrātu, organisko skābju, sāļu, zemas molekulmasas olbaltumvielu un pigmentu ūdens šķīdumu.

Vielu koncentrācija šūnu sulā un ārējā vidē (augsnē, ūdenstilpēs) parasti nav vienāda. Ja vielu intracelulārā koncentrācija ir augstāka nekā ārējā vidē, ūdens no apkārtējās vides šūnā, precīzāk, vakuolā iekļūs ātrāk nekā pretējā virzienā. Palielinoties šūnu sulas tilpumam, ūdens iekļūšanas šūnā dēļ palielinās tās spiediens uz citoplazmu, kas cieši pieguļ membrānai. Kad šūna ir pilnībā piesātināta ar ūdeni, tai ir maksimālais tilpums.

Valsts iekšējā spriedzešūnas, pateicoties lielajam ūdens saturam un šūnu satura veidošanās spiedienam uz tās membrānu, tiek sauktas par turgoru, kas nodrošina orgānu formas (piemēram, lapas, nelignificētas stublājus) saglabāšanu un novietojumu telpā, kā arī. to izturība pret mehānisko faktoru iedarbību. Ūdens zudums ir saistīts ar turgora samazināšanos un vītumu.

Ja šūna ir iekšā hipertonisks šķīdums, kuras koncentrācija ir lielāka par šūnu sulas koncentrāciju, tad ūdens difūzijas ātrums no šūnu sulas pārsniegs ūdens difūzijas ātrumu šūnā no apkārtējā šķīduma.

Sakarā ar ūdens izdalīšanos no šūnas samazinās šūnu sulas tilpums un samazinās turgors. Šūnu vakuola tilpuma samazināšanos pavada citoplazmas atdalīšanās no membrānas - tas notiek plazmolīze.

Plazmolīzes laikā mainās plazmolizētā protoplasta forma. Sākotnēji protoplasts atpaliek no šūnas sienas tikai atsevišķās vietās, visbiežāk stūros. Šīs formas plazmolīzi sauc par leņķisko

Tad protoplasts turpina atpalikt no šūnu sieniņām, saglabājot kontaktu ar tām noteiktās vietās starp šiem punktiem protoplasta virsmai ir ieliekta forma.

Šajā posmā plazmolīzi sauc par ieliektu Pakāpeniski protoplasts atdalās no šūnu sienām pa visu virsmu un iegūst noapaļotu formu. Šo plazmolīzes veidu sauc par izliekto plazmolīzi.

Ja plazmolizētu šūnu ievieto hipotoniskā šķīdumā, kura koncentrācija ir mazāka par šūnu sulas koncentrāciju, ūdens no apkārtējā šķīduma nonāks vakuolā. Vakuola tilpuma palielināšanās rezultātā palielināsies šūnu sulas spiediens uz citoplazmu, kas sāk tuvoties šūnu sieniņām, līdz ieņem sākotnējo stāvokli - tas notiks deplazmolīze

Uzdevums Nr.3

Pēc dotā teksta izlasīšanas atbildiet uz sekojošiem jautājumiem.

1) bufera kapacitātes noteikšana

2) kuru anjonu koncentrācija nosaka šūnas buferīpašības?

3) buferizācijas loma šūnā

4) bikarbonātā notiekošo reakciju vienādojums bufersistēma(uz magnētiskās tāfeles)

5) osmozes definīcija (sniedziet piemērus)

6) plazmolīzes un deplazmolīzes priekšmetstikliņu noteikšana

Šūnā atrodami aptuveni 70 D.I. Mendeļejeva periodiskās sistēmas ķīmiskie elementi, taču šo elementu saturs būtiski atšķiras no to koncentrācijas vidē, kas apliecina organiskās pasaules vienotību.

Šūnā esošie ķīmiskie elementi ir sadalīti trīs lielās grupās: makroelementi, mezoelementi (oligoelementi) un mikroelementi.

Tie ietver oglekli, skābekli, ūdeņradi un slāpekli, kas ir daļa no galvenajām organiskajām vielām. Mezoelementi ir sērs, fosfors, kālijs, kalcijs, nātrijs, dzelzs, magnijs, hlors, kas kopā veido aptuveni 1,9% no šūnu masas.

Sērs un fosfors ir svarīgāko organisko savienojumu sastāvdaļas. Ķīmiskie elementi, kuru koncentrācija šūnā ir aptuveni 0,1%, tiek klasificēti kā mikroelementi. Tie ir cinks, jods, varš, mangāns, fluors, kobalts utt.

Šūnu vielas iedala neorganiskajās un organiskajās.

Pie neorganiskajām vielām pieder ūdens un minerālsāļi.

Ūdens šūnā savu fizikāli ķīmisko īpašību dēļ ir šķīdinātājs, reakciju vide, izejviela un ķīmisko reakciju produkts, veic transportēšanas un termoregulācijas funkcijas, piešķir šūnai elastību, nodrošina augu šūnas dzinējspēku.

Minerālsāļi šūnā var būt izšķīdinātā vai neizšķīdinātā stāvoklī.

Šķīstošie sāļi sadalās jonos. Svarīgākie katjoni ir kālijs un nātrijs, kas atvieglo vielu pārnešanu cauri membrānai un ir iesaistīti nervu impulsu rašanās un vadīšanā; kalcijs, kas piedalās muskuļu šķiedru kontrakcijas un asins recēšanas procesos, magnijs, kas ir daļa no hlorofila, un dzelzs, kas ir daļa no vairākām olbaltumvielām, tostarp hemoglobīna. Cinks ir daļa no aizkuņģa dziedzera hormona - insulīna molekulas, varš ir nepieciešams fotosintēzes un elpošanas procesiem.

Svarīgākie anjoni ir fosfāta anjons, kas ir daļa no ATP un nukleīnskābēm, un ogļskābes atlikums, kas mīkstina vides pH svārstības.

Kalcija un fosfora trūkums izraisa rahītu, dzelzs trūkums - anēmiju.

Šūnas organiskās vielas pārstāv ogļhidrāti, lipīdi, olbaltumvielas, nukleīnskābes, ATP, vitamīni un hormoni.

Ogļhidrāti galvenokārt sastāv no trim ķīmiskajiem elementiem: oglekļa, skābekļa un ūdeņraža.

Viņu vispārējā formula Cm(H20)n. Ir vienkārši un sarežģīti ogļhidrāti. Vienkāršie ogļhidrāti (monosaharīdi) satur vienu cukura molekulu. Tos klasificē pēc oglekļa atomu skaita, piemēram, pentoze (C5) un heksoze (C6). Pentozes ietver ribozi un dezoksiribozi. Riboze ir daļa no RNS un ATP. Dezoksiriboze ir DNS sastāvdaļa. Heksozes ir glikoze, fruktoze, galaktoze utt.

Tie aktīvi piedalās šūnu metabolismā un ir daļa no kompleksajiem ogļhidrātiem - oligosaharīdiem un polisaharīdiem. Oligosaharīdi (disaharīdi) ir saharoze (glikoze + fruktoze), laktoze vai piena cukurs (glikoze + galaktoze) utt.

Polisaharīdu piemēri ir ciete, glikogēns, celuloze un hitīns.

Ogļhidrāti šūnā veic plastmasas (konstrukcijas), enerģijas (1 g ogļhidrātu sadalīšanās enerģētiskā vērtība ir 17,6 kJ), uzglabāšanas un atbalsta funkcijas. Ogļhidrāti var būt arī daļa no kompleksajiem lipīdiem un olbaltumvielām.

Lipīdi ir hidrofobu vielu grupa.

Tajos ietilpst tauki, vaska steroīdi, fosfolipīdi utt.

Tauku molekulas struktūra

Tauki ir trīsvērtīgā spirta glicerīna un augstāko organisko (taukskābju) esteris. Tauku molekulā var atšķirt hidrofilo daļu - "galvu" (glicerīna atlikumu) un hidrofobo daļu - "astes" (atliekas). taukskābes), tāpēc ūdenī tauku molekula ir orientēta stingri noteiktā veidā: hidrofilā daļa ir vērsta pret ūdeni, bet hidrofobā daļa ir vērsta prom no tā.

Lipīdi šūnā veic plastisko (konstrukciju), enerģētisko (enerģētiskā vērtība, sadalot 1 g tauku 38,9 kJ), uzglabāšanas, aizsardzības (amortizācijas) un regulējošās (steroīdie hormoni) funkcijas.

Olbaltumvielas ir biopolimēri, kuru monomēri ir aminoskābes.

Aminoskābes satur aminogrupu, karboksilgrupu un radikāli. Aminoskābes atšķiras tikai pēc to radikāļiem. Olbaltumvielas satur 20 pamata aminoskābes. Aminoskābes ir savienotas viena ar otru, veidojot peptīdu saiti.

Vairāk nekā 20 aminoskābju ķēdi sauc par polipeptīdu vai proteīnu. Olbaltumvielas veido četras galvenās struktūras: primāro, sekundāro, terciāro un kvartāro.

Primārā struktūra ir aminoskābju secība, kas savienota ar peptīdu saiti.

Sekundārā struktūra ir spirāle vai salocīta struktūra, ko satur ūdeņraža saites starp dažādu spirāles vai kroku pagriezienu peptīdu grupu skābekļa un ūdeņraža atomiem.

Terciāro struktūru (globuli) satur hidrofobās, ūdeņraža, disulfīda un citas saites.

Olbaltumvielu terciārā struktūra

Terciārā struktūra ir raksturīga lielākajai daļai ķermeņa olbaltumvielu, piemēram, muskuļu mioglobīnam.

Olbaltumvielu kvartārā struktūra.

Kvartārā struktūra ir vissarežģītākā, ko veido vairākas polipeptīdu ķēdes, kas savienotas galvenokārt ar tādām pašām saitēm kā terciārajā.

Kvartāra struktūra ir raksturīga hemoglobīnam, hlorofilam utt.

Olbaltumvielas var būt vienkāršas vai sarežģītas. Vienkāršās olbaltumvielas sastāv tikai no aminoskābēm, savukārt kompleksās olbaltumvielas (lipoproteīni, hromoproteīni, glikoproteīni, nukleoproteīni utt.) satur olbaltumvielas un neolbaltumvielas.

Piemēram, hemoglobīns papildus četrām globīna proteīna polipeptīdu ķēdēm satur neolbaltumvielu daļu - hēmu, kuras centrā atrodas dzelzs jons, kas hemoglobīnam piešķir sarkanu krāsu.

Olbaltumvielu funkcionālā aktivitāte ir atkarīga no vides apstākļiem.

Olbaltumvielu molekulas struktūras zudumu līdz tās primārajai struktūrai sauc par denaturāciju. Sekundāro un augstāko struktūru atjaunošanas apgrieztais process ir renaturācija. Olbaltumvielu molekulas pilnīgu iznīcināšanu sauc par iznīcināšanu.

Olbaltumvielas šūnā pilda vairākas funkcijas: plastiskās (konstrukcijas), katalītiskās (enzīmu), enerģijas (enerģētiskā vērtība 1 g proteīna sadalīšanās laikā ir 17,6 kJ), signalizācijas (receptoru), saraušanās (motora), transportēšanas, aizsardzības, regulēšanas, uzglabāšanas.

Nukleīnskābes ir biopolimēri, kuru monomēri ir nukleotīdi.

Nukleotīds satur slāpekļa bāzi, pentozes cukura atlikumu un ortofosforskābes atlikumu. Ir divu veidu nukleīnskābes: ribonukleīnskābe (RNS) un dezoksiribonukleīnskābe (DNS).

DNS satur četru veidu nukleotīdus: adenīnu (A), timīnu (T), guanīnu (G) un citozīnu (C). Šie nukleotīdi satur cukura dezoksiribozi. Chargaff noteikumi attiecībā uz DNS ir:

1) adenilnukleotīdu skaits DNS ir vienāds ar timidilnukleotīdu skaitu (A = T);

2) guanilnukleotīdu skaits DNS ir vienāds ar citidilnukleotīdu skaitu (G = C);

3) adenil un guanil nukleotīdu summa ir vienāda ar timidil un citidil nukleotīdu summu (A + G = T + C).

DNS struktūru atklāja F.

Kriks un D. Vatsons ( Nobela prēmija fizioloģijā un medicīnā 1962). DNS molekula ir divpavedienu spirāle.

Šūna un tās ķīmiskais sastāvs

Nukleotīdi ir savienoti viens ar otru caur fosforskābes atlikumiem, veidojot fosfodiestera saiti, bet slāpekļa bāzes ir vērstas uz iekšu. Attālums starp nukleotīdiem ķēdē ir 0,34 nm.

Dažādu ķēžu nukleotīdus savā starpā savieno ūdeņraža saites pēc komplementaritātes principa: adenīnu ar timīnu savieno divas ūdeņraža saites (A = T), bet guanīnu ar citozīnu savieno trīs (G = C).

Nukleotīdu struktūra

Vissvarīgākā DNS īpašība ir spēja replicēties (pašdublēt).

DNS galvenā funkcija ir iedzimtas informācijas uzglabāšana un pārraide.

Tas ir koncentrēts kodolā, mitohondrijās un plastidos.

RNS satur arī četrus nukleotīdus: adenīnu (A), uracilu (U), guanīnu (G) un citozīnu (C). Pentozes cukura atlikumu tajā attēlo riboze.

RNS galvenokārt ir vienpavedienu molekulas. Ir trīs RNS veidi: ziņojuma RNS (i-RNS), pārneses RNS (t-RNS) un ribosomu RNS (r-RNS).

tRNS struktūra

Viņi visi aktīvi piedalās iedzimtas informācijas ieviešanas procesā, kas tiek pārrakstīta no DNS uz i-RNS, un pēdējā proteīnu sintēze jau tiek veikta, t-RNS proteīnu sintēzes procesā pārnes aminoskābes uz i-RNS. ribosomas, r-RNS ir daļa no pašām ribosomām.

Dzīvas šūnas ķīmiskais sastāvs

Šūna satur dažādus ķīmiskus savienojumus. Dažas no tām – neorganiskās – sastopamas arī nedzīvajā dabā. Tomēr šūnām visvairāk raksturīgi organiskie savienojumi, kuru molekulām ir ļoti sarežģīta struktūra.

Šūnas neorganiskie savienojumi. Ūdens un sāļi ir neorganiski savienojumi. Lielākā daļa šūnu satur ūdeni. Tas ir nepieciešams visiem dzīves procesiem.

Ūdens ir labs šķīdinātājs. Ūdens šķīdumā notiek dažādu vielu ķīmiskā mijiedarbība. Izšķīdinātā stāvoklī barības vielas no starpšūnu vielas caur membrānu iekļūst šūnā. Ūdens arī palīdz izvadīt no šūnas vielas, kas veidojas tajā notiekošo reakciju rezultātā.

Šūnu dzīvības procesiem svarīgākie sāļi ir K, Na, Ca, Mg u.c.

Šūnas organiskie savienojumi. Galvenā loma šūnu funkcijas īstenošanā pieder organiskajiem savienojumiem. Starp viņiem augstākā vērtība satur olbaltumvielas, taukus, ogļhidrātus un nukleīnskābes.

Olbaltumvielas ir jebkuras dzīvas šūnas pamata un sarežģītākās vielas.

Olbaltumvielu molekulas izmērs ir simtiem un tūkstošiem reižu lielāks nekā molekulu izmērs neorganiskie savienojumi. Bez olbaltumvielām nav dzīvības. Daži proteīni, darbojoties kā katalizatori, paātrina ķīmiskās reakcijas. Šādas olbaltumvielas sauc par fermentiem.

Taukiem un ogļhidrātiem ir mazāk sarežģīta struktūra.

Tie ir šūnas celtniecības materiāls un kalpo kā enerģijas avoti organisma dzīvībai svarīgiem procesiem.

Nukleīnskābes veidojas šūnas kodols. No šejienes cēlies viņu nosaukums (latīņu Nucleus — kodols). Kā daļa no hromosomām nukleīnskābes piedalās šūnas iedzimto īpašību uzglabāšanā un pārnešanā. Nukleīnskābes nodrošina olbaltumvielu veidošanos.

Šūnas vitālās īpašības. Šūnas galvenā īpašība ir vielmaiņa.

No starpšūnu vielas šūnām pastāvīgi tiek piegādātas barības vielas un skābeklis, un tiek atbrīvoti sabrukšanas produkti. Vielas, kas nonāk šūnā, piedalās biosintēzes procesos. Biosintēze ir olbaltumvielu, tauku, ogļhidrātu un to savienojumu veidošanās no vienkāršākām vielām. Biosintēzes procesā veidojas noteiktām organisma šūnām raksturīgas vielas.

Piemēram, muskuļu šūnās tiek sintezēti proteīni, kas nodrošina muskuļu kontrakciju.

Vienlaikus ar biosintēzi šūnās sadalās organiskie savienojumi. Sadalīšanās rezultātā veidojas vienkāršākas struktūras vielas. Lielākā daļa no sadalīšanās reakcijas ietver skābekli un atbrīvo enerģiju.

Šūnas ķīmiskā organizācija

Šī enerģija tiek tērēta dzīvības procesiem, kas notiek šūnā. Biosintēzes un sadalīšanās procesi veido vielmaiņu, ko pavada enerģijas pārvēršana.

Šūnām raksturīga augšana un vairošanās. Cilvēka ķermeņa šūnas vairojas, daloties uz pusēm. Katra no iegūtajām meitas šūnām aug un sasniedz mātes šūnas izmēru. Jaunās šūnas pilda mātes šūnas funkciju.

Šūnu dzīves ilgums ir atšķirīgs: no vairākām stundām līdz desmitiem gadu.

Dzīvās šūnas spēj reaģēt uz fiziskām un ķīmiskām izmaiņām savā vidē. Šo šūnu īpašību sauc par uzbudināmību. Tajā pašā laikā šūnas pāriet no miera stāvokļa uz darba stāvokli - ierosmi. Šūnās uzbudinot, mainās vielu biosintēzes un sadalīšanās ātrums, skābekļa patēriņš un temperatūra. Uzbudinātā stāvoklī dažādas šūnas veic tām raksturīgās funkcijas.

Dziedzeru šūnas veido un izdala vielas, muskuļu šūnas saraujas, nervu šūnas rodas vājš elektriskais signāls – nervu impulss, kas var izplatīties pa šūnu membrānām.

Ķermeņa iekšējā vide.

Lielākā daļa ķermeņa šūnu nav saistītas ar ārējo vidi. To vitālo darbību nodrošina iekšējā vide, kas sastāv no 3 veidu šķidrumiem: starpšūnu (audu) šķidruma, ar kuru šūnas atrodas tiešā saskarē, asinis un limfa. Iekšējā vide nodrošina šūnas ar to dzīvībai nepieciešamajām vielām, un caur to tiek izvadīti sabrukšanas produkti.

Ķermeņa iekšējai videi ir relatīva sastāva un fizikāli ķīmisko īpašību noturība. Tikai šādos apstākļos šūnas var normāli darboties.

Metabolisms, biosintēze un organisko savienojumu sadalīšanās, augšana, vairošanās, uzbudināmība ir galvenās šūnu vitālās īpašības.

Šūnu vitālās īpašības nodrošina organisma iekšējās vides sastāva relatīvā noturība.

Atlas: cilvēka anatomija un fizioloģija. Pilnīga praktiskā rokasgrāmata Jeļena Jurjevna Žigalova

Šūnas ķīmiskais sastāvs

Šūnas ķīmiskais sastāvs

Šūnas sastāvā ir vairāk nekā 100 ķīmisko elementu, četri no tiem veido aptuveni 98% no masas, šis organogēni: skābeklis (65-75%), ogleklis (15-18%), ūdeņradis (8-10%) un slāpeklis (1,5-3,0%). Atlikušos elementus iedala trīs grupās: makroelementi – to saturs organismā pārsniedz 0,01%)); mikroelementi (0,00001–0,01%) un ultramikroelementi (mazāk par 0,00001). Makroelementos ietilpst sērs, fosfors, hlors, kālijs, nātrijs, magnijs, kalcijs. Pie mikroelementiem pieder dzelzs, cinks, varš, jods, fluors, alumīnijs, varš, mangāns, kobalts u.c.. Pie ultramikroelementiem pieder selēns, vanādijs, silīcijs, niķelis, litijs, sudrabs u.c. Neskatoties uz ļoti zemo saturu, mikroelementiem un ultramikroelementiem ir ļoti liela nozīme. Tie galvenokārt ietekmē vielmaiņu. Bez tiem nav iespējama katras šūnas un visa organisma normāla darbība.

Rīsi. 1. Ultramikroskopiskā šūnu struktūra. 1 – citolemma ( plazmas membrāna); 2 – pinocitozes pūslīši; 3 – centrosoma, šūnu centrs (citocentrs); 4 – hialoplazma; 5 – endoplazmatiskais tīklojums: a – granulētā tīkla membrāna; b – ribosomas; 6 – perinukleārās telpas savienojums ar endoplazmatiskā tīkla dobumiem; 7 – serde; 8 – kodolporas; 9 – negraudains (gluds) endoplazmatiskais tīklojums; 10 – kodols; 11 – iekšējais retikulārais aparāts (Golgi komplekss); 12 – sekrēcijas vakuoli; 13 – mitohondriji; 14 – liposomas; 15 – trīs secīgas fagocitozes stadijas; 16 – šūnas membrānas (citolemmas) savienojums ar endoplazmatiskā tīkla membrānām

Šūna sastāv no neorganiskām un organiskām vielām. Starp neorganiskajām vielām ir vislielākais ūdens daudzums. Relatīvais ūdens daudzums šūnā ir no 70 līdz 80%. Ūdens ir universāls šķīdinātājs, tajā notiek visas šūnā notiekošās bioķīmiskās reakcijas. Ar ūdens līdzdalību tiek veikta termoregulācija. Vielas, kas šķīst ūdenī (sāļi, bāzes, skābes, olbaltumvielas, ogļhidrāti, spirti utt.), sauc par hidrofilām. Hidrofobās vielas (tauki un taukiem līdzīgas vielas) nešķīst ūdenī. Citas neorganiskās vielas (sāļi, skābes, bāzes, pozitīvie un negatīvie joni) veido no 1,0 līdz 1,5%.

No organiskajām vielām dominē olbaltumvielas (10–20%), tauki vai lipīdi (1–5%), ogļhidrāti (0,2–2,0%) un nukleīnskābes (1–2%). Zemas molekulmasas vielu saturs nepārsniedz 0,5%.

Molekula vāvere ir polimērs, kas sastāv no liela skaita atkārtotu monomēru vienību. Aminoskābju olbaltumvielu monomēri (no tiem 20) ir saistīti viens ar otru ar peptīdu saitēm, veidojot polipeptīdu ķēdi (proteīna primāro struktūru). Tas savērpjas spirālē, veidojot, savukārt, proteīna sekundāro struktūru. Pateicoties polipeptīdu ķēdes specifiskajai telpiskajai orientācijai, rodas proteīna terciārā struktūra, kas nosaka proteīna molekulas specifiku un bioloģisko aktivitāti. Vairākas terciārās struktūras apvienojas viena ar otru, veidojot kvartāru struktūru.

Olbaltumvielas veic būtiskas funkcijas. Fermenti– bioloģiskie katalizatori, kas palielina ķīmisko reakciju ātrumu šūnā simtiem tūkstošu miljonu reižu, ir olbaltumvielas. Olbaltumvielas, kas ir daļa no visām šūnu struktūrām, veic plastisko (konstruktīvo) funkciju. Šūnu kustības veic arī olbaltumvielas. Tie nodrošina vielu transportēšanu šūnā, ārpus šūnas un šūnā. Svarīga ir proteīnu (antivielu) aizsargfunkcija. Olbaltumvielas ir viens no enerģijas avotiem.

Ogļhidrāti tiek sadalīti monosaharīdos un polisaharīdos. Pēdējie ir veidoti no monosaharīdiem, kas, tāpat kā aminoskābes, ir monomēri. No šūnā esošajiem monosaharīdiem svarīgākie ir glikoze, fruktoze (satur sešus oglekļa atomus) un pentoze (pieci oglekļa atomi). Pentozes ir daļa no nukleīnskābēm. Monosaharīdi labi šķīst ūdenī. Polisaharīdi slikti šķīst ūdenī (dzīvnieku šūnās – glikogēns, augu šūnās – ciete un celuloze). mijiedarbības.

UZ lipīdi ietver taukus un taukiem līdzīgas vielas. Tauku molekulas ir veidotas no glicerīna un taukskābēm. Taukiem līdzīgas vielas ir holesterīns, daži hormoni un lecitīns. Lipīdi, kas ir šūnu membrānu galvenās sastāvdaļas (tie ir aprakstīti zemāk), tādējādi veic celtniecības funkciju. Lipīdi ir vissvarīgākie enerģijas avoti. Tātad, ja 1 g proteīna vai ogļhidrātu pilnīga oksidēšana atbrīvo 17,6 kJ enerģijas, tad pilnīga 1 g tauku oksidēšana atbrīvo 38,9 kJ. Lipīdi veic termoregulāciju un aizsargā orgānus (tauku kapsulas).

Nukleīnskābes ir polimēru molekulas, ko veido monomēri un nukleotīdi. Nukleotīds sastāv no purīna vai pirimidīna bāzes, cukura (pentozes) un fosforskābes atlikuma. Visās šūnās ir divu veidu nukleīnskābes: dezoksiribonukleīnskābe (DNS) un ribonukleīnskābe (RNS), kas atšķiras ar bāzu un cukuru sastāvu (1. rīsi. 2).

Rīsi. 2. Nukleīnskābju telpiskā struktūra (saskaņā ar B. Alberts et al., ar grozījumiem). I – RNS; II – DNS; lentes – cukura fosfāta mugurkauli; A, C, G, T, U – slāpekļa bāzes, režģi starp tām – ūdeņraža saites

DNS molekula sastāv no divām polinukleotīdu ķēdēm, kas savītas viena ap otru dubultās spirāles formā. Abu ķēžu slāpekļa bāzes ir savienotas viena ar otru ar komplementārām ūdeņraža saitēm. Adenīns savienojas tikai ar timīnu, bet citozīns - ar guanīnu(A – T, G – C). DNS satur ģenētisko informāciju, kas nosaka šūnas sintezēto proteīnu specifiku, tas ir, aminoskābju secību polipeptīdu ķēdē. DNS mantojumā pārraida visas šūnas īpašības. DNS atrodas kodolā un mitohondrijās.

RNS molekulu veido viena polinukleotīdu ķēde. Šūnās ir trīs veidu RNS. Informatīvā jeb ziņojuma RNS tRNS (no angļu valodas messenger - “starpnieks”), kas nodod informāciju par DNS nukleotīdu secību uz ribosomām (skatīt zemāk).

Pārnes RNS (tRNS), kas pārnes aminoskābes uz ribosomām. Ribosomu RNS (rRNS), kas ir iesaistīta ribosomu veidošanā. RNS atrodas kodolā, ribosomās, citoplazmā, mitohondrijās un hloroplastos.

1. tabula

Nukleīnskābju sastāvs

Ķīmiskās vielas šūnā, īpaši to sastāvs, no ķīmiskā viedokļa tiek iedalītas makro- un mikroelementos. Tomēr ir arī ultramikroelementu grupa, kurā ietilpst ķīmiskie elementi, kuru procentuālais daudzums ir 0,0000001%.

Vienatnē ķīmiskie savienojumi būrī ir vairāk, citu mazāk. Tomēr visi galvenie šūnas elementi pieder makroelementu grupai. Prefiksa makro nozīmē daudz.

Dzīvs organisms atomu līmenī neatšķiras no nedzīvas dabas objektiem. Tas sastāv no tiem pašiem atomiem kā nedzīvi objekti. Taču ķīmisko elementu skaits dzīvā organismā, īpaši to, kas nodrošina dzīvības pamatprocesus, procentuāli ir daudz lielāks.

Šūnu ķīmiskās vielas

Vāveres

Galvenās šūnas vielas ir olbaltumvielas. Tie aizņem 50% no šūnu masas. Olbaltumvielas veic daudzas dažādas funkcijas Dzīvu būtņu ķermenī olbaltumvielas ir arī daudzas citas vielas pēc savas līdzības un funkcijām.

Pēc to ķīmiskās struktūras olbaltumvielas ir biopolimēri, kas sastāv no aminoskābēm, kas savienotas ar peptīdu saitēm. Vēlos atzīmēt, ka olbaltumvielu sastāvu galvenokārt aizņem aminoskābju atliekas.

Olbaltumvielu ķīmiskajam sastāvam raksturīgs nemainīgs vidējais slāpekļa daudzums - aptuveni 16%. Es vēlos atzīmēt, ka specifisku enzīmu ietekmē, kā arī karsējot ar skābēm, olbaltumvielas ir pakļautas hidrolīzei. Šī ir viena no viņu galvenajām iezīmēm.

Ogļhidrāti

Ogļhidrāti dabā ir ļoti izplatīti un tiem ir ļoti svarīga loma augu un dzīvnieku dzīvē. Viņi piedalās dažādi procesi vielmaiņu organismā un ir daudzu dabisko savienojumu sastāvdaļas.

Atkarībā no satura, struktūras un fizikāli ķīmiskajām īpašībām ogļhidrātus iedala divās grupās: vienkāršie - tie ir monosaharīdi un kompleksie - monosaharīdu kondensācijas produkti. Salikto ogļhidrātu vidū ir arī divas grupas: oligosaharīdi (monosaharīdu atlieku skaits ir no diviem līdz desmit) un polisaharīdi (monosaharīdu atlieku skaits ir vairāk nekā desmit).

Lipīdi

Lipīdi ir galvenais organismu enerģijas avots. Dzīvos organismos lipīdi veic vismaz trīs galvenās funkcijas: tie ir galvenie membrānu strukturālie komponenti, tie ir kopēja enerģijas rezerve, un tiem ir arī aizsargājoša loma dzīvnieku, augu un mikroorganismu struktūrā.

Ķīmiskajām vielām šūnā, kas pieder pie lipīdu klases, ir īpaša īpašība - tās nešķīst ūdenī un nedaudz šķīst organiskajos šķīdinātājos.

Nukleīnskābes

Dzīvo organismu šūnās ir konstatētas divu veidu dzīvībai svarīgās nukleīnskābes: dezoksiribonukleīnskābe (DNS) un ribonukleīnskābe (RNS). Nukleīnskābes ir sarežģīti savienojumi, kas satur slāpekli.

Pilnīgas hidrolīzes gadījumā nukleīnskābes tiek sadalītas mazākos savienojumos, proti: slāpekļa bāzes, ogļhidrāti un fosfātskābe. Nepilnīgas nukleīnskābju hidrolīzes gadījumā tiek radīti nukleozīdi un nukleotīdi. Nukleīnskābju galvenā funkcija ir ģenētiskās informācijas uzglabāšana un bioloģiski aktīvo vielu transportēšana.

Makroelementu grupa ir galvenais šūnu dzīvības avots

Makroelementu grupā ietilpst tādi ķīmiskie pamatelementi kā skābeklis, ogleklis, ūdeņradis, slāpeklis, kālijs, fosfors, sērs, magnijs, nātrijs, kalcijs, hlors un citi. Daudzi no tiem, piemēram, fosfors, slāpeklis, sērs ir daļa no dažādiem savienojumiem, kas ir atbildīgi par ķermeņa šūnu dzīvības procesiem. Katram no šiem elementiem ir sava funkcija, bez kuras šūnas pastāvēšana nebūtu iespējama.

• Piemēram, skābeklis ir iekļauts gandrīz visās šūnas organiskajās vielās un savienojumos. Daudziem, īpaši aerobie organismi, skābeklis darbojas kā oksidētājs, kas nodrošina šī organisma šūnas ar enerģiju to elpošanas laikā. Lielākais skābekļa daudzums dzīvajos organismos ir atrodams ūdens molekulās.
• Ogleklis ir arī daļa no daudziem šūnu savienojumiem. CaCO3 molekulā esošie oglekļa atomi veido dzīvo organismu skeleta pamatu. Turklāt ogleklis regulē šūnu funkcijas un tam ir svarīga loma augu fotosintēzes procesā.
• Ūdeņradis ir atrodams ūdens molekulās šūnā. Viņa galvenā lomašūnas struktūrā daudzas mikroskopiskas baktērijas oksidē ūdeņradi, lai iegūtu enerģiju.
• Slāpeklis ir viena no galvenajām šūnas sastāvdaļām. Tās atomi ir daļa no nukleīnskābēm, daudzām olbaltumvielām un aminoskābēm. Slāpeklis ir iesaistīts asinsspiediena regulēšanas procesā N O formā un izdalās no dzīvā ķermeņa ar urīnu.

Sērs un fosfors ir ne mazāk svarīgi organismu dzīvībai. Pirmais ir ietverts daudzās aminoskābēs un līdz ar to arī olbaltumvielās. Un fosfors veido ATP - galvenā un lielākā dzīvā organisma enerģijas avota - pamatu. Turklāt fosfors minerālsāļu veidā ir atrodams zobu un kaulu audos.

Kalcijs un magnijs ir svarīgas ķermeņa šūnu sastāvdaļas. Kalcijs sarecē asinis, tāpēc tas ir vitāli svarīgs dzīvām būtnēm. Tas arī regulē daudzus intracelulāros procesus. Magnijs piedalās DNS veidošanā organismā, turklāt tas ir daudzu enzīmu kofaktors.

Šūnai ir nepieciešami arī makroelementi, piemēram, nātrijs un kālijs. Nātrijs uztur šūnas membrānas potenciālu, un kālijs ir nepieciešams nervu impulsiem un normālai sirds muskuļu darbībai.

Mikroelementu nozīme dzīvam organismam

Visas šūnu pamatvielas sastāv ne tikai no makroelementiem, bet arī no mikroelementiem. Tie ietver cinku, selēnu, jodu, varu un citus. Šūnā kā daļa no galvenajām vielām tās ir atrodamas nelielā daudzumā, taču tās spēlē svarīga lomaķermeņa procesos. Selēns, piemēram, regulē daudzus pamatprocesus, varš ir viena no daudzu enzīmu sastāvdaļām, bet cinks ir galvenais elements insulīna, galvenā aizkuņģa dziedzera hormona, sastāvā.

Šūnas ķīmiskais sastāvs - video

Šī video nodarbība ir veltīta tēmai “Šūna: struktūra, ķīmiskais sastāvs un dzīves aktivitātes." Zinātni, kas pēta šūnas, sauc par citoloģiju. Šajā nodarbībā mēs apspriedīsim mūsu ķermeņa mazākās struktūrvienības uzbūvi, uzzināsim tās ķīmisko sastāvu un apsvērsim, kā tiek veiktas tās dzīvībai svarīgās funkcijas.

Tēma: Vispārējs pārskats par cilvēka ķermeni

Nodarbība: Šūna: struktūra, ķīmiskais sastāvs un dzīvībai svarīgās funkcijas

Cilvēka ķermenis ir milzīgs daudzšūnu stāvoklis. Šūna - struktūrvienība gan augu, gan dzīvnieku organismi. Zinātni, kas pēta šūnas, sauc.

Šūnas ir ļoti dažādas pēc formas, struktūras un funkcijas, taču tām visām ir kopīga struktūra. Bet forma, izmērs un īpašības ir atkarīgas no orgāna veiktās funkcijas.

Pirmo reizi par šūnu esamību 1665. gadā ziņoja izcilais angļu fiziķis, matemātiķis un mikroskopists Roberts Huks.

Rīsi. 1.

Kopš Huka atklājuma šūnas ir novērotas zem mikroskopa visu veidu dzīvnieku un augu sugās. Un viņiem visiem bija kopīgs struktūras plāns. Bet ar gaismas mikroskopu varēja redzēt tikai citoplazmu un kodolu. Izskats elektronu mikroskopsļāva zinātniekiem ne tikai redzēt citus, bet arī pārbaudīt viņu ultrastruktūru.

1. Koļesovs D.V., Mašs R.D., Beļajevs I.N. Bioloģija 8 M.: Bustard - lpp. 32, uzdevumi un 2., 3., 5. jautājums.

2. Kādas ir šūnas galvenās daļas?

3. Pastāstiet par šūnu organellām.

4. Sagatavot atskaiti par mikroskopa atklāšanas vēsturi.