سلول

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

یک سلول زنده یک سیستم همدما از مولکول‌های آلی است که قادر به خودتنظیمی و بازتولید، استخراج انرژی و منابع از محیط است.

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

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

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

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

ترکیب شیمیایی سلول ها

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

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

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

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

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

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

کلسیم و آهن باعث کاهش جذب منگنز می شوند.

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

تعامل مثبت:

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

ویتامین D برای جذب کلسیم ضروری است.

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

اجزای غیر آلی سلول

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

خواص آب:

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

آب فاز پراکنده سیستم کلوئیدی پروتوپلاسم است.

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

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

آب منبع یون هیدروژن در طول فتوسنتز در گیاهان است.

اهمیت بیولوژیکی آب:

بیشتر واکنش‌های بیوشیمیایی فقط در محلول‌های آبی رخ می‌دهند؛ بسیاری از مواد به شکل محلول وارد سلول‌ها و خارج می‌شوند. این عملکرد انتقال آب را مشخص می کند.

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

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

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

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

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

امروزه بسیاری از عناصر شیمیایی جدول تناوبی به شکل خالص خود کشف و جدا شده اند و یک پنجم آنها در هر موجود زنده ای یافت می شود. آنها مانند آجر اجزای اصلی مواد آلی و معدنی هستند.

چه عناصر شیمیایی در ترکیب سلول گنجانده شده است، با توجه به بیولوژی موادی که می توان حضور آنها را در بدن قضاوت کرد - همه اینها را بعداً در مقاله در نظر خواهیم گرفت.

ثبات ترکیب شیمیایی چقدر است؟

برای حفظ ثبات در بدن، هر سلول باید غلظت هر یک از اجزای خود را در سطح ثابتی حفظ کند. این سطح توسط گونه ها، زیستگاه و عوامل محیطی تعیین می شود.

برای پاسخ به این سوال که چه عناصر شیمیایی در ترکیب یک سلول گنجانده شده است، لازم است به وضوح درک کنیم که هر ماده حاوی هر یک از اجزای جدول تناوبی است.

گاهی اوقات ما در مورد صدم و هزارم درصد محتوای یک عنصر خاص در یک سلول صحبت می کنیم، اما تغییر در عدد مذکور حتی به میزان یک هزارم می تواند عواقب جدی برای بدن داشته باشد.

از 118 عنصر شیمیایی موجود در یک سلول انسانی، حداقل باید 24 عنصر وجود داشته باشد. هیچ عنصری وجود ندارد که در یک موجود زنده یافت شود، اما جزء اشیای بی جان طبیعت نباشد. این واقعیت ارتباط نزدیک بین موجودات زنده و غیر زنده در یک اکوسیستم را تأیید می کند.

نقش عناصر مختلف تشکیل دهنده سلول

بنابراین چه عناصر شیمیایی یک سلول را تشکیل می دهند؟ لازم به ذکر است که نقش آنها در زندگی بدن به طور مستقیم به دفعات وقوع و غلظت آنها در سیتوپلاسم بستگی دارد. با این حال، با وجود محتوای متفاوت عناصر در یک سلول، اهمیت هر یک از آنها به همان اندازه بالا است. کمبود هر یک از آنها می تواند منجر به اثرات مضر بر روی بدن شود و مهمترین واکنش های بیوشیمیایی متابولیسم را از کار بیندازد.

هنگام فهرست کردن عناصر شیمیایی سلول انسانی، باید سه نوع اصلی را ذکر کنیم که در ادامه به بررسی آنها خواهیم پرداخت:

عناصر بیوژنیک اصلی سلول

تعجب آور نیست که عناصر O، C، H، N به عنوان بیوژن طبقه بندی می شوند، زیرا آنها همه مواد آلی و بسیاری از مواد معدنی را تشکیل می دهند. تصور پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها یا اسیدهای نوکلئیک بدون این اجزای ضروری برای بدن غیرممکن است.

عملکرد این عناصر میزان بالای آنها را در بدن مشخص می کند. آنها با هم 98 درصد از کل توده خشک بدن را تشکیل می دهند. فعالیت این آنزیم ها در چه چیز دیگری می تواند آشکار شود؟

1. اکسیژن. محتوای آن در سلول حدود 62 درصد از کل جرم خشک است. توابع: ساخت مواد آلی و معدنی، مشارکت در زنجیره تنفسی.
2. کربن. محتوای آن به 20 درصد می رسد. عملکرد اصلی: شامل همه
3. هیدروژن. غلظت آن 10 درصد است. این عنصر علاوه بر اینکه جزئی از مواد آلی و آب است، در دگرگونی های انرژی نیز شرکت می کند.
4. نیتروژن. مقدار از 3-5٪ تجاوز نمی کند. نقش اصلی آن تشکیل اسیدهای آمینه، اسیدهای نوکلئیک، ATP، بسیاری از ویتامین ها، هموگلوبین، هموسیانین، کلروفیل است.

اینها عناصر شیمیایی هستند که سلول را تشکیل می دهند و بیشتر مواد لازم برای زندگی عادی را تشکیل می دهند.

اهمیت درشت مغذی ها

درشت مغذی ها همچنین به شما کمک می کنند که چه عناصر شیمیایی در سلول وجود دارد. از یک درس زیست شناسی مشخص می شود که علاوه بر موارد اصلی، 2٪ از جرم خشک را سایر اجزای جدول تناوبی تشکیل می دهد. و عناصر کلان شامل مواردی است که محتوای آنها کمتر از 0.01٪ نیست. توابع اصلی آنها در قالب جدول ارائه شده است.

امیدواریم با توجه به موارد فوق، تعیین اینکه کدام عناصر شیمیایی بخشی از سلول هستند و به عناصر ماکرو تعلق دارند دشوار نباشد.

ریز عناصر

همچنین اجزایی از سلول وجود دارد که بدون آنها بدن نمی تواند به طور طبیعی عمل کند، اما محتوای آنها همیشه کمتر از 0.01٪ است. بیایید تعیین کنیم که کدام عناصر شیمیایی بخشی از سلول هستند و به گروه عناصر خرد تعلق دارند.

مواد آلی و معدنی

علاوه بر موارد ذکر شده، چه عناصر شیمیایی دیگری در ترکیب سلول گنجانده شده است؟ پاسخ ها را می توان به سادگی با مطالعه ساختار اکثر مواد در بدن یافت. در میان آنها، مولکول هایی با منشاء آلی و معدنی متمایز می شوند و هر یک از این گروه ها شامل مجموعه ای ثابت از عناصر است.

طبقات اصلی مواد آلی پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، چربی ها و کربوهیدرات ها هستند. آنها به طور کامل از عناصر بیوژنیک اولیه ساخته شده اند: اسکلت مولکول همیشه توسط کربن تشکیل می شود و هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن بخشی از رادیکال ها هستند. در حیوانات طبقه غالب پروتئین ها و در گیاهان پلی ساکاریدها هستند.

مواد معدنی همگی نمک های معدنی و البته آب هستند. در میان تمام مواد معدنی موجود در سلول، بیشترین مقدار H 2 O است که مواد باقیمانده در آن حل می شوند.

همه موارد فوق به شما کمک می کند تا مشخص کنید چه عناصر شیمیایی بخشی از سلول هستند و عملکرد آنها در بدن دیگر برای شما یک رمز و راز نخواهد بود.

یک سلول نه تنها یک واحد ساختاری از همه موجودات زنده، یک نوع بلوک ساختمانی زندگی است، بلکه یک کارخانه کوچک بیوشیمیایی است که در کسری از ثانیه دگرگونی ها و واکنش های مختلفی در آن رخ می دهد. اینگونه است که اجزای ساختاری لازم برای زندگی و رشد بدن تشکیل می شوند: مواد معدنی سلولی، آب و ترکیبات آلی. بنابراین، بسیار مهم است که بدانیم اگر یکی از آنها کافی نباشد چه اتفاقی خواهد افتاد. ترکیبات مختلف چه نقشی در زندگی این ذرات ساختاری کوچک سیستم های زنده ایفا می کنند که با چشم غیرمسلح نامرئی هستند؟ بیایید سعی کنیم این موضوع را درک کنیم.

طبقه بندی مواد سلولی

تمام ترکیباتی که جرم سلول را تشکیل می دهند، اجزای ساختاری آن را تشکیل می دهند و وظیفه رشد، تغذیه، تنفس، پلاستیک و رشد طبیعی را بر عهده دارند، به سه گروه بزرگ تقسیم می شوند. اینها دسته هایی مانند:

• ارگانیک. آلی؛
• مواد سلولی غیر آلی (نمک های معدنی)؛
• اب.

اغلب دومی به عنوان گروه دوم از اجزای معدنی طبقه بندی می شود. علاوه بر این دسته بندی ها، ما می توانیم دسته هایی را که از ترکیب آنها تشکیل شده اند، شناسایی کنیم. اینها فلزاتی هستند که بخشی از مولکول ترکیبات آلی هستند (به عنوان مثال، مولکول هموگلوبین حاوی یون آهن در طبیعت پروتئین است).

مواد معدنی سلولی

اگر به طور خاص در مورد ترکیبات معدنی یا معدنی که هر موجود زنده را تشکیل می دهند صحبت کنیم، آنها از نظر ماهیت و محتوای کمی نیز متفاوت هستند. بنابراین، آنها طبقه بندی خاص خود را دارند.

تمام ترکیبات معدنی را می توان به سه گروه تقسیم کرد.

1. عناصر کلان آنهایی که محتوای آنها در داخل سلول بیش از 0.02 درصد کل جرم مواد معدنی است. به عنوان مثال: کربن، اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن، منیزیم، کلسیم، پتاسیم، کلر، گوگرد، فسفر، سدیم.
2. ریز عناصر - کمتر از 0.02٪. اینها عبارتند از: روی، مس، کروم، سلنیوم، کبالت، منگنز، فلوئور، نیکل، وانادیم، ید، ژرمانیوم.
3. Ultramicroelements - محتوای کمتر از 0.0000001٪. به عنوان مثال: طلا، سزیم، پلاتین، نقره، جیوه و برخی دیگر.

شما همچنین می توانید به ویژه چندین عنصر را برجسته کنید که ارگانوژن هستند، یعنی آنها اساس ترکیبات آلی را تشکیل می دهند که بدن یک موجود زنده از آن ساخته شده است. اینها عناصری مانند:

• هیدروژن؛
• نیتروژن؛
• کربن؛
• اکسیژن.

آنها مولکول های پروتئین ها (اساس زندگی)، کربوهیدرات ها، لیپیدها و سایر مواد را می سازند. با این حال، مواد معدنی نیز مسئول عملکرد طبیعی بدن هستند. ترکیب شیمیایی یک سلول بالغ بر ده ها عنصر از جدول تناوبی است که کلید زندگی موفق هستند. فقط حدود 12 اتم از تمام اتم ها اصلاً نقشی ندارند یا ناچیز است و مطالعه نشده است.

برخی از املاح اهمیت ویژه ای دارند که باید هر روز به مقدار کافی همراه با غذا به بدن برسند تا بیماری های مختلف ایجاد نشوند. برای گیاهان، مثلاً سدیم است، برای انسان و حیوان، نمک های کلسیم، نمک خوراکی به عنوان منبع سدیم و کلر و غیره است.

اب

مواد معدنی سلول با آب در یک گروه مشترک ترکیب می شوند، بنابراین نمی توان در مورد اهمیت آن صحبت نکرد. چه نقشی در بدن موجودات زنده دارد؟ بزرگ. در ابتدای مقاله، یک سلول را با یک کارخانه بیوشیمی مقایسه کردیم. بنابراین، تمام دگرگونی های موادی که در هر ثانیه اتفاق می افتد، در محیط آبی انجام می شود. این یک حلال و محیط جهانی برای فعل و انفعالات شیمیایی، سنتز و فرآیندهای تجزیه است.

علاوه بر این، آب بخشی از محیط داخلی است:

• سیتوپلاسم؛
• شیره سلولی در گیاهان؛
• خون در حیوانات و انسان؛
• ادرار؛
• بزاق و سایر مایعات بیولوژیکی.

کم آبی به معنای مرگ برای همه موجودات بدون استثناست. آب محیط زیستی برای تنوع عظیمی از گیاهان و جانوران است. بنابراین، دشوار است که اهمیت این را بیش از حد برآورد کنیم؛ این واقعاً بی‌نهایت عالی است.

درشت مغذی ها و اهمیت آنها

مواد معدنی سلول برای عملکرد طبیعی آن اهمیت زیادی دارند. اول از همه، این در مورد عناصر کلان صدق می کند. نقش هر یک از آنها به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است و مدتهاست ثابت شده است. ما قبلاً لیست کرده ایم که کدام اتم ها گروه عناصر ماکرو را تشکیل می دهند، بنابراین خودمان را تکرار نمی کنیم. اجازه دهید به طور خلاصه نقش اصلی را بیان کنیم.

1. کلسیم. نمک های آن برای تامین یون های Ca 2+ به بدن ضروری هستند. خود یونها در فرآیندهای توقف و انعقاد خون، ایجاد اگزوسیتوز سلولی، و همچنین انقباضات ماهیچه ای، از جمله انقباضات قلبی، نقش دارند. نمک های نامحلول اساس استخوان ها و دندان های قوی حیوانات و انسان ها هستند.
2. پتاسیم و سدیم. آنها وضعیت سلول را حفظ می کنند و یک پمپ سدیم-پتاسیم برای قلب تشکیل می دهند.
3. کلر - در تضمین بی طرفی الکتریکی سلول شرکت می کند.
4. فسفر، گوگرد، نیتروژن اجزای بسیاری از ترکیبات آلی هستند و همچنین در عملکرد عضلات و ترکیب استخوان نقش دارند.

البته اگر هر عنصر را با جزییات بیشتری در نظر بگیریم، هم در مورد زیاده روی آن در بدن و هم در مورد کمبود آن می توان زیاد گفت. به هر حال، هر دو مضر هستند و منجر به انواع بیماری ها می شوند.

ریز عناصر

نقش مواد معدنی در سلول نیز که از گروه ریزعناصر هستند بسیار زیاد است. علیرغم این واقعیت که محتوای آنها در سلول بسیار کم است، بدون آنها برای مدت طولانی نمی تواند به طور عادی کار کند. مهمترین اتم های ذکر شده در بالا در این دسته عبارتند از:

• فلز روی؛
• فلز مس؛
• سلنیوم؛
• فلوئور؛
• کبالت

سطح نرمال ید برای حفظ عملکرد تیروئید و تولید هورمون ضروری است. فلوراید برای بدن برای تقویت مینای دندان و برای گیاهان برای حفظ خاصیت ارتجاعی و رنگ غنی برگ ها مورد نیاز است.

روی و مس عناصری هستند که در بسیاری از آنزیم ها و ویتامین ها یافت می شوند. آنها شرکت کنندگان مهمی در فرآیندهای سنتز و تبادل پلاستیک هستند.

سلنیوم یک شرکت فعال در فرآیندهای تنظیمی است و عنصری است که برای عملکرد سیستم غدد درون ریز ضروری است. کبالت نام دیگری دارد - ویتامین B 12، و تمام ترکیبات این گروه برای سیستم ایمنی بسیار مهم هستند.

بنابراین، عملکرد مواد معدنی در سلول، که توسط عناصر ریز تشکیل می‌شوند، کمتر از عملکردی نیست که توسط ساختارهای کلان انجام می‌شود. بنابراین، مصرف هر دو به مقدار کافی مهم است.

الترا میکروالمان ها

مواد معدنی سلول که توسط فرامیکرو المان‌ها تشکیل می‌شوند به اندازه موارد فوق نقش مهمی ندارند. با این حال، کمبود طولانی مدت آنها می تواند منجر به ایجاد عواقب بسیار ناخوشایند و گاهی اوقات بسیار خطرناک برای سلامتی شود.

به عنوان مثال سلنیوم نیز از این گروه است. فقدان طولانی مدت آن باعث ایجاد تومورهای سرطانی می شود. بنابراین، آن را ضروری می دانند. اما طلا و نقره فلزاتی هستند که روی باکتری ها اثر منفی می گذارند و آنها را از بین می برند. بنابراین در داخل سلول ها نقش باکتری کشی دارند.

با این حال، به طور کلی، باید گفت که عملکرد فوق میکروالمان ها هنوز به طور کامل توسط دانشمندان آشکار نشده است و اهمیت آنها همچنان نامشخص است.

فلزات و مواد آلی

بسیاری از فلزات در مولکول های آلی یافت می شوند. به عنوان مثال، منیزیم یک کوآنزیم کلروفیل است که برای فتوسنتز گیاهان ضروری است. آهن بخشی از مولکول هموگلوبین است که بدون آن تنفس غیرممکن است. مس، روی، منگنز و غیره بخشی از مولکول های آنزیم ها، ویتامین ها و هورمون ها هستند.

بدیهی است که همه این ترکیبات برای بدن مهم هستند. غیرممکن است که آنها را به طور کامل به عنوان مواد معدنی طبقه بندی کنیم، اما هنوز هم تا حدی باید.

مواد معدنی سلولی و اهمیت آنها: درجه 5، جدول

برای خلاصه کردن آنچه در طول مقاله گفتیم، یک جدول کلی تهیه می کنیم که در آن منعکس می کنیم که چه ترکیبات معدنی وجود دارد و چرا آنها مورد نیاز هستند. می توان از آن برای توضیح این موضوع برای دانش آموزان مدرسه، به عنوان مثال، در کلاس پنجم استفاده کرد.

بنابراین، مواد معدنی سلول و اهمیت آنها توسط دانش آموزان در مرحله اصلی آموزش یاد می شود.

عواقب کمبود ترکیبات معدنی

وقتی می گوییم نقش مواد معدنی در سلول مهم است، باید مثال هایی بزنیم که این واقعیت را ثابت کند.

اجازه دهید برخی از بیماری هایی را که با کمبود یا بیش از حد هر یک از ترکیبات شناسایی شده در مقاله ایجاد می شوند، فهرست کنیم.

1. فشار خون.
2. ایسکمی، نارسایی قلبی.
3. گواتر و سایر بیماری های غده تیروئید (بیماری گریوز و غیره).
4. کم خونی
5. رشد و توسعه نامناسب.
6. تومورهای سرطانی
7. فلوروز و پوسیدگی.
8. بیماری های خونی
9. اختلال در سیستم عضلانی و عصبی.
10. سوء هاضمه

البته این لیست کامل نیست. بنابراین لازم است به دقت از صحیح و متعادل بودن رژیم غذایی روزانه اطمینان حاصل شود.

اینها شامل آب و نمکهای معدنی است.

اببرای اجرای فرآیندهای زندگی در سلول ضروری است. محتوای آن 70-80 درصد توده سلولی است. وظایف اصلی آب:

یک حلال جهانی است.

محیطی است که در آن واکنش های بیوشیمیایی رخ می دهد.

خواص فیزیولوژیکی سلول (الاستیسیته، حجم) را تعیین می کند.

در واکنش های شیمیایی شرکت می کند؛

تعادل حرارتی بدن را به دلیل ظرفیت گرمایی بالا و هدایت حرارتی حفظ می کند.

وسیله اصلی حمل و نقل مواد است.

نمک های معدنیموجود در سلول به شکل یون ها: کاتیون های K +، Na +، Ca 2 +، Mg 2 +. آنیون - Cl -، HCO 3 -، H 2 PO 4 -.

3. مواد آلی سلول.

ترکیبات آلی یک سلول از چندین عنصر تکرار شونده (مونومر) تشکیل شده و مولکول های بزرگ - پلیمری هستند. اینها شامل پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها و اسیدهای نوکلئیک هستند. محتوای آنها در سلول: پروتئین -10-20٪. چربی - 1-5٪؛ کربوهیدرات - 0.2-2.0٪؛ اسیدهای نوکلئیک - 1-2٪؛ مواد آلی با وزن مولکولی کم - 0.1-0.5٪.

سنجاب ها - مواد آلی با وزن مولکولی بالا (وزن مولکولی بالا). واحد ساختاری مولکول آنها یک اسید آمینه است. 20 اسید آمینه در تشکیل پروتئین ها شرکت می کنند. مولکول هر پروتئین فقط حاوی اسیدهای آمینه خاصی به ترتیب آرایش مشخصه این پروتئین است. اسید آمینه دارای فرمول زیر است:

H 2 N – CH – COOH

ترکیب اسیدهای آمینه شامل NH 2 - یک گروه آمینه با خواص اساسی است. COOH - گروه کربوکسیل با خواص اسیدی؛ رادیکال هایی که اسیدهای آمینه را از یکدیگر متمایز می کنند.

ساختارهای پروتئینی اولیه، ثانویه، سوم و چهارم وجود دارد. آمینو اسیدهای متصل به یکدیگر توسط پیوندهای پپتیدی ساختار اولیه آن را تعیین می کنند. پروتئین های ساختار اولیه با استفاده از پیوندهای هیدروژنی به یک مارپیچ متصل می شوند و یک ساختار ثانویه را تشکیل می دهند. زنجیره های پلی پپتیدی که به روشی خاص به یک ساختار فشرده می پیچند، یک گلبول (توپ) - ساختار سوم پروتئین را تشکیل می دهند. بیشتر پروتئین ها ساختار سومی دارند. لازم به ذکر است که اسیدهای آمینه فقط در سطح گلبول فعال هستند. پروتئین هایی با ساختار کروی با هم ترکیب می شوند و ساختار چهارتایی (مثلا هموگلوبین) را تشکیل می دهند. هنگامی که در معرض دمای بالا، اسیدها و سایر عوامل قرار می گیرند، مولکول های پروتئین پیچیده از بین می روند - دناتوره شدن پروتئین. هنگامی که شرایط بهبود می یابد، یک پروتئین دناتوره شده می تواند ساختار خود را بازیابی کند اگر ساختار اولیه آن از بین نرود. این فرآیند نامیده می شود تجدید طبیعت

پروتئین ها گونه های خاص هستند: هر گونه حیوانی با مجموعه ای از پروتئین های خاص مشخص می شود.

پروتئین های ساده و پیچیده ای وجود دارد. ساده فقط از اسیدهای آمینه (به عنوان مثال، آلبومین، گلوبولین، فیبرینوژن، میوزین و غیره) تشکیل شده است. پروتئین های پیچیده، علاوه بر اسیدهای آمینه، شامل سایر ترکیبات آلی نیز می شوند، به عنوان مثال، چربی ها و کربوهیدرات ها (لیپوپروتئین ها، گلیکوپروتئین ها و غیره).

پروتئین ها وظایف زیر را انجام می دهند:

آنزیمی (به عنوان مثال، آنزیم آمیلاز کربوهیدرات ها را تجزیه می کند).

ساختاری (به عنوان مثال، آنها بخشی از غشاها و سایر اندامک های سلولی هستند).

گیرنده (به عنوان مثال، پروتئین رودوپسین باعث تقویت بینایی می شود).

حمل و نقل (به عنوان مثال، هموگلوبین حامل اکسیژن یا دی اکسید کربن است).

محافظ (به عنوان مثال، پروتئین های ایمونوگلوبولین در تشکیل ایمنی نقش دارند).

موتور (به عنوان مثال، اکتین و میوزین در انقباض فیبرهای عضلانی نقش دارند).

هورمونی (به عنوان مثال، انسولین گلوکز را به گلیکوژن تبدیل می کند).

انرژی (هنگامی که 1 گرم پروتئین تجزیه می شود، 4.2 کیلو کالری انرژی آزاد می شود).

چربی ها (لیپیدها) - ترکیبات الکل تری هیدریک گلیسرول و اسیدهای چرب با وزن مولکولی بالا. فرمول شیمیایی چربی ها:

CH2 -O-C(O)-R1

CH 2 -O-C(O)-R3، که در آن رادیکال ها می توانند متفاوت باشند.

عملکرد لیپیدها در سلول:

ساختاری (در ساخت غشای سلولی شرکت کنید)؛

انرژی (وقتی 1 گرم چربی در بدن تجزیه می شود، 9.2 کیلو کالری انرژی آزاد می شود).

محافظ (محافظت از اتلاف حرارت، آسیب مکانیکی)؛

چربی منبع آب درون زا است (با اکسیداسیون 10 گرم چربی، 11 گرم آب آزاد می شود).

تنظیم متابولیسم

کربوهیدرات ها - مولکول آنها را می توان با فرمول کلی Cn (H 2 O) n - کربن و آب نشان داد.

کربوهیدرات ها به سه گروه تقسیم می شوند: مونوساکاریدها (شامل یک مولکول قند - گلوکز، فروکتوز و غیره)، الیگوساکاریدها (شامل 2 تا 10 باقیمانده مونوساکارید: ساکارز، لاکتوز) و پلی ساکاریدها (ترکیبات با وزن مولکولی بالا - گلیکوژن، نشاسته و غیره). ).

عملکرد کربوهیدرات ها:

به عنوان عناصر شروع برای ساخت مواد آلی مختلف، به عنوان مثال، در طول فتوسنتز - گلوکز خدمت می کنند.

منبع اصلی انرژی برای بدن؛ در هنگام تجزیه آنها با استفاده از اکسیژن، انرژی بیشتری نسبت به اکسیداسیون چربی آزاد می شود.

محافظ (به عنوان مثال، مخاط ترشح شده توسط غدد مختلف حاوی مقدار زیادی کربوهیدرات است؛ از دیواره های اندام های توخالی (لوله های برونش، معده، روده ها) از آسیب مکانیکی محافظت می کند؛ دارای خواص ضد عفونی کننده).

عملکردهای ساختاری و پشتیبانی: بخشی از غشای پلاسما.

اسیدهای نوکلئیک بیوپلیمرهای حاوی فسفر هستند. این شامل اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA)و اسیدهای ریبونوکلئیک (RNA).

DNA -بزرگترین پلیمرهای زیستی، مونومر آنها است نوکلئوتید. از بقایای سه ماده تشکیل شده است: یک پایه نیتروژن دار، کربوهیدرات دئوکسی ریبوز و اسید فسفریک. 4 نوکلئوتید شناخته شده در تشکیل یک مولکول DNA نقش دارند. دو پایه نیتروژنی مشتقات پیریمیدین هستند - تیمین و سیتوزین. آدنین و گوانین به عنوان مشتقات پورین طبقه بندی می شوند.

با توجه به مدل DNA ارائه شده توسط J. Watson و F. Crick (1953)، مولکول DNA از دو رشته مارپیچ در اطراف یکدیگر تشکیل شده است.

دو رشته یک مولکول توسط پیوندهای هیدروژنی که بین آنها وجود دارد به هم متصل می شوند. مکملپایه های نیتروژنی آدنین مکمل تیمین و گوانین مکمل سیتوزین است. DNA در سلول ها در هسته قرار دارد، جایی که همراه با پروتئین ها تشکیل می شود کروموزوم ها. DNA همچنین در میتوکندری ها و پلاستیدها یافت می شود، جایی که مولکول های آنها در یک حلقه قرار گرفته اند. اصلی عملکرد DNA- ذخیره سازی اطلاعات ارثی موجود در توالی نوکلئوتیدهایی که مولکول آن را تشکیل می دهند و انتقال این اطلاعات به سلول های دختر.

اسید ریبونوکلئیکتک رشته. یک نوکلئوتید RNA از یکی از بازهای نیتروژن دار (آدنین، گوانین، سیتوزین یا اوراسیل)، کربوهیدرات ریبوز و یک باقیمانده اسید فسفریک تشکیل شده است.

انواع مختلفی از RNA وجود دارد.

RNA ریبوزومی(r-RNA) در ترکیب با پروتئین بخشی از ریبوزوم است. ریبوزوم ها سنتز پروتئین را انجام می دهند. RNA پیام رسان(i-RNA) اطلاعات مربوط به سنتز پروتئین را از هسته به سیتوپلاسم منتقل می کند. انتقال RNA(tRNA) در سیتوپلاسم قرار دارد. اسیدهای آمینه خاصی را به خود متصل می کند و آنها را به ریبوزوم ها، محل سنتز پروتئین می رساند.

RNA در هسته، سیتوپلاسم، ریبوزوم، میتوکندری و پلاستیدها یافت می شود. نوع دیگری از RNA در طبیعت وجود دارد - ویروسی. در برخی از ویروس ها، وظیفه ذخیره و انتقال اطلاعات ارثی را انجام می دهد. در سایر ویروس ها، این عملکرد توسط DNA ویروسی انجام می شود.

آدنوزین تری فسفریک اسید (ATP) یک نوکلئوتید ویژه است که از پایه نیتروژنی آدنین، کربوهیدرات ریبوز و سه باقیمانده اسید فسفریک تشکیل شده است.

ATP یک منبع جهانی انرژی است که برای فرآیندهای بیولوژیکی که در سلول اتفاق می افتد ضروری است. مولکول ATP بسیار ناپایدار است و قادر است یک یا دو مولکول فسفات را جدا کند و مقدار زیادی انرژی آزاد کند. این انرژی برای اطمینان از تمام عملکردهای حیاتی سلول - بیوسنتز، حرکت، تولید یک تکانه الکتریکی و غیره مصرف می شود. پیوندهای موجود در مولکول ATP ماکروارژیک نامیده می شوند. جدا شدن فسفات از یک مولکول ATP با آزاد شدن 40 کیلوژول انرژی همراه است. سنتز ATP در میتوکندری اتفاق می افتد.

یک گروه جداگانه در بین عناصر کلان شامل عناصر آلی(O, C, H, N) که مولکول های تمام مواد آلی را تشکیل می دهند.

عناصر ماکرو، نقش آنها در سلولعناصر آلی -اکسیژن، کربن، هیدروژن و نیتروژن ≈98 درصد از محتوای شیمیایی سلول را تشکیل می دهند. آنها به راحتی با به اشتراک گذاشتن دو الکترون (یکی از هر اتم) پیوندهای کووالانسی تشکیل می دهند و در نتیجه طیف گسترده ای از مواد آلی را در سلول تشکیل می دهند.

سایر عناصر درشت در سلول های حیوانی و انسانی (پتاسیم، سدیم، منیزیم، کلسیم، کلر، آهن) نیز حیاتی هستند و حدود 1.9٪ را تشکیل می دهند.

بنابراین، یون های پتاسیم و سدیم فشار اسمزی را در سلول تنظیم می کنند، ریتم طبیعی فعالیت قلبی، وقوع و هدایت یک تکانه عصبی را تعیین می کنند. یون های کلسیم در لخته شدن خون و انقباض فیبرهای عضلانی نقش دارند. نمک های کلسیم نامحلول در تشکیل استخوان ها و دندان ها نقش دارند.

یون های منیزیم نقش مهمی در عملکرد ریبوزوم ها و میتوکندری ها دارند. آهن بخشی از هموگلوبین است.

ریز عناصر، نقش آنها در سلولنقش بیولوژیکی عناصر میکرو و فوق میکرو نه با درصد آنها، بلکه با این واقعیت که آنها بخشی از آنزیم ها، ویتامین ها و هورمون ها هستند تعیین می شود. به عنوان مثال، کبالت بخشی از ویتامین B12، ید بخشی از هورمون تیروکسین است، مس بخشی از آنزیم هایی است که فرآیندهای ردوکس را کاتالیز می کند.

اولترامیکرو عناصر، نقش آنها در سلولغلظت آنها از 0.000001% تجاوز نمی کند. اینها عناصر زیر هستند: طلا، نقره، سرب، اورانیوم، سلنیوم، سزیم، بریلیم، رادیوم و غیره. نقش فیزیولوژیکی بسیاری از عناصر شیمیایی هنوز مشخص نشده است، اما برای عملکرد طبیعی بدن ضروری هستند. به عنوان مثال، کمبود اولترا میکرو عنصر سلنیوم منجر به ایجاد سرطان می شود.

اطلاعات خلاصه شده در مورد اهمیت بیولوژیکی عناصر شیمیایی اصلی موجود در سلول های موجودات زنده در جدول 4.1 ارائه شده است.

زمانی که کمبود یک عنصر شیمیایی مهم در خاک یک منطقه خاص وجود داشته باشد که باعث کمبود آن در بدن ساکنان محلی شود، به اصطلاح بیماری های بومی

تمام عناصر شیمیایی به شکل یون در سلول وجود دارند یا بخشی از مواد شیمیایی هستند.

جدول 4.1 عناصر شیمیایی اساسی سلول و اهمیت آنها برای زندگی و فعالیت موجودات

مواد شیمیایی سلولی