Komórka- elementarna jednostka życia na Ziemi. Ma wszystkie cechy żywego organizmu: rośnie, rozmnaża się, wymienia substancje i energię z otoczeniem, reaguje na bodźce zewnętrzne. Początek ewolucji biologicznej wiąże się z pojawieniem się na Ziemi formy komórkoweżycie. Organizmy jednokomórkowe to komórki, które istnieją oddzielnie od siebie. Ciało wszystkich organizmów wielokomórkowych – zwierząt i roślin – zbudowane jest z większej lub mniejszej liczby komórek, które stanowią swego rodzaju bloki tworzące złożony organizm. Niezależnie od tego, czy komórka jest integralnym żywym systemem – odrębnym organizmem, czy stanowi jedynie jego część, jest obdarzona zespołem cech i właściwości wspólnych dla wszystkich komórek.

Skład chemiczny komórki

W komórkach odkryto około 60 elementów układu okresowego Mendelejewa, które występują także w przyrodzie nieożywionej. Jest to jeden z dowodów na wspólność przyrody żywej i nieożywionej. Najczęściej spotykany w organizmach żywych wodór, tlen, węgiel I azot, które stanowią około 98% masy komórek. Wynika to ze specyficznych właściwości chemicznych wodoru, tlenu, węgla i azotu, w wyniku czego okazały się one najbardziej odpowiednie do tworzenia cząsteczek pełniących funkcje biologiczne. Te cztery pierwiastki są zdolne do tworzenia bardzo silnych wiązań kowalencyjnych poprzez łączenie w pary elektronów należących do dwóch atomów. Kowalencyjnie związane atomy węgla mogą tworzyć szkielet niezliczonych różnych cząsteczek organicznych. Ponieważ atomy węgla łatwo tworzą wiązania kowalencyjne z tlenem, wodorem, azotem i siarką, cząsteczki organiczne osiągają wyjątkową złożoność i różnorodność strukturalną.

Oprócz czterech głównych pierwiastków komórka zawiera w zauważalnych ilościach (10. i 100. część procenta) żelazo, potas, sód, wapń, magnez, chlor, fosfor I siarka. Wszystkie pozostałe elementy ( cynk, miedź, jod, fluor, kobalt, mangan itp.) występują w komórce w bardzo małych ilościach i dlatego nazywane są mikroelementami.

Pierwiastki chemiczne są częścią nieorganicznych i związki organiczne. Do związków nieorganicznych zalicza się wodę, sole mineralne, dwutlenek węgla, kwasy i zasady. Związki organiczne są wiewiórki, kwasy nukleinowe, węglowodany, tłuszcze(lipidy) i lipidy.

Niektóre białka zawierają siarka. Integralna część kwasy nukleinowe to fosfor. Cząsteczka hemoglobiny zawiera żelazo, magnez uczestniczy w budowie cząsteczki chlorofil. Mikroelementy, pomimo niezwykle niskiej zawartości w organizmach żywych, odgrywają ważną rolę w procesach życiowych. Jod wchodzi w skład hormonu tarczycy – tyroksyny, kobalt– witamina B 12 zawiera hormon części wyspowej trzustki – insulinę – cynk. U niektórych ryb miedź zastępuje żelazo w cząsteczkach pigmentu przenoszącego tlen.

Substancje nieorganiczne

Woda

H 2 O jest najpowszechniejszym związkiem występującym w organizmach żywych. Jego zawartość w różnych komórkach jest dość zróżnicowana: od 10% w szkliwie zębów do 98% w ciele meduzy, ale średnio stanowi około 80% masy ciała. Niezwykle istotna rola wody we wspieraniu procesów życiowych wynika z jej właściwości fizykochemicznych. Polarność cząsteczek i zdolność do tworzenia wiązań wodorowych sprawiają, że woda jest dobrym rozpuszczalnikiem ogromna ilość substancje. Większość reakcje chemiczne zachodzące w komórce mogą wystąpić tylko w roztwór wodny. Woda bierze także udział w wielu przemianach chemicznych.

Całkowita liczba wiązań wodorowych pomiędzy cząsteczkami wody zmienia się w zależności od t °. O godz ° Kiedy lód się topi, około 15% wiązań wodorowych zostaje zniszczonych, w temperaturze 40°C – połowa. Po przejściu do stanu gazowego wszystkie wiązania wodorowe ulegają zniszczeniu. Wyjaśnia to wysoką pojemność cieplną właściwą wody. Kiedy zmienia się temperatura środowiska zewnętrznego, woda pochłania lub uwalnia ciepło w wyniku zerwania lub powstania nowych wiązań wodorowych. W ten sposób wahania temperatury wewnątrz ogniwa okazują się mniejsze niż wewnątrz środowisko. Wysokie ciepło parowania leży u podstaw wydajnego mechanizmu wymiany ciepła u roślin i zwierząt.

Woda jako rozpuszczalnik bierze udział w zjawiskach osmozy, która odgrywa ważną rolę w życiu komórek organizmu. Osmoza polega na przenikaniu cząsteczek rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę do roztworu substancji. Błony półprzepuszczalne to takie, które umożliwiają przejście cząsteczek rozpuszczalnika, ale nie pozwalają na przejście cząsteczek substancji rozpuszczonej (lub jonów). Dlatego osmoza jest jednokierunkową dyfuzją cząsteczek wody w kierunku roztworu.

Sole mineralne

Bardzo substancje nieorganiczne komórki występują w postaci soli w stanie zdysocjowanym lub stałym. Stężenie kationów i anionów w komórce i w jej otoczeniu nie jest takie samo. Komórka zawiera sporo K i dużo Na. W środowisku pozakomórkowym, na przykład w osoczu krwi, w woda morska wręcz przeciwnie, jest dużo sodu i mało potasu. Drażliwość komórek zależy od stosunku stężeń jonów Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+. W tkankach zwierząt wielokomórkowych K jest częścią substancji wielokomórkowej, która zapewnia spójność komórek i ich uporządkowany układ. Ciśnienie osmotyczne w komórce i jego właściwości buforujące w dużej mierze zależą od stężenia soli. Buforowanie to zdolność komórki do utrzymywania lekko zasadowego odczynu jej zawartości na stałym poziomie. Buforowanie wewnątrz ogniwa zapewniają głównie jony H 2 PO 4 i HPO 4 2-. W płynach zewnątrzkomórkowych i we krwi rolę buforu pełnią H 2 CO 3 i HCO 3 -. Aniony wiążą jony H i jony wodorotlenkowe (OH -), dzięki czemu reakcja wewnątrz komórki z płynami pozakomórkowymi pozostaje praktycznie niezmieniona. Nierozpuszczalne sole mineralne (na przykład fosforan Ca) zapewniają wytrzymałość tkanka kostna kręgowce i muszle mięczaków.

Organiczna materia komórkowa

Wiewiórki

Wśród substancji organicznych komórki białka zajmują pierwsze miejsce zarówno pod względem ilości (10–12% całkowitej masy komórki), jak i znaczenia. Białka to polimery wielkocząsteczkowe (o masie cząsteczkowej od 6000 do 1 miliona i więcej), których monomerami są aminokwasy. Organizmy żywe wykorzystują 20 aminokwasów, chociaż jest ich znacznie więcej. Skład dowolnego aminokwasu obejmuje grupę aminową (-NH2), która ma właściwości zasadowe, oraz grupę karboksylową (-COOH), która ma właściwości kwasowe. Dwa aminokwasy łączą się w jedną cząsteczkę poprzez utworzenie wiązania HN-CO, uwalniając cząsteczkę wody. Wiązanie pomiędzy grupą aminową jednego aminokwasu i grupą karboksylową innego nazywa się wiązaniem peptydowym. Białka to polipeptydy zawierające dziesiątki i setki aminokwasów. Cząsteczki różnych białek różnią się między sobą masą cząsteczkową, liczbą, składem aminokwasów i kolejnością ich umiejscowienia w łańcuchu polipeptydowym. Jest zatem jasne, że białka są niezwykle zróżnicowane; ich liczbę we wszystkich typach organizmów żywych szacuje się na 10 10 - 10 12.

Łańcuch jednostek aminokwasowych połączonych kowalencyjnie wiązaniami peptydowymi w określonej sekwencji nazywany jest pierwotną strukturą białka. W komórkach białka wyglądają jak spiralnie skręcone włókna lub kulki (kuleczki). Wyjaśnia to fakt, że w naturalnym białku łańcuch polipeptydowy jest ułożony w ściśle określony sposób, w zależności od struktury chemicznej wchodzących w jego skład aminokwasów.

Najpierw łańcuch polipeptydowy składa się w spiralę. Przyciąganie zachodzi pomiędzy atomami sąsiednich zwojów i powstają wiązania wodorowe, w szczególności pomiędzy grupami NH i CO zlokalizowanymi na sąsiednich zwojach. Łańcuch aminokwasów skręcony w formie spirali tworzy drugorzędową strukturę białka. W wyniku dalszego fałdowania helisy powstaje konfiguracja specyficzna dla każdego białka, zwana strukturą trzeciorzędową. Struktura trzeciorzędowa wynika z działania sił kohezji pomiędzy rodnikami hydrofobowymi występującymi w niektórych aminokwasach i wiązaniami kowalencyjnymi pomiędzy grupami SH aminokwasu cysteiny ( Połączenia SS). Liczba aminokwasów z rodnikami hydrofobowymi i cysteiną oraz kolejność ich ułożenia w łańcuchu polipeptydowym są specyficzne dla każdego białka. W konsekwencji cechy trzeciorzędowej struktury białka są zdeterminowane jego strukturą pierwszorzędową. Białko wykazuje aktywność biologiczną jedynie w postaci struktury trzeciorzędowej. Dlatego zastąpienie choćby jednego aminokwasu w łańcuchu polipeptydowym może prowadzić do zmiany konfiguracji białka i zmniejszenia lub utraty jego aktywności biologicznej.

W niektórych przypadkach cząsteczki białka łączą się ze sobą i mogą pełnić swoją funkcję jedynie w postaci kompleksów. Zatem hemoglobina jest kompleksem czterech cząsteczek i tylko w tej postaci jest w stanie przyłączać i transportować tlen. Takie agregaty reprezentują czwartorzędową strukturę białka. Ze względu na skład białka dzieli się na dwie główne klasy – proste i złożone. Proste białka składają się wyłącznie z aminokwasów, kwasów nukleinowych (nukleotydów), lipidów (lipoprotein), Me (metaloprotein), P (fosfoprotein).

Funkcje białek w komórce są niezwykle różnorodne. Jedną z najważniejszych jest funkcja konstrukcyjna: białka biorą udział w tworzeniu wszystkiego błony komórkowe i organelli komórkowych, a także wewnątrz struktury komórkowe. Enzymatyczna (katalityczna) rola białek jest niezwykle istotna. Enzymy przyspieszają reakcje chemiczne zachodzące w komórce 10 i 100 milionów razy. Funkcje motoryczne zapewniają specjalne białka kurczliwe. Białka te biorą udział we wszystkich typach ruchów, do jakich zdolne są komórki i organizmy: migotaniu rzęsek i trzepotaniu wici u pierwotniaków, skurczach mięśni u zwierząt, ruchu liści u roślin itp. Funkcja transportowa białek polega na: przyłączają pierwiastki chemiczne (na przykład hemoglobina dodaje O) lub biologicznie substancje czynne(hormony) i transportują je do tkanek i narządów organizmu. Funkcja ochronna wyraża się w postaci wytwarzania specjalnych białek, zwanych przeciwciałami, w odpowiedzi na przenikanie obcych białek lub komórek do organizmu. Przeciwciała wiążą i neutralizują obce substancje. Białka odgrywają ważną rolę jako źródła energii. Z pełnym podziałem 1g. Uwalnia się 17,6 kJ (~4,2 kcal) białek.

Węglowodany

Węglowodany lub sacharydy - materia organiczna ze wzorem ogólnym (CH 2 O) n. Większość węglowodanów ma dwukrotnie większą liczbę atomów H więcej numeru Atomy O, jak w cząsteczkach wody. Dlatego substancje te nazwano węglowodanami. W żywej komórce węglowodany występują w ilościach nieprzekraczających 1-2, czasem 5% (w wątrobie, mięśniach). Najbogatsze w węglowodany są komórki roślinne, których zawartość w niektórych przypadkach sięga 90% suchej masy (nasiona, bulwy ziemniaka itp.).

Węglowodany są proste i złożone. Węglowodany proste nazywane są monosacharydami. W zależności od liczby atomów węglowodanów w cząsteczce monosacharydy nazywane są triozami, tetrozami, pentozami lub heksozami. Spośród sześciu monosacharydów węglowych – heksoz – najważniejsze to glukoza, fruktoza i galaktoza. Glukoza zawarta jest we krwi (0,1-0,12%). Pentozy, ryboza i dezoksyryboza, występują w kwasach nukleinowych i ATP. Jeśli dwa monosacharydy połączą się w jedną cząsteczkę, związek nazywa się disacharydem. Cukier stołowy, otrzymywany z trzciny cukrowej lub buraków cukrowych, składa się z jednej cząsteczki glukozy i jednej cząsteczki fruktozy, cukier mleczny – glukozy i galaktozy.

Węglowodany złożone utworzone z wielu monosacharydów nazywane są polisacharydami. Monomerem polisacharydów takich jak skrobia, glikogen, celuloza jest glukoza. Węglowodany spełniają dwie główne funkcje: budulcową i energetyczną. Celuloza tworzy ściany komórek roślinnych. Złożona chityna polisacharydowa służy jako główny składnik strukturalny egzoszkieletu stawonogów. Chityna pełni także u grzybów funkcję konstrukcyjną. Węglowodany pełnią rolę głównego źródła energii w komórce. Podczas utleniania 1 g węglowodanów uwalnia się 17,6 kJ (~4,2 kcal). Skrobia w roślinach i glikogen u zwierząt odkładają się w komórkach i służą jako rezerwa energii.

Kwasy nukleinowe

Znaczenie kwasów nukleinowych w komórce jest bardzo duże. Specyfika ich struktury chemicznej zapewnia możliwość przechowywania, przekazywania i dziedziczenia do komórek potomnych informacji o strukturze cząsteczek białka syntetyzowanych w każdej tkance na pewnym etapie indywidualnego rozwoju. Ponieważ większość właściwości i cech komórek wynika z białek, jasne jest, że stabilność kwasów nukleinowych jest najważniejszy warunek normalne funkcjonowanie komórek i całych organizmów. Wszelkie zmiany w strukturze komórek lub działaniu procesów fizjologicznych w nich, wpływające w ten sposób na aktywność życiową. Badanie struktury kwasów nukleinowych jest niezwykle ważne dla zrozumienia dziedziczenia cech w organizmach i wzorców funkcjonowania zarówno pojedynczych komórek, jak i systemy komórkowe– tkanki i narządy.

Istnieją 2 rodzaje kwasów nukleinowych – DNA i RNA. DNA jest polimerem składającym się z dwóch helis nukleotydowych ułożonych w podwójną helisę. Monomery cząsteczek DNA to nukleotydy składające się z zasady azotowej (adeniny, tyminy, guaniny lub cytozyny), węglowodanu (deoksyrybozy) i reszty kwasu fosforowego. Zasady azotowe w cząsteczce DNA są połączone ze sobą nierówną liczbą wiązań H i ułożone parami: adenina (A) jest zawsze przeciw tyminie (T), guanina (G) przeciwko cytozynie (C).

Nukleotydy są ze sobą połączone nie losowo, ale selektywnie. Zdolność do selektywnego oddziaływania adeniny z tyminą i guaniny z cytozyną nazywa się komplementarnością. Uzupełniające oddziaływanie niektórych nukleotydów tłumaczy się osobliwościami przestrzennego rozmieszczenia atomów w ich cząsteczkach, które pozwalają im zbliżyć się i utworzyć wiązania wodorowe. W łańcuchu polinukleotydowym sąsiadujące nukleotydy są połączone ze sobą poprzez resztę cukru (deoksyrybozy) i kwasu fosforowego. RNA, podobnie jak DNA, jest polimerem, którego monomerami są nukleotydy. Zasady azotowe trzech nukleotydów są takie same, jak te, które tworzą DNA (A, G, C); czwarty – uracyl (U) – występuje w cząsteczce RNA zamiast tyminy. Nukleotydy RNA różnią się od nukleotydów DNA budową zawartych w nich węglowodanów (ryboza zamiast dezoksyrybozy).

W łańcuchu RNA nukleotydy łączą się poprzez utworzenie wiązań kowalencyjnych pomiędzy rybozą jednego nukleotydu i resztą kwasu fosforowego innego. Struktura różni się w przypadku dwuniciowego RNA. Dwuniciowe RNA są strażnikami informacji genetycznej w wielu wirusach, tj. Pełnią funkcje chromosomów. Jednoniciowy RNA przenosi informację o strukturze białek z chromosomu do miejsca ich syntezy i bierze udział w syntezie białek.

Istnieje kilka typów jednoniciowego RNA. Ich nazwy są określone przez ich funkcję lub lokalizację w komórce. Większość RNA w cytoplazmie (do 80-90%) to rybosomalny RNA (rRNA), zawarty w rybosomach. Cząsteczki rRNA są stosunkowo małe i składają się średnio z 10 nukleotydów. Inny rodzaj RNA (mRNA), który niesie informację o sekwencji aminokwasów w białkach, które muszą zostać zsyntetyzowane w rybosomy. Rozmiar tych RNA zależy od długości regionu DNA, z którego zostały zsyntetyzowane. Transferowe RNA pełnią kilka funkcji. Dostarczają aminokwasy do miejsca syntezy białka, „rozpoznają” (na zasadzie komplementarności) triplet i RNA odpowiadające przeniesionemu aminokwasowi i przeprowadzają dokładną orientację aminokwasu na rybosomie.

Tłuszcze i lipidy

Tłuszcze to związki wielkocząsteczkowych kwasów tłuszczowych i alkoholu trójwodorotlenowego, gliceryny. Tłuszcze nie rozpuszczają się w wodzie - są hydrofobowe. W komórce zawsze znajdują się inne złożone hydrofobowe substancje tłuszczopodobne zwane lipidami. Jedną z głównych funkcji tłuszczów jest energia. Podczas rozkładu 1 g tłuszczów na CO 2 i H 2 O uwalniana jest duża ilość energii - 38,9 kJ (~ 9,3 kcal). Zawartość tłuszczu w komórce waha się w granicach 5-15% suchej masy. W żywych komórkach tkankowych ilość tłuszczu wzrasta do 90%. Główna funkcja tłuszcze w świecie zwierzęcym (i częściowo roślinnym) - magazynowanie.

Po całkowitym utlenieniu 1 g tłuszczu (do dwutlenku węgla i wody) uwalnia się około 9 kcal energii. (1 kcal = 1000 cal; kaloria (cal, cal) - pozasystemowa jednostka ilości pracy i energii, równa ilości ciepła potrzebnego do ogrzania 1 ml wody o 1 °C w temperaturze normalnej ciśnienie atmosferyczne 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ). Kiedy 1 g białek lub węglowodanów ulega utlenieniu (w organizmie), uwalniane jest jedynie około 4 kcal/g. U różnych organizmów wodnych – od jednokomórkowych okrzemek po żarłacze olbrzymie – tłuszcz „unosi się”, zmniejszając średnią gęstość ciała. Gęstość tłuszczów zwierzęcych wynosi około 0,91-0,95 g/cm3. Gęstość tkanki kostnej kręgowców wynosi około 1,7-1,8 g/cm3, a średnia gęstość większości pozostałych tkanek jest bliska 1 g/cm3. Oczywiste jest, że potrzeba sporo tłuszczu, aby „zrównoważyć” ciężki szkielet.

Tłuszcze i lipidy pełnią także funkcję konstrukcyjną: wchodzą w skład błon komórkowych. Ze względu na słabą przewodność cieplną tłuszcz może pełnić funkcję ochronną. U niektórych zwierząt (foki, wieloryby) odkłada się w podskórnej tkance tłuszczowej, tworząc warstwę o grubości do 1 m. Tworzenie się niektórych lipidów poprzedza syntezę szeregu hormonów. W związku z tym substancje te pełnią również funkcję regulującą procesy metaboliczne.

Wszystkie żywe organizmy zbudowane są z komórki. Organizm ludzki również ma struktura komórkowa, dzięki czemu możliwy jest jego wzrost, rozmnażanie i rozwój.

Ciało ludzkie składa się z ogromnej liczby komórek różne kształty i rozmiarach, które zależą od pełnionej funkcji. Uczenie się struktura i funkcja komórki jest zaręczony cytologia.

Każda komórka pokryta jest błoną składającą się z kilku warstw cząsteczek, co zapewnia selektywną przepuszczalność substancji. Pod błoną komórki znajduje się lepka półpłynna substancja - cytoplazma z organellami.

Mitochondria– stacje energetyczne komórki, rybosomy – miejsce powstawania białek, retikulum endoplazmatycznego, który pełni funkcję transportu substancji, jądro jest miejscem przechowywania informacji dziedzicznej, wewnątrz jądra znajduje się jąderko. Wytwarza kwas rybonukleinowy. W pobliżu jądra znajduje się ośrodek komórkowy niezbędny do podziału komórki.

Komórki ludzkie składają się z substancji organicznych i nieorganicznych.

Substancje nieorganiczne:
Woda – stanowi 80% masy komórki, rozpuszcza substancje, bierze udział w reakcjach chemicznych;
Sole mineralne w postaci jonów biorą udział w dystrybucji wody pomiędzy komórkami i substancją międzykomórkową. Są niezbędne do syntezy niezbędnych substancji organicznych.
Materia organiczna:
Białka są głównymi substancjami komórki, najbardziej złożonymi substancjami występującymi w przyrodzie. Białka są częścią błon, jądra i organelli i pełnią funkcję strukturalną w komórce. Enzymy – białka, przyspieszacze reakcji;
Tłuszcze - pełnią funkcję energetyczną; są częścią błon;
Węglowodany - również po rozkładzie tworzą dużą ilość energii, są dobrze rozpuszczalne w wodzie, dlatego też po rozkładzie energia powstaje bardzo szybko.
Kwasy nukleinowe – DNA i RNA, określają, przechowują i przekazują dziedziczną informację o składzie białek komórkowych od rodziców potomstwu.
Komórki ludzkiego ciała mają wiele istotnych właściwości i pełnią określone funkcje:

W komórki metabolizują, któremu towarzyszy synteza i rozkład związków organicznych; metabolizmowi towarzyszy konwersja energii;
Kiedy w komórce powstają substancje, ona rośnie, wzrost komórek wiąże się ze wzrostem ich liczby, wiąże się to z rozmnażaniem poprzez podział;
Żywe komórki mają pobudliwość;
Jeden z cechy charakterystyczne komórki - ruch.
Komórka ludzkiego ciała Następujące właściwości życiowe są nieodłączne: metabolizm, wzrost, reprodukcja i pobudliwość. W oparciu o te funkcje odbywa się funkcjonowanie całego organizmu.

Skład chemiczny komórki.

Podstawowe właściwości i poziomy organizacji przyrody żywej

Poziomy organizacji systemów żywych odzwierciedlają podporządkowanie i hierarchię strukturalnej organizacji życia:

Genetyka molekularna – poszczególne biopolimery (DNA, RNA, białka);

Komórkowy - elementarna, samoreprodukująca się jednostka życia (prokarioty, jednokomórkowe eukarionty), tkanki, narządy;

Organizm - niezależne istnienie jednostki;

Specyficzna dla populacji - elementarna jednostka ewoluująca - populacja;

Biogeocenotyczny - ekosystemy składające się z różnych populacji i ich siedlisk;

Biosfera - cała żyjąca populacja Ziemi, zapewniająca obieg substancji w przyrodzie.

Natura to cały istniejący świat materialny w całej jego różnorodności form.

Jedność natury przejawia się w obiektywności jej istnienia, wspólności składu elementarnego, podporządkowaniu temu samemu prawa fizyczne, w systematycznym charakterze organizacji.

Różne systemy naturalne, zarówno żywe, jak i nieożywione, są ze sobą powiązane i oddziałują na siebie. Przykładem interakcji systemowej jest biosfera.

Biologia to zespół nauk badających wzorce rozwoju i aktywności życiowej systemów żywych, przyczyny ich różnorodności i zdolności przystosowania się do środowiska, relacje z innymi systemami żywymi i obiektami przyrody nieożywionej.

Przedmiotem badań biologicznych jest przyroda żywa.

Przedmiotem badań biologicznych jest:

Ogólne i szczegółowe wzorce organizacji, rozwoju, metabolizmu, przekazywania informacji dziedzicznej;

Różnorodność form życia i samych organizmów, a także ich relacje ze środowiskiem.

Całą różnorodność życia na Ziemi tłumaczy się procesem ewolucyjnym i wpływem środowiska na organizmy.

Istotę życia określa M.V.

Wolkensteina jako istnienie na Ziemi „żywych ciał, które są otwartymi, samoregulującymi i samoreprodukującymi się systemami, zbudowanymi z biopolimerów – białek i kwasów nukleinowych”.

Podstawowe właściwości układów żywych:

Metabolizm;

Samoregulacja;

Drażliwość;

Zmienność;

Dziedziczność;

Reprodukcja;

Skład chemiczny komórki.

Substancje nieorganiczne komórki

Cytologia to nauka zajmująca się badaniem struktury i funkcji komórek. Komórka jest podstawową jednostką strukturalną i funkcjonalną organizmów żywych. Komórki organizmów jednokomórkowych mają wszystkie właściwości i funkcje żywych systemów.

Komórki organizmy wielokomórkowe zróżnicowane pod względem struktury i funkcji.

Skład atomowy: komórka zawiera około 70 elementów układu okresowego pierwiastków Mendelejewa, a 24 z nich występują we wszystkich typach komórek.

Makroelementy - H, O, N, C, mikroelementy - Mg, Na, Ca, Fe, K, P, CI, S, ultramikroelementy - Zn, Cu, I, F, Mn, Co, Si itp.

Skład molekularny: komórka zawiera cząsteczki związków nieorganicznych i organicznych.

Substancje nieorganiczne komórki

Cząsteczka wody ma nieliniową strukturę przestrzenną i polarność. Pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami powstają wiązania wodorowe, które decydują o właściwościach fizykochemicznych wody.

1. Cząsteczka wody Ryc. 2. Wiązania wodorowe pomiędzy cząsteczkami wody

Właściwości fizyczne wody:

Woda może występować w trzech stanach - ciekłym, stałym i gazowym;

Woda jest rozpuszczalnikiem. Polarne cząsteczki wody rozpuszczają polarne cząsteczki innych substancji. Substancje rozpuszczalne w wodzie nazywane są hydrofilowymi. Substancje nierozpuszczalne w wodzie są hydrofobowe;

Wysoka pojemność cieplna właściwa. Zerwanie wiązań wodorowych spajających cząsteczki wody wymaga absorpcji dużej ilości energii.

Ta właściwość wody zapewnia utrzymanie równowagi cieplnej w organizmie;

Wysokie ciepło parowania. Aby odparować wodę, potrzeba sporo energii. Temperatura wrzenia wody jest wyższa niż wielu innych substancji. Ta właściwość wody chroni organizm przed przegrzaniem;

Cząsteczki wody są obecne ciągły ruch, zderzają się ze sobą w fazie ciekłej, ważnej dla procesów metabolicznych;

Spójność i napięcie powierzchniowe.

Wiązania wodorowe decydują o lepkości wody i adhezji jej cząsteczek do cząsteczek innych substancji (kohezja).

Dzięki siłom adhezji cząsteczek na powierzchni wody tworzy się film, który charakteryzuje się napięciem powierzchniowym;

Gęstość. Po ochłodzeniu ruch cząsteczek wody zwalnia. Liczba wiązań wodorowych między cząsteczkami staje się maksymalna. Woda ma największą gęstość w temperaturze 4°C. Podczas zamarzania woda rozszerza się (potrzebna jest przestrzeń do powstania wiązań wodorowych), a jej gęstość maleje, dlatego lód unosi się na powierzchni wody, co chroni zbiornik przed zamarznięciem;

Możliwość tworzenia struktur koloidalnych.

Cząsteczki wody tworzą otoczkę wokół nierozpuszczalnych cząsteczek niektórych substancji, zapobiegając tworzeniu się dużych cząstek. Ten stan tych cząsteczek nazywa się rozproszonymi (rozproszonymi). Tworzą się najmniejsze cząstki substancji otoczone cząsteczkami wody roztwory koloidalne(cytoplazma, płyny międzykomórkowe).

Funkcje biologiczne wody:

Transport - woda zapewnia przepływ substancji w komórce i organizmie, wchłanianie substancji i wydalanie produktów przemiany materii.

W naturze woda przenosi produkty przemiany materii do gleby i zbiorników wodnych;

Metaboliczna – woda jest ośrodkiem wszystkich reakcji biochemicznych i donorem elektronów podczas fotosyntezy, jest niezbędna do hydrolizy makrocząsteczek do ich monomerów;

Uczestniczy w edukacji:

1) płyny smarujące zmniejszające tarcie (maziowe - w stawach kręgowców, opłucnej, w jama opłucnowa, osierdziowy - w worku osierdziowym);

2) śluz, który ułatwia przepływ substancji przez jelita i tworzy wilgotne środowisko na błonach śluzowych dróg oddechowych;

3) wydzieliny (ślina, łzy, żółć, plemniki itp.) i soki w organizmie.

Jony nieorganiczne.

Jony nieorganiczne komórki reprezentują: kationy K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH3 oraz aniony Cl-, NOi2-, H2PO4-, HCO3-, HPO42-.

Różnica pomiędzy ilością kationów i anionów na powierzchni i wewnątrz komórki zapewnia wystąpienie potencjału czynnościowego, który leży u podstaw pobudzenia nerwów i mięśni.

Aniony kwasu fosforowego tworzą układ buforu fosforanowego, który utrzymuje pH środowiska wewnątrzkomórkowego organizmu na poziomie 6-9.

Kwas węglowy i jego aniony tworzą wodorowęglanowy układ buforowy i utrzymują pH środowiska zewnątrzkomórkowego (osocza krwi) na poziomie 4-7.

Związki azotu służą jako źródło pożywienia mineralnego, syntezy białek i kwasów nukleinowych.

Atomy fosforu są częścią kwasów nukleinowych, fosfolipidów, a także kości kręgowców i chitynowej osłony stawonogów. Jony wapnia wchodzą w skład substancji kości, są także niezbędne do skurczu mięśni i krzepnięcia krwi.

Skład chemiczny komórki. Substancje nieorganiczne

Skład atomowy i molekularny komórki. Mikroskopijna komórka zawiera kilka tysięcy substancji biorących udział w różnorodnych reakcjach chemicznych. Procesy chemiczne przepływ w komórce jest jednym z głównych warunków jej życia, rozwoju i funkcjonowania.

Wszystkie komórki organizmów zwierzęcych i roślinnych, a także mikroorganizmy mają podobny skład chemiczny, co wskazuje na jedność świata organicznego.

Tabela pokazuje dane dotyczące składu atomowego komórek.

Spośród 109 pierwiastków układu okresowego Mendelejewa zdecydowana większość została znaleziona w komórkach. Niektóre pierwiastki zawarte są w komórkach w stosunkowo dużych ilościach, inne w małych ilościach. Szczególnie wysoka jest zawartość czterech pierwiastków w ogniwie – tlenu, węgla, azotu i wodoru. W sumie stanowią one prawie 98% całkowitej zawartości komórki. Następna grupa składa się z ośmiu elementów, których zawartość w komórce obliczana jest w dziesiątych i setnych procenta. Są to siarka, fosfor, chlor, potas, magnez, sód, wapń, żelazo.

Łącznie wynoszą one 1,9%. Wszystkie pozostałe pierwiastki zawarte są w komórce w wyjątkowo małych ilościach (mniej niż 0,01%).

Zatem komórka nie zawiera żadnych specjalnych elementów charakterystycznych tylko dla żywej natury. Wskazuje to na połączenie i jedność natury żywej i nieożywionej.

Na poziomie atomowym nie ma różnic w składzie chemicznym świata organicznego i nieorganicznego. Różnice widać powyżej wysoki poziom organizacja - molekularna.

Jak widać z tabeli, ciała żywe, wraz z substancjami powszechnymi w przyrodzie nieożywionej, zawierają wiele substancji charakterystycznych tylko dla organizmów żywych.

Woda. Na pierwszym miejscu wśród substancji komórki znajduje się woda. Stanowi prawie 80% masy komórki. Woda jest najważniejszym składnikiem komórki, nie tylko pod względem ilościowym. Odgrywa znaczącą i różnorodną rolę w życiu komórki.

Woda determinuje właściwości fizyczne komórki - jej objętość, elastyczność.

Woda ma ogromne znaczenie w kształtowaniu struktury cząsteczek substancji organicznych, w szczególności struktury białek, która jest niezbędna do pełnienia ich funkcji. Znaczenie wody jako rozpuszczalnika jest ogromne: wiele substancji dostaje się do komórki ze środowiska zewnętrznego w roztworze wodnym, a w roztworze wodnym produkty przemiany materii są usuwane z komórki.

Wreszcie woda bierze bezpośredni udział w wielu reakcjach chemicznych (rozkładzie białek, węglowodanów, tłuszczów itp.).

Przystosowanie komórki do funkcjonowania w środowisku wodnym dowodzi, że życie na Ziemi powstało w wodzie.

Biologiczna rola wody zależy od specyfiki jej struktury molekularnej: polarności jej cząsteczek.

Węglowodany.

Węglowodany to złożone związki organiczne zawierające atomy węgla, tlenu i wodoru.

Wyróżnia się węglowodany proste i złożone.

Węglowodany proste nazywane są monosacharydami. Węglowodany złożone to polimery, w których monosacharydy pełnią rolę monomerów.

Dwa monosacharydy tworzą disacharyd, trzy tworzą trisacharyd, a wiele z nich tworzy polisacharyd.

Wszystkie monosacharydy są substancjami bezbarwnymi, dobrze rozpuszczalnymi w wodzie. Prawie wszystkie mają przyjemny słodki smak. Najpopularniejszymi monosacharydami są glukoza, fruktoza, ryboza i deoksyryboza.

2.3 Skład chemiczny komórki. Makro- i mikroelementy

Słodki smak owoców i jagód, a także miodu, zależy od zawartości w nich glukozy i fruktozy. Ryboza i dezoksyryboza wchodzą w skład kwasów nukleinowych (s. 158) i ATP (s. 158).

Di- i trisacharydy, podobnie jak monosacharydy, dobrze rozpuszczają się w wodzie i mają słodki smak. Wraz ze wzrostem liczby jednostek monomeru rozpuszczalność polisacharydów maleje i zanika słodki smak.

Spośród disacharydów ważne są buraki (lub trzcina) i cukier mleczny; wśród polisacharydów szeroko rozpowszechniona jest skrobia (w roślinach), glikogen (u zwierząt) i błonnik (celuloza).

Drewno to prawie czysta celuloza. Monomerem tych polisacharydów jest glukoza.

Biologiczna rola węglowodanów. Węglowodany pełnią rolę źródła energii niezbędnej komórce do prowadzenia różnych form aktywności. Do aktywności komórek - ruchu, wydzielania, biosyntezy, luminescencji itp. - wymagana jest energia. Złożone w budowie, bogate w energię węglowodany ulegają głębokiemu rozkładowi w komórce i w efekcie zamieniają się w proste, ubogie w energię związki - tlenek węgla (IV) i wodę (CO2 i H2O).

Podczas tego procesu uwalniana jest energia. Podczas rozkładu 1 g węglowodanów uwalniane jest 17,6 kJ.

Oprócz energii węglowodany pełnią także funkcję budulcową. Na przykład ściany komórek roślinnych zbudowane są z celulozy.

Lipidy. Lipidy występują we wszystkich komórkach zwierzęcych i roślinnych. Są częścią wielu struktur komórkowych.

Lipidy to substancje organiczne nierozpuszczalne w wodzie, ale rozpuszczalne w benzynie, eterze i acetonie.

Spośród lipidów najbardziej powszechnymi i dobrze znanymi są tłuszcze.

Istnieją jednak komórki, które zawierają około 90% tłuszczu. U zwierząt komórki te znajdują się pod skórą, w gruczoły sutkowe, uszczelka olejowa. Tłuszcz znajduje się w mleku wszystkich ssaków. Niektóre rośliny, na przykład słonecznik, konopie i orzechy włoskie, zawierają duże ilości tłuszczu skoncentrowanego w nasionach i owocach.

Oprócz tłuszczów w komórkach obecne są inne lipidy, m.in. Na przykład lecytyna, cholesterol. Lipidy obejmują niektóre witaminy (A, O) i hormony (na przykład hormony płciowe).

Biologiczne znaczenie lipidów jest ogromne i różnorodne.

Zwróćmy przede wszystkim uwagę na ich funkcję konstrukcyjną. Lipidy są hydrofobowe. Najcieńsza warstwa tych substancji jest częścią błon komórkowych. Najpowszechniejszy z lipidów, tłuszcz, ma ogromne znaczenie jako źródło energii. Tłuszcze mogą zostać utlenione w komórce do tlenku węgla (IV) i wody. Podczas rozkładu tłuszczu uwalnia się dwukrotnie więcej energii niż podczas rozkładu węglowodanów. Zwierzęta i rośliny magazynują tłuszcz i wykorzystują go w procesie życia.

Konieczne jest dalsze zwrócenie uwagi na znaczenie. tłuszcz jako źródło wody. Z 1 kg tłuszczu podczas jego utleniania powstaje prawie 1,1 kg wody. To wyjaśnia, dlaczego niektóre zwierzęta są w stanie przetrwać dość długo bez wody. Na przykład wierzby, przechodząc przez bezwodną pustynię, nie mogą pić przez 10-12 dni.

Niedźwiedzie, świstaki i inne zwierzęta zapadające w sen zimowy nie piją dłużej niż dwa miesiące. Zwierzęta te pozyskują wodę niezbędną do życia w wyniku utleniania tłuszczów. Oprócz funkcji strukturalnych i energetycznych lipidy pełnią funkcje ochronne: tłuszcz ma niską przewodność cieplną. Odkłada się pod skórą, tworząc u niektórych zwierząt znaczne nagromadzenia. Tak więc u wieloryba grubość podskórnej warstwy tłuszczu sięga 1 m, co pozwala temu zwierzęciu żyć w zimnych wodach mórz polarnych.

Biopolimery: białka, kwasy nukleinowe.

Ze wszystkich substancji organicznych składa się większość komórki (50-70%) białka. Błona komórkowa i wszystko struktury wewnętrzne zbudowany z udziałem cząsteczek białka. Cząsteczki białek są bardzo duże, ponieważ składają się z setek różnych monomerów, które tworzą najróżniejsze kombinacje. Dlatego różnorodność rodzajów białek i ich właściwości jest naprawdę nieskończona.

Białka są częścią włosów, piór, rogów, włókien mięśniowych, mają właściwości odżywcze

substancje końcowe z jaj i nasion oraz wielu innych części ciała.

Cząsteczka białka jest polimerem. Monomerami cząsteczek białka są aminokwasy.

W przyrodzie znanych jest ponad 150 różnych aminokwasów, ale tylko 20 bierze udział w budowie białek w organizmach żywych struktura pierwotna cząsteczki białka (wyświetla jego wzór chemiczny).

Zwykle ta długa nić jest ciasno skręcona w spiralę, której zwoje są trwale połączone ze sobą wiązaniami wodorowymi.

Jest to spiralnie skręcona nić cząsteczki struktura drugorzędna, cząsteczki wiewiórka. Takie białko jest już trudne do rozciągnięcia. Zwinięta cząsteczka białka skręca się następnie w jeszcze ciaśniejszą konfigurację - struktura trzeciorzędowa. Niektóre białka mają jeszcze bardziej złożoną formę - struktura czwartorzędowa, na przykład hemoglobina. W wyniku takiego wielokrotnego skręcania długa i cienka nić cząsteczki białka staje się krótsza, grubsza i gromadzi się w zwartą bryłę - globula Tylko białko globularne spełnia w komórce swoje funkcje biologiczne.

Jeśli struktura białka zostanie zakłócona, na przykład w wyniku ogrzewania lub działania chemicznego, wówczas traci ono swoje właściwości i ulega rozluźnieniu.

Proces ten nazywa się denaturacją. Jeśli denaturacja dotyczy tylko struktury trzeciorzędowej lub wtórnej, to jest odwracalna: może ponownie skręcić się w spiralę i wpasować się w strukturę trzeciorzędową (zjawisko denaturacji). W tym przypadku przywracane są funkcje tego białka. Ten najważniejsza własność białka leżą u podstaw drażliwości układów żywych, tj.

zdolność żywych komórek do reagowania na bodźce zewnętrzne lub wewnętrzne.

Wiele białek odgrywa rolę katalizatory w reakcjach chemicznych,

przechodząc w klatce.

Nazywa się je enzymy. Enzymy biorą udział w przenoszeniu atomów i cząsteczek, w rozkładzie i budowie białek, tłuszczów, węglowodanów i wszystkich innych związków (tj. w metabolizmie komórkowym). Żadna reakcja chemiczna w żywych komórkach i tkankach nie zachodzi bez udziału enzymów.

Wszystkie enzymy mają specyficzne działanie – usprawniają procesy lub przyspieszają reakcje w komórce.

Białka w komórce pełnią wiele funkcji: uczestniczą w jej budowie, wzroście i wszystkich procesach życiowych. Bez białek życie komórki jest niemożliwe.

Kwasy nukleinowe po raz pierwszy odkryto w jądrach komórkowych, dlatego też otrzymały swoją nazwę (łac.

puсleus - rdzeń). Istnieją dwa rodzaje kwasów nukleinowych: kwas dezoksyrybonukleinowy (w skrócie DIC) i kwas rybonukleinowy (RIC). Cząsteczki kwasu nukleinowego są wstępnie

są bardzo długimi łańcuchami (niciami) polimerowymi, monomerami

które są nukleotydy.

Każdy nukleotyd zawiera jedną cząsteczkę kwasu fosforowego i cukru (deoksyrybozy lub rybozy), a także jedną z czterech zasad azotowych. Zasadami azotowymi w DNA są adenina, guanina i zumozyna, I mi.min,.

Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA)- najważniejsza substancja w żywej komórce. Cząsteczka DNA jest nośnikiem dziedzicznej informacji o komórce i organizmie jako całości. Z cząsteczki DNA powstaje chromosom.

W każdym organizmie gatunki biologiczne pewna liczba cząsteczek DNA na komórkę. Sekwencja nukleotydów w cząsteczce DNA jest również zawsze ściśle indywidualna. unikalny nie tylko dla każdego gatunku biologicznego, ale także dla poszczególnych osobników.

Ta specyfika cząsteczek DNA służy jako podstawa do ustalenia pokrewieństwa organizmów.

Cząsteczki DNA u wszystkich eukariontów znajdują się w jądrze komórkowym. Prokarioty nie mają jądra, więc ich DNA znajduje się w cytoplazmie.

Wszystkie żywe istoty mają makrocząsteczki DNA zbudowane według tego samego typu. Składają się z dwóch łańcuchów polinukleotydowych (nici), połączonych ze sobą wiązaniami wodorowymi zasad azotowych nukleotydów (jak zamek błyskawiczny).

W postaci podwójnej (sparowanej) helisy cząsteczka DNA skręca się w kierunku od lewej do prawej.

Kolejność ułożenia nukleotydów w cząsteczce determinuje informację dziedziczną komórki.

Strukturę cząsteczki DNA odkrył w 1953 roku amerykański biochemik

James Watson i angielski fizyk Francis Crick.

Za to odkrycie naukowcy otrzymali w 1962 roku Nagrodę Nobla. Udowodnili, że cząsteczka

DNA składa się z dwóch łańcuchów polinukleotydowych.

W tym przypadku nukleotydy (monomery) są połączone ze sobą nie losowo, ale selektywnie i parami poprzez związki azotowe. Adenina (A) zawsze łączy się z tyminą (T), a guanina (g) zawsze łączy się z cytozyną (C). Ten podwójny łańcuch jest ciasno skręcony w spiralę. Nazywa się to zdolnością nukleotydów do selektywnego łączenia się w pary komplementarność(łac. complementus - dodatek).

Replikacja przebiega w następujący sposób.

Przy udziale specjalnych mechanizmów komórkowych (enzymów) podwójna helisa DNA rozwija się, nici rozdzielają się (jak rozpinany zamek błyskawiczny) i stopniowo do każdego z dwóch łańcuchów dołączana jest komplementarna połowa odpowiednich nukleotydów.

W rezultacie zamiast jednej cząsteczki DNA powstają dwie nowe, identyczne cząsteczki. Co więcej, każda nowo utworzona dwuniciowa cząsteczka DNA składa się z jednego „starego” łańcucha nukleotydów i jednego „nowego”.

Ponieważ DNA jest głównym nośnikiem informacji, jego zdolność do powielania pozwala, gdy komórka się dzieli, przenieść tę dziedziczną informację do nowo powstałych komórek potomnych.

Poprzedni12345678Następny

ZOBACZ WIĘCEJ:

Buforowanie i osmoza.
Sole w organizmach żywych występują w stanie rozpuszczonym w postaci jonów - kationów naładowanych dodatnio i anionów naładowanych ujemnie.

Stężenie kationów i anionów w komórce i w jej otoczeniu nie jest takie samo. Komórka zawiera dość dużo potasu i bardzo mało sodu. W środowisku pozakomórkowym, na przykład w osoczu krwi, w wodzie morskiej, przeciwnie, jest dużo sodu i mało potasu. Drażliwość komórek zależy od stosunku stężeń jonów Na+, K+, Ca2+, Mg2+.

Różnica w stężeniu jonów po różnych stronach membrany zapewnia aktywny transfer substancji przez membranę.

W tkankach zwierząt wielokomórkowych Ca2+ jest częścią substancja międzykomórkowa, zapewniając spójność komórek i ich uporządkowany układ.

Skład chemiczny komórki

Ciśnienie osmotyczne w komórce i jego właściwości buforujące zależą od stężenia soli.

Bufor to zdolność komórki do utrzymywania lekko zasadowego odczynu jej zawartości na stałym poziomie.

Istnieją dwa systemy buforowe:

1) układ buforu fosforanowego – aniony kwasu fosforowego utrzymują pH środowiska wewnątrzkomórkowego na poziomie 6,9

2) układ buforowy wodorowęglanowy – aniony kwasu węglowego utrzymują pH środowiska zewnątrzkomórkowego na poziomie 7,4.

Rozważmy równania reakcji zachodzących w roztworach buforowych.

Jeśli stężenie komórek wzrasta H+ , wówczas kation wodorowy łączy się z anionem węglanowym:

Wraz ze wzrostem stężenia anionów wodorotlenkowych następuje ich wiązanie:

H + OH–+ H2O.

W ten sposób anion węglanowy może utrzymać stałe środowisko.

Osmotyczny nazywamy zjawiska zachodzące w układzie składającym się z dwóch roztworów oddzielonych półprzepuszczalną membraną.

W komórka roślinna Rolę filmów półprzepuszczalnych pełnią warstwy graniczne cytoplazmy: plazmalema i tonoplast.

Plazmalemma to zewnętrzna błona cytoplazmy sąsiadująca z błoną komórkową. Tonoplast to wewnętrzna błona cytoplazmatyczna otaczająca wakuolę. Wakuole to wgłębienia w cytoplazmie wypełnione sokiem komórkowym – wodnym roztworem węglowodanów, kwasów organicznych, soli, białek o niskiej masie cząsteczkowej i pigmentów.

Stężenie substancji w soku komórkowym i w środowisku zewnętrznym (gleba, zbiorniki wodne) zwykle nie jest takie samo. Jeśli wewnątrzkomórkowe stężenie substancji jest wyższe niż w środowisku zewnętrznym, woda z otoczenia będzie przedostawać się do komórki, a dokładniej do wakuoli, z większą szybkością niż w przeciwnym kierunku. Wraz ze wzrostem objętości soku komórkowego, w wyniku przedostawania się wody do komórki, wzrasta jego ciśnienie na cytoplazmę, która ściśle przylega do błony. Kiedy komórka jest całkowicie nasycona wodą, osiąga maksymalną objętość.

Państwo napięcie wewnętrzne komórki, ze względu na dużą zawartość wody i rozwijający się nacisk zawartości komórki na jej błonę, nazywany jest turgorem, zapewniającym utrzymanie przez narządy kształtu (np. liści, niezdrewniałych łodyg) i położenia w przestrzeni, a także ich odporność na działanie czynników mechanicznych. Utrata wody wiąże się ze spadkiem turgoru i więdnięciem.

Jeśli komórka jest w środku roztwór hipertoniczny, którego stężenie jest większe niż stężenie soku komórkowego, wówczas szybkość dyfuzji wody z soku komórkowego będzie większa od szybkości dyfuzji wody do komórki z otaczającego roztworu.

W wyniku uwolnienia wody z komórki zmniejsza się objętość soku komórkowego i zmniejsza się turgor. Spadkowi objętości wakuoli komórkowej towarzyszy oddzielenie cytoplazmy od błony - następuje plazmoliza.

Podczas plazmolizy zmienia się kształt plazmolizowanego protoplastu. Początkowo protoplast pozostaje w tyle za ścianą komórkową tylko w niektórych miejscach, najczęściej w rogach. Plazmoliza tej postaci nazywana jest kątową

Następnie protoplast nadal pozostaje w tyle za ścianami komórek, utrzymując z nimi kontakt w niektórych miejscach, powierzchnia protoplastu pomiędzy tymi punktami ma kształt wklęsły;

Na tym etapie plazmoliza nazywa się wklęsłą. Stopniowo protoplast odrywa się od ścian komórkowych na całej powierzchni i przyjmuje zaokrąglony kształt. Ten typ plazmolizy nazywany jest plazmolizą wypukłą.

Jeśli plazmolizowaną komórkę umieści się w hipotonicznym roztworze, którego stężenie jest mniejsze niż stężenie soku komórkowego, woda z otaczającego roztworu przedostanie się do wakuoli. W wyniku wzrostu objętości wakuoli wzrośnie ciśnienie soku komórkowego na cytoplazmę, która zacznie zbliżać się do ścian komórkowych, aż zajmie swoje pierwotne położenie - tak się stanie deplazmoliza

Zadanie nr 3

Po przeczytaniu podanego tekstu odpowiedz na poniższe pytania.

1) określenie pojemności buforowej

2) stężenie jakich anionów decyduje o właściwościach buforujących ogniwa?

3) rola buforowania w komórce

4) równanie reakcji zachodzących w wodorowęglanie układ buforowy(na tablicy magnetycznej)

5) definicja osmozy (podaj przykłady)

6) oznaczanie preparatów plazmolizy i deplazmolizy

W komórce znajduje się około 70 pierwiastków chemicznych układu okresowego D.I. Mendelejewa, ale zawartość tych pierwiastków znacznie różni się od ich stężeń w środowisku, co świadczy o jedności świata organicznego.

Pierwiastki chemiczne obecne w komórce dzielą się na trzy duże grupy: makroelementy, mezoelementy (oligoelementy) i mikroelementy.

Należą do nich węgiel, tlen, wodór i azot, które są częścią głównych substancji organicznych. Mezoelementy to siarka, fosfor, potas, wapń, sód, żelazo, magnez, chlor, łącznie około 1,9% masy komórki.

Siarka i fosfor są składnikami najważniejszych związków organicznych. Pierwiastki chemiczne, których stężenie w komórce wynosi około 0,1%, zaliczane są do mikroelementów. Są to cynk, jod, miedź, mangan, fluor, kobalt itp.

Substancje komórkowe dzielą się na nieorganiczne i organiczne.

Substancje nieorganiczne obejmują wodę i sole mineralne.

Woda w komórce ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne jest rozpuszczalnikiem, ośrodkiem reakcji, substancją wyjściową i produktem reakcji chemicznych, pełni funkcje transportowe i termoregulacyjne, nadaje komórce elastyczność i zapewnia napęd komórce roślinnej.

Sole mineralne w komórce mogą występować w stanie rozpuszczonym lub nierozpuszczonym.

Rozpuszczalne sole dysocjują na jony. Najważniejszymi kationami są potas i sód, które ułatwiają przenikanie substancji przez błonę oraz biorą udział w powstawaniu i przewodzeniu impulsów nerwowych; wapń, który bierze udział w procesach skurczu włókien mięśniowych i krzepnięcia krwi, magnez, który wchodzi w skład chlorofilu i żelazo, które wchodzi w skład wielu białek, w tym hemoglobiny. Cynk wchodzi w skład cząsteczki hormonu trzustki – insuliny, miedź jest niezbędna w procesach fotosyntezy i oddychania.

Najważniejsze aniony to anion fosforanowy, będący częścią ATP i kwasów nukleinowych, oraz reszta kwasu węglowego, która łagodzi wahania pH środowiska.

Brak wapnia i fosforu prowadzi do krzywicy, brak żelaza prowadzi do anemii.

Substancje organiczne komórki są reprezentowane przez węglowodany, lipidy, białka, kwasy nukleinowe, ATP, witaminy i hormony.

Węglowodany składają się głównie z trzech pierwiastków chemicznych: węgla, tlenu i wodoru.

Ich ogólna formuła Cm(H2O)n. Wyróżnia się węglowodany proste i złożone. Węglowodany proste (monosacharydy) zawierają pojedynczą cząsteczkę cukru. Klasyfikuje się je według liczby atomów węgla, np. pentoza (C5) i heksoza (C6). Pentozy obejmują rybozę i dezoksyrybozę. Ryboza jest częścią RNA i ATP. Deoksyryboza jest składnikiem DNA. Heksozy to glukoza, fruktoza, galaktoza itp.

Biorą czynny udział w metabolizmie komórkowym i wchodzą w skład węglowodanów złożonych – oligosacharydów i polisacharydów. Do oligosacharydów (disacharydów) zalicza się sacharozę (glukoza + fruktoza), laktozę lub cukier mleczny (glukoza + galaktoza) itp.

Przykładami polisacharydów są skrobia, glikogen, celuloza i chityna.

Węglowodany pełnią w komórce funkcje plastyczne (budowlane), energetyczne (wartość energetyczna rozkładu 1 g węglowodanów wynosi 17,6 kJ), magazynujące i wspierające. Węglowodany mogą również wchodzić w skład złożonych lipidów i białek.

Lipidy to grupa substancji hydrofobowych.

Należą do nich tłuszcze, steroidy woskowe, fosfolipidy itp.

Struktura cząsteczki tłuszczu

Tłuszcz jest estrem alkoholu trójwodorotlenowego, gliceryny i wyższych kwasów organicznych (tłuszczowych). W cząsteczce tłuszczu można wyróżnić część hydrofilową - „głowę” (reszta glicerolu) i część hydrofobową - „ogony” (reszty kwasy tłuszczowe), dlatego w wodzie cząsteczka tłuszczu jest zorientowana w ściśle określony sposób: część hydrofilowa jest skierowana w stronę wody, a część hydrofobowa jest skierowana od niej.

Lipidy pełnią w komórce funkcje plastyczne (budowlane), energetyczne (wartość energetyczna rozkładu 1 g tłuszczu wynosi 38,9 kJ), magazynujące, ochronne (amortyzujące) i regulacyjne (hormony steroidowe).

Białka to biopolimery, których monomerami są aminokwasy.

Aminokwasy zawierają grupę aminową, grupę karboksylową i rodnik. Aminokwasy różnią się jedynie rodnikami. Białka zawierają 20 podstawowych aminokwasów. Aminokwasy łączą się ze sobą tworząc wiązanie peptydowe.

Łańcuch składający się z więcej niż 20 aminokwasów nazywany jest polipeptydem lub białkiem. Białka tworzą cztery główne struktury: pierwotną, wtórną, trzeciorzędową i czwartorzędową.

Struktura pierwotna to sekwencja aminokwasów połączonych wiązaniem peptydowym.

Struktura drugorzędna to helisa lub struktura złożona, utrzymywana razem przez wiązania wodorowe pomiędzy atomami tlenu i wodoru grup peptydowych o różnych zwojach helisy lub fałdów.

Struktura trzeciorzędowa (kula) jest utrzymywana razem za pomocą wiązań hydrofobowych, wodorowych, dwusiarczkowych i innych.

Trzeciorzędowa struktura białka

Struktura trzeciorzędowa jest charakterystyczna dla większości białek w organizmie, na przykład mioglobiny mięśniowej.

Czwartorzędowa struktura białka.

Najbardziej złożona jest struktura czwartorzędowa, utworzona przez kilka łańcuchów polipeptydowych połączonych głównie tymi samymi wiązaniami, co w trzeciorzędowym.

Struktura czwartorzędowa jest charakterystyczna dla hemoglobiny, chlorofilu itp.

Białka mogą być proste lub złożone. Proste białka składają się wyłącznie z aminokwasów, podczas gdy białka złożone (lipoproteiny, chromoproteiny, glikoproteiny, nukleoproteiny itp.) zawierają części białkowe i niebiałkowe.

Na przykład, oprócz czterech łańcuchów polipeptydowych białka globiny, hemoglobina zawiera część niebiałkową - hem, w środku którego znajduje się jon żelaza, który nadaje hemoglobinie czerwony kolor.

Aktywność funkcjonalna białek zależy od warunków środowiskowych.

Utratę struktury cząsteczki białka aż do jej struktury pierwotnej nazywa się denaturacją. Odwrotnym procesem przywracania struktur wtórnych i wyższych jest renaturacja. Całkowite zniszczenie cząsteczki białka nazywa się zniszczeniem.

Białka pełnią w komórce szereg funkcji: plastyczną (budowlaną), katalityczną (enzymatyczną), energetyczną (wartość energetyczna rozkładu 1 g białka wynosi 17,6 kJ), sygnalizacyjną (receptorową), kurczliwą (motoryczną), transportową, ochronne, regulacyjne, magazynowe.

Kwasy nukleinowe to biopolimery, których monomerami są nukleotydy.

Nukleotyd zawiera zasadę azotową, resztę cukru pentozowego i resztę kwasu ortofosforowego. Istnieją dwa rodzaje kwasów nukleinowych: kwas rybonukleinowy (RNA) i kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA).

DNA zawiera cztery rodzaje nukleotydów: adeninę (A), tyminę (T), guaninę (G) i cytozynę (C). Nukleotydy te zawierają cukier dezoksyrybozę. Reguły Chargaffa dotyczące DNA to:

1) liczba nukleotydów adenylowych w DNA jest równa liczbie nukleotydów tymidylowych (A = T);

2) liczba nukleotydów guanylowych w DNA jest równa liczbie nukleotydów cytydylowych (G = C);

3) suma nukleotydów adenylowych i guanylowych jest równa sumie nukleotydów tymidylowych i cytydylowych (A + G = T + C).

Strukturę DNA odkrył F.

Cricka i D. Watsona ( Nagroda Nobla doktorat z fizjologii i medycyny 1962). Cząsteczka DNA jest dwuniciową helisą.

Komórka i jej skład chemiczny

Nukleotydy łączą się ze sobą poprzez reszty kwasu fosforowego, tworząc wiązanie fosfodiestrowe, natomiast zasady azotowe są skierowane do wewnątrz. Odległość między nukleotydami w łańcuchu wynosi 0,34 nm.

Nukleotydy różnych łańcuchów są połączone ze sobą wiązaniami wodorowymi zgodnie z zasadą komplementarności: adenina jest połączona z tyminą dwoma wiązaniami wodorowymi (A = T), a guanina jest połączona z cytozyną trzema (G = C).

Struktura nukleotydów

Najważniejszą właściwością DNA jest zdolność do replikacji (samopowielania).

Główną funkcją DNA jest przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznej.

Koncentruje się w jądrze, mitochondriach i plastydach.

RNA zawiera także cztery nukleotydy: adeninę (A), uracyl (U), guaninę (G) i cytozynę (C). Pozostałą w nim resztę cukru pentozowego reprezentuje ryboza.

RNA składa się głównie z cząsteczek jednoniciowych. Istnieją trzy typy RNA: informacyjny RNA (i-RNA), transferowy RNA (t-RNA) i rybosomalny RNA (r-RNA).

Struktura tRNA

Wszystkie biorą czynny udział w procesie wdrażania informacji dziedzicznej, która jest przepisywana z DNA na i-RNA, a na tym ostatnim odbywa się już synteza białek, t-RNA w procesie syntezy białek przenosi aminokwasy do rybosomów, r-RNA jest częścią samych rybosomów.

Skład chemiczny żywej komórki

Komórka zawiera różne związki chemiczne. Część z nich – nieorganiczna – występuje także w przyrodzie nieożywionej. Jednak komórki najbardziej charakteryzują się związkami organicznymi, których cząsteczki mają bardzo złożoną strukturę.

Nieorganiczne związki komórki. Woda i sole są związkami nieorganicznymi. Większość komórek zawiera wodę. Jest niezbędny dla wszystkich procesów życiowych.

Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem. W roztworze wodnym zachodzi interakcja chemiczna różnych substancji. W stanie rozpuszczonym składniki odżywcze z substancji międzykomórkowej przenikają do komórki przez błonę. Woda pomaga także w usuwaniu z komórki substancji, które powstają w wyniku zachodzących w niej reakcji.

Najważniejszymi solami w procesach życiowych komórek są K, Na, Ca, Mg itp.

Związki organiczne komórki. Główną rolę w realizacji funkcji komórki odgrywają związki organiczne. Wśród nich najwyższa wartość zawierają białka, tłuszcze, węglowodany i kwasy nukleinowe.

Białka są podstawowymi i najbardziej złożonymi substancjami każdej żywej komórki.

Rozmiar cząsteczki białka jest setki i tysiące razy większy niż rozmiar cząsteczek związki nieorganiczne. Bez białek nie ma życia. Niektóre białka przyspieszają reakcje chemiczne, działając jako katalizatory. Takie białka nazywane są enzymami.

Tłuszcze i węglowodany mają mniej złożoną strukturę.

Są materiałem budulcowym komórki i służą jako źródło energii dla procesów życiowych organizmu.

Kwasy nukleinowe powstają w jądro komórkowe. Stąd wzięła się ich nazwa (łac. Nucleus – jądro). Jako część chromosomów kwasy nukleinowe uczestniczą w przechowywaniu i przekazywaniu dziedzicznych właściwości komórki. Kwasy nukleinowe zapewniają tworzenie białek.

Istotne właściwości komórki. Główną istotną właściwością komórki jest metabolizm.

Składniki odżywcze i tlen są stale dostarczane do komórek z substancji międzykomórkowej i uwalniane są produkty rozpadu. Substancje dostające się do komórki biorą udział w procesach biosyntezy. Biosynteza polega na tworzeniu białek, tłuszczów, węglowodanów i ich związków z prostszych substancji. W procesie biosyntezy powstają substancje charakterystyczne dla niektórych komórek organizmu.

Na przykład białka są syntetyzowane w komórkach mięśniowych, które zapewniają skurcz mięśni.

Równolegle z biosyntezą w komórkach następuje rozkład związków organicznych. W wyniku rozkładu powstają substancje o prostszej budowie. Większość reakcji rozkładu obejmuje tlen i uwalnia energię.

Chemiczna organizacja komórki

Energia ta jest wydawana na procesy życiowe zachodzące w komórce. Procesy biosyntezy i rozkładu stanowią metabolizm, któremu towarzyszą przemiany energetyczne.

Komórki charakteryzują się wzrostem i rozmnażaniem. Komórki w ludzkim ciele rozmnażają się, dzieląc się na pół. Każda z powstałych komórek potomnych rośnie i osiąga wielkość komórki macierzystej. Nowe komórki pełnią funkcję komórki macierzystej.

Żywotność komórek jest różna: od kilku godzin do kilkudziesięciu lat.

Żywe komórki są w stanie reagować na zmiany fizyczne i chemiczne w swoim środowisku. Ta właściwość komórek nazywa się pobudliwością. Jednocześnie komórki przechodzą ze stanu spoczynku do stanu roboczego - pobudzenia. Po wzbudzeniu w komórkach zmienia się szybkość biosyntezy i rozkładu substancji, zużycie tlenu i zmiana temperatury. W stanie wzbudzonym różne komórki pełnią swoje charakterystyczne funkcje.

Komórki gruczołowe tworzą i wydzielają substancje, komórki mięśniowe kurczą się, komórki nerwowe pojawia się słaby sygnał elektryczny - impuls nerwowy, który może rozprzestrzeniać się przez błony komórkowe.

Środowisko wewnętrzne organizmu.

Większość komórek w organizmie nie jest połączona ze środowiskiem zewnętrznym. Ich żywotną aktywność zapewnia środowisko wewnętrzne, które składa się z 3 rodzajów płynów: płynu międzykomórkowego (tkankowego), z którym komórki mają bezpośredni kontakt, krwi i limfy. Środowisko wewnętrzne dostarcza komórkom substancji niezbędnych do ich funkcji życiowych, dzięki czemu usuwane są produkty rozpadu.

Środowisko wewnętrzne organizmu charakteryzuje się względną stałością składu i właściwości fizykochemicznych. Tylko pod tym warunkiem komórki mogą normalnie funkcjonować.

Metabolizm, biosynteza i rozkład związków organicznych, wzrost, rozmnażanie, pobudliwość to podstawowe właściwości życiowe komórek.

Właściwości życiowe komórek zapewnia względna stałość składu środowiska wewnętrznego organizmu.

Atlas: anatomia i fizjologia człowieka. Kompletny przewodnik praktyczny Elena Yuryevna Zigalova

Skład chemiczny komórki

Skład chemiczny komórki

Skład komórki obejmuje ponad 100 pierwiastków chemicznych, cztery z nich stanowią około 98% masy, to organogeny: tlen (65–75%), węgiel (15–18%), wodór (8–10%) i azot (1,5–3,0%). Pozostałe pierwiastki dzielimy na trzy grupy: makroelementy – ich zawartość w organizmie przekracza 0,01%)); mikroelementy (0,00001–0,01%) i ultramikroelementy (poniżej 0,00001). Makroelementy obejmują siarkę, fosfor, chlor, potas, sód, magnez, wapń. Do mikroelementów zalicza się żelazo, cynk, miedź, jod, fluor, aluminium, miedź, mangan, kobalt itp. Do ultramikroelementów zalicza się selen, wanad, krzem, nikiel, lit, srebro itp. Mimo bardzo niskiej zawartości mikroelementy i ultramikroelementy odgrywają bardzo ważną rolę. Wpływają głównie na metabolizm. Bez nich normalne funkcjonowanie każdej komórki i organizmu jako całości jest niemożliwe.

Ryż. 1. Ultramikroskopowa struktura komórkowa. 1 – cytolema ( błona plazmatyczna); 2 – pęcherzyki pinocytotyczne; 3 – centrosom, centrum komórkowe (cytocentrum); 4 – hialoplazma; 5 – siateczka śródplazmatyczna: a – błona siateczki ziarnistej; b – rybosomy; 6 – połączenie przestrzeni okołojądrowej z jamami siateczki śródplazmatycznej; 7 – rdzeń; 8 – pory jądrowe; 9 – siateczka śródplazmatyczna nieziarnista (gładka); 10 – jąderko; 11 – aparat siatkowy wewnętrzny (kompleks Golgiego); 12 – wakuole wydzielnicze; 13 – mitochondria; 14 – liposomy; 15 – trzy kolejne etapy fagocytozy; 16 – połączenie błony komórkowej (cytolemma) z błonami siateczki śródplazmatycznej

Komórka składa się z substancji nieorganicznych i organicznych. Wśród substancji nieorganicznych występuje najwięcej wody. Względna ilość wody w komórce wynosi od 70 do 80%. Woda jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem, w niej zachodzą wszystkie reakcje biochemiczne zachodzące w komórce. Przy udziale wody przeprowadzana jest termoregulacja. Substancje rozpuszczalne w wodzie (sole, zasady, kwasy, białka, węglowodany, alkohole itp.) nazywane są hydrofilowymi. Substancje hydrofobowe (tłuszcze i substancje tłuszczopodobne) nie rozpuszczają się w wodzie. Pozostałe substancje nieorganiczne (sole, kwasy, zasady, jony dodatnie i ujemne) stanowią od 1,0 do 1,5%.

Wśród substancji organicznych dominują białka (10–20%), tłuszcze lub lipidy (1–5%), węglowodany (0,2–2,0%) i kwasy nukleinowe (1–2%). Zawartość substancji niskocząsteczkowych nie przekracza 0,5%.

Cząsteczka wiewiórka jest polimerem składającym się z dużej liczby powtarzających się jednostek monomerów. Monomery białkowe aminokwasów (jest ich 20) są połączone ze sobą wiązaniami peptydowymi, tworząc łańcuch polipeptydowy (podstawowa struktura białka). Skręca się w spiralę, tworząc z kolei drugorzędową strukturę białka. Ze względu na specyficzną orientację przestrzenną łańcucha polipeptydowego powstaje trzeciorzędowa struktura białka, która determinuje specyficzność i aktywność biologiczną cząsteczki białka. Kilka struktur trzeciorzędowych łączy się ze sobą, tworząc strukturę czwartorzędową.

Białka działają podstawowe funkcje. Enzymy– katalizatorami biologicznymi, które zwiększają szybkość reakcji chemicznych w komórce setki tysięcy milionów razy są białka. Białka, będąc częścią wszystkich struktur komórkowych, pełnią funkcję plastyczną (konstrukcyjną). Ruchy komórkowe są również realizowane przez białka. Zapewniają transport substancji do komórki, z komórki i wewnątrz komórki. Ważna jest funkcja ochronna białek (przeciwciał). Białka są jednym ze źródeł energii.

Węglowodany dzielą się na monosacharydy i polisacharydy. Te ostatnie zbudowane są z monosacharydów, które podobnie jak aminokwasy są monomerami. Wśród monosacharydów występujących w komórce najważniejsze są glukoza, fruktoza (zawiera sześć atomów węgla) i pentoza (pięć atomów węgla). Pentozy są częścią kwasów nukleinowych. Monosacharydy są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Polisacharydy są słabo rozpuszczalne w wodzie (glikogen w komórkach zwierzęcych, skrobia i celuloza w komórkach roślinnych). Węglowodany są źródłem energii; węglowodany złożone w połączeniu z białkami (glikoproteinami), tłuszczami (glikolipidami) biorą udział w tworzeniu powierzchni komórkowych i komórki. interakcje.

DO lipidy obejmują tłuszcze i substancje tłuszczopodobne. Cząsteczki tłuszczu zbudowane są z glicerolu i kwasów tłuszczowych. Substancje tłuszczopodobne obejmują cholesterol, niektóre hormony i lecytynę. Lipidy, będące głównymi składnikami błon komórkowych (opisane poniżej), pełnią zatem funkcję konstrukcyjną. Lipidy są najważniejszym źródłem energii. Zatem jeśli całkowite utlenienie 1 g białka lub węglowodanów uwalnia 17,6 kJ energii, to całkowite utlenienie 1 g tłuszczu uwalnia 38,9 kJ. Lipidy regulują termoregulację i chronią narządy (kapsułki tłuszczowe).

Kwasy nukleinowe są cząsteczkami polimeru utworzonymi przez monomery nukleotydowe. Nukleotyd składa się z zasady purynowej lub pirymidynowej, cukru (pentozy) i reszty kwasu fosforowego. We wszystkich komórkach występują dwa rodzaje kwasów nukleinowych: kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) i kwas rybonukleinowy (RNA), które różnią się składem zasad i cukrów (Tabela 1, ryż. 2).

Ryż. 2. Struktura przestrzenna kwasów nukleinowych (wg B. Alberts i in., z późn. zm.). I – RNA; II – DNA; wstążki – szkielety fosforanowo-cukrowe; A, C, G, T, U – zasady azotowe, sieci między nimi – wiązania wodorowe

Cząsteczka DNA składa się z dwóch łańcuchów polinukleotydowych skręconych wokół siebie w formie podwójnej helisy. Zasady azotowe obu łańcuchów są połączone ze sobą komplementarnymi wiązaniami wodorowymi. Adenina łączy się tylko z tyminą, a cytozyna z guaniną(A – T, G – C). DNA zawiera informację genetyczną, która określa specyficzność białek syntetyzowanych przez komórkę, czyli sekwencję aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym. DNA przekazuje w drodze dziedziczenia wszystkie właściwości komórki. DNA znajduje się w jądrze i mitochondriach.

Cząsteczka RNA zbudowana jest z jednego łańcucha polinukleotydowego. W komórkach występują trzy typy RNA. Informacyjny lub informacyjny RNA tRNA (od angielskiego komunikatora - „pośrednik”), który przenosi informację o sekwencji nukleotydowej DNA do rybosomów (patrz poniżej).

Transfer RNA (tRNA), który przenosi aminokwasy do rybosomów. Rybosomalny RNA (rRNA), który bierze udział w tworzeniu rybosomów. RNA znajduje się w jądrze, rybosomach, cytoplazmie, mitochondriach i chloroplastach.

Tabela 1

Skład kwasu nukleinowego

Substancje chemiczne w komórce, zwłaszcza ich skład, z chemicznego punktu widzenia dzielą się na makro- i mikroelementy. Istnieje jednak również grupa ultramikroelementów, do której zaliczają się pierwiastki chemiczne, których zawartość procentowa wynosi 0,0000001%.

Sam związki chemiczne w klatce jest ich więcej, innych mniej. Jednak wszystkie główne elementy komórki należą do grupy makroelementów. Makro przedrostkowe wiele znaczy.

Żywy organizm na poziomie atomowym nie różni się od obiektów przyrody nieożywionej. Składa się z tych samych atomów, co obiekty nieożywione. Jednak liczba pierwiastków chemicznych w organizmie żywym, zwłaszcza tych, które zapewniają podstawowe procesy życiowe, jest znacznie większa w ujęciu procentowym.

Chemikalia komórkowe

Wiewiórki

Głównymi substancjami komórki są białka. Zajmują 50% masy komórki. Białka wykonują wiele różne funkcje W ciele istot żywych białka są także wieloma innymi substancjami pod względem podobieństwa i funkcji.

Białka, zgodnie ze swoją budową chemiczną, są biopolimerami składającymi się z aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi. Chciałbym zauważyć, że skład białek zajmują głównie reszty aminokwasowe.

Skład chemiczny białek charakteryzuje się stałą średnią zawartością azotu – około 16%. Chciałbym zauważyć, że pod wpływem określonych enzymów, a także podczas ogrzewania kwasami, białka ulegają hydrolizie. Jest to jedna z ich głównych cech.

Węglowodany

Węglowodany są bardzo rozpowszechnione w przyrodzie i odgrywają bardzo ważną rolę w życiu roślin i zwierząt. Biorą udział różne procesy metabolizmie w organizmie i są składnikami wielu naturalnych związków.

W zależności od zawartości, budowy i właściwości fizykochemicznych węglowodany dzielą się na dwie grupy: proste – są to monosacharydy i złożone – produkty kondensacji monosacharydów. Wśród węglowodanów złożonych istnieją również dwie grupy: oligosacharydy (liczba reszt monosacharydowych wynosi od dwóch do dziesięciu) i polisacharydy (liczba reszt monosacharydowych przekracza dziesięć).

Lipidy

Lipidy są głównym źródłem energii dla organizmów. W organizmach żywych lipidy spełniają co najmniej trzy główne funkcje: są głównymi składnikami strukturalnymi błon, stanowią powszechną rezerwę energii, a także pełnią rolę ochronną w składzie powłok zwierząt, roślin i mikroorganizmów.

Substancje chemiczne w komórce, należące do klasy lipidów, mają szczególną właściwość - są nierozpuszczalne w wodzie i słabo rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych.

Kwasy nukleinowe

W komórkach organizmów żywych odkryto dwa rodzaje niezbędnych kwasów nukleinowych: kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) i kwas rybonukleinowy (RNA). Kwasy nukleinowe to złożone związki zawierające azot.

W przypadku całkowitej hydrolizy kwasy nukleinowe rozkładają się na mniejsze związki, a mianowicie: zasady azotowe, węglowodany i kwas fosforanowy. W przypadku niepełnej hydrolizy kwasów nukleinowych powstają nukleozydy i nukleotydy. Główną funkcją kwasów nukleinowych jest przechowywanie informacji genetycznej i transport substancji biologicznie czynnych.

Głównym źródłem życia komórkowego jest grupa makroelementów

Do grupy makroelementów zaliczają się takie podstawowe pierwiastki chemiczne jak tlen, węgiel, wodór, azot, potas, fosfor, siarka, magnez, sód, wapń, chlor i inne. Wiele z nich, na przykład fosfor, azot, siarka, wchodzi w skład różnych związków odpowiedzialnych za procesy życiowe komórek organizmu. Każdy z tych elementów pełni swoją funkcję, bez której istnienie komórki byłoby niemożliwe.

• Na przykład tlen jest zawarty w prawie wszystkich substancjach i związkach organicznych komórki. Zwłaszcza dla wielu organizmy tlenowe, tlen pełni rolę utleniacza, który dostarcza komórkom tego organizmu energię podczas oddychania. Największa ilość tlenu w organizmach żywych znajduje się w cząsteczkach wody.
• Węgiel jest także częścią wielu związków komórkowych. Atomy węgla w cząsteczce CaCO3 stanowią podstawę szkieletu organizmów żywych. Co więcej, węgiel reguluje funkcje komórkowe i odgrywa ważną rolę w procesie fotosyntezy roślin.
• Wodór występuje w cząsteczkach wody w komórce. Jego główną rolę w strukturze komórki jest to, że wiele mikroskopijnych bakterii utlenia wodór w celu uzyskania energii.
• Azot jest jednym z głównych składników komórki. Jego atomy wchodzą w skład kwasów nukleinowych, wielu białek i aminokwasów. Azot bierze udział w procesie regulacji ciśnienia krwi w postaci NO i jest wydalany z organizmu żywego z moczem.

Nie mniej ważne dla życia organizmów są siarka i fosfor. Pierwsza zawarta jest w wielu aminokwasach, a co za tym idzie w białkach. A fosfor stanowi podstawę ATP - głównego i największego źródła energii żywego organizmu. Ponadto fosfor w postaci soli mineralnych występuje w tkankach zębów i kości.

Wapń i magnez są ważnymi składnikami komórek organizmu. Wapń powoduje krzepnięcie krwi, dlatego jest niezbędny dla żywych istot. Reguluje także wiele procesów wewnątrzkomórkowych. Magnez bierze udział w tworzeniu DNA w organizmie, ponadto jest kofaktorem wielu enzymów.

Komórka potrzebuje także makroelementów takich jak sód i potas. Sód utrzymuje potencjał błonowy komórki, a potas jest niezbędny do impulsów nerwowych i prawidłowego funkcjonowania mięśnia sercowego.

Znaczenie mikroelementów dla organizmu żywego

Wszystkie podstawowe substancje komórkowe składają się nie tylko z makroelementów, ale także z mikroelementów. Należą do nich cynk, selen, jod, miedź i inne. W komórce, jako część głównych substancji, występują w niewielkich ilościach, ale grają istotną rolę w procesach organizmu. Selen na przykład reguluje wiele podstawowych procesów, miedź jest jednym ze składników wielu enzymów, a cynk jest głównym elementem w składzie insuliny, głównego hormonu trzustki.

Skład chemiczny komórki - wideo

Ta lekcja wideo poświęcona jest tematowi „Komórka: struktura, skład chemiczny i aktywność życiowa.” Nauka zajmująca się badaniem komórek nazywa się cytologią. Na tej lekcji omówimy budowę najmniejszej jednostki strukturalnej naszego organizmu, poznamy jej skład chemiczny i zastanowimy się, w jaki sposób pełnią funkcje życiowe.

Temat: Ogólny przegląd ciała człowieka

Lekcja: Komórka: budowa, skład chemiczny i funkcje życiowe

Ciało ludzkie jest ogromnym stanem wielokomórkowym. Klatka - jednostka strukturalna zarówno organizmów roślinnych, jak i zwierzęcych. Nauka zajmująca się badaniem komórek nazywa się.

Komórki są niezwykle zróżnicowane pod względem formy, struktury i funkcji, ale wszystkie mają wspólną strukturę. Ale kształt, rozmiar i cechy zależą od funkcji pełnionej przez narząd.

O istnieniu komórek po raz pierwszy poinformował w 1665 roku wybitny angielski fizyk, matematyk i mikroskopista Robert Hooke.

Ryż. 1.

Od czasu odkrycia Hooke'a komórki obserwowano pod mikroskopem u wszystkich gatunków zwierząt i roślin. I wszyscy mieli wspólny plan struktury. Ale pod mikroskopem świetlnym można było zobaczyć tylko cytoplazmę i jądro. Wygląd mikroskop elektronowy pozwoliło naukowcom nie tylko zobaczyć innych, ale także zbadać ich ultrastrukturę.

1. Kolesov D.V., Mash R.D., Belyaev I.N. Biologia 8 M.: Drop – cz. 32, zadania i pytanie 2, 3, 5.

2. Jakie są główne części komórki?

3. Opowiedz nam o organellach komórkowych.

4. Przygotuj sprawozdanie z historii odkrycia mikroskopu.