कक्ष

ए. लेह्निंगर के अनुसार जीवित प्रणालियों की अवधारणा के दृष्टिकोण से।

एक जीवित कोशिका कार्बनिक अणुओं की एक इज़ोटेर्मल प्रणाली है जो पर्यावरण से ऊर्जा और संसाधनों को निकालने, स्व-नियमन और स्व-प्रजनन में सक्षम है।

एक कोशिका में बड़ी संख्या में अनुक्रमिक प्रतिक्रियाएँ होती हैं, जिनकी गति कोशिका द्वारा ही नियंत्रित होती है।

कोशिका स्वयं को पर्यावरण के साथ संतुलन से दूर, स्थिर गतिशील अवस्था में बनाए रखती है।

कोशिकाएँ घटकों और प्रक्रियाओं की न्यूनतम खपत के सिद्धांत पर कार्य करती हैं।

वह। कोशिका एक प्राथमिक जीवित खुली प्रणाली है जो स्वतंत्र अस्तित्व, प्रजनन और विकास में सक्षम है। यह सभी जीवित जीवों की प्राथमिक संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाई है।

कोशिकाओं की रासायनिक संरचना.

मेंडलीफ की आवर्त सारणी के 110 तत्वों में से 86 तत्व मानव शरीर में लगातार मौजूद पाए गए। उनमें से 25 सामान्य जीवन के लिए आवश्यक हैं, उनमें से 18 बिल्कुल आवश्यक हैं, और 7 उपयोगी हैं। कोशिका में प्रतिशत सामग्री के अनुसार, रासायनिक तत्वों को तीन समूहों में विभाजित किया जाता है:

मैक्रोलेमेंट्स मुख्य तत्व (ऑर्गेनोजेन) हाइड्रोजन, कार्बन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन हैं। उनकी एकाग्रता: 98 - 99.9%. वे कार्बनिक कोशिका यौगिकों के सार्वभौमिक घटक हैं।

सूक्ष्म तत्व - सोडियम, मैग्नीशियम, फास्फोरस, सल्फर, क्लोरीन, पोटेशियम, कैल्शियम, लोहा। इनकी सांद्रता 0.1% है।

अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स - बोरान, सिलिकॉन, वैनेडियम, मैंगनीज, कोबाल्ट, तांबा, जस्ता, मोलिब्डेनम, सेलेनियम, आयोडीन, ब्रोमीन, फ्लोरीन। ये मेटाबॉलिज्म को प्रभावित करते हैं। उनकी अनुपस्थिति बीमारियों का कारण है (जस्ता - मधुमेह मेलेटस, आयोडीन - स्थानिक गण्डमाला, लौह - घातक रक्ताल्पता, आदि)।

आधुनिक चिकित्सा विटामिन और खनिजों के बीच नकारात्मक अंतःक्रियाओं के बारे में तथ्य जानती है:

जिंक तांबे के अवशोषण को कम करता है और अवशोषण के लिए लोहे और कैल्शियम के साथ प्रतिस्पर्धा करता है; (और जिंक की कमी प्रतिरक्षा प्रणाली के कमजोर होने और अंतःस्रावी ग्रंथियों की ओर से कई रोग संबंधी स्थितियों का कारण बनती है)।

कैल्शियम और आयरन मैंगनीज के अवशोषण को कम करते हैं;

विटामिन ई आयरन के साथ अच्छी तरह से मेल नहीं खाता है, और विटामिन सी विटामिन बी के साथ अच्छी तरह से मेल नहीं खाता है।

सकारात्मक बातचीत:

विटामिन ई और सेलेनियम, साथ ही कैल्शियम और विटामिन के, सहक्रियात्मक रूप से कार्य करते हैं;

कैल्शियम के अवशोषण के लिए विटामिन डी आवश्यक है;

तांबा अवशोषण को बढ़ावा देता है और शरीर में आयरन के उपयोग की क्षमता को बढ़ाता है।

कोशिका के अकार्बनिक घटक.

पानी- कोशिका का सबसे महत्वपूर्ण घटक, जीवित पदार्थ का सार्वभौमिक फैलाव माध्यम। स्थलीय जीवों की सक्रिय कोशिकाओं में 60-95% पानी होता है। आराम करने वाली कोशिकाओं और ऊतकों (बीज, बीजाणु) में 10 - 20% पानी होता है। कोशिका में पानी दो रूपों में होता है - मुक्त और सेलुलर कोलाइड से बंधा हुआ। मुक्त जल प्रोटोप्लाज्म के कोलाइडल तंत्र का विलायक और फैलाव माध्यम है। यह 95% है. सभी कोशिका जल का बंधा हुआ पानी (4-5%) प्रोटीन के साथ कमजोर हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्सिल बंधन बनाता है।

जल के गुण:

पानी खनिज आयनों और अन्य पदार्थों के लिए एक प्राकृतिक विलायक है।

जल प्रोटोप्लाज्म के कोलाइडल तंत्र का फैलाव चरण है।

जल कोशिका चयापचय प्रतिक्रियाओं का माध्यम है, क्योंकि शारीरिक प्रक्रियाएँ विशेष रूप से जलीय वातावरण में होती हैं। हाइड्रोलिसिस, जलयोजन, सूजन की प्रतिक्रियाएँ प्रदान करता है।

कोशिका की कई एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है और चयापचय के दौरान बनता है।

पौधों में प्रकाश संश्लेषण के दौरान पानी हाइड्रोजन आयनों का एक स्रोत है।

जल का जैविक महत्व:

अधिकांश जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं केवल जलीय घोल में होती हैं; कई पदार्थ घुले हुए रूप में कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं और बाहर निकलते हैं। यह जल के परिवहन कार्य की विशेषता है।

पानी हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाएं प्रदान करता है - पानी के प्रभाव में प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट का टूटना।

वाष्पीकरण की अधिक गर्मी के कारण शरीर ठंडा हो जाता है। उदाहरण के लिए, मनुष्यों में पसीना आना या पौधों में वाष्पोत्सर्जन।

पानी की उच्च ताप क्षमता और तापीय चालकता कोशिका में ऊष्मा के समान वितरण में योगदान करती है।

आसंजन (जल-मिट्टी) और सामंजस्य (जल-जल) की शक्तियों के कारण पानी में केशिकात्व का गुण होता है।

पानी की असंपीड्यता राउंडवॉर्म में कोशिका भित्ति (टगर) और हाइड्रोस्टैटिक कंकाल की तनावग्रस्त स्थिति को निर्धारित करती है।

आज, आवर्त सारणी के कई रासायनिक तत्वों की खोज की गई है और उन्हें उनके शुद्ध रूप में अलग किया गया है, और उनमें से पांचवां हिस्सा हर जीवित जीव में पाया जाता है। वे, ईंटों की तरह, कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों के मुख्य घटक हैं।

कोशिका की संरचना में कौन से रासायनिक तत्व शामिल हैं, जीव विज्ञान से कौन से पदार्थों की शरीर में उपस्थिति का अंदाजा लगाया जा सकता है - हम लेख में बाद में इस सब पर विचार करेंगे।

रासायनिक संरचना की स्थिरता क्या है?

शरीर में स्थिरता बनाए रखने के लिए, प्रत्येक कोशिका को अपने प्रत्येक घटक की सांद्रता को स्थिर स्तर पर बनाए रखना चाहिए। यह स्तर प्रजातियों, आवास और पर्यावरणीय कारकों द्वारा निर्धारित होता है।

किसी कोशिका की संरचना में कौन से रासायनिक तत्व शामिल हैं, इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, यह स्पष्ट रूप से समझना आवश्यक है कि किसी भी पदार्थ में आवर्त सारणी के किसी भी घटक का समावेश होता है।

कभी-कभी हम किसी कोशिका में किसी निश्चित तत्व की सामग्री के सौवें और हज़ारवें हिस्से के बारे में बात कर रहे होते हैं, लेकिन उक्त संख्या में एक हज़ारवें हिस्से में भी बदलाव से शरीर पर पहले से ही गंभीर परिणाम हो सकते हैं।

मानव कोशिका में 118 रासायनिक तत्वों में से, कम से कम 24 होने चाहिए। ऐसे कोई घटक नहीं हैं जो जीवित जीव में पाए जाएंगे, लेकिन प्रकृति की निर्जीव वस्तुओं का हिस्सा नहीं होंगे। यह तथ्य किसी पारिस्थितिकी तंत्र में जीवित और निर्जीव चीजों के बीच घनिष्ठ संबंध की पुष्टि करता है।

कोशिका को बनाने वाले विभिन्न तत्वों की भूमिका

तो कौन से रासायनिक तत्व कोशिका बनाते हैं? शरीर के जीवन में उनकी भूमिका, यह ध्यान दिया जाना चाहिए, सीधे घटना की आवृत्ति और साइटोप्लाज्म में उनकी एकाग्रता पर निर्भर करती है। हालाँकि, एक कोशिका में तत्वों की अलग-अलग सामग्री के बावजूद, उनमें से प्रत्येक का महत्व समान रूप से अधिक है। उनमें से किसी की भी कमी शरीर पर हानिकारक प्रभाव डाल सकती है, जिससे चयापचय से सबसे महत्वपूर्ण जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं अक्षम हो सकती हैं।

यह सूचीबद्ध करते समय कि कौन से रासायनिक तत्व मानव कोशिका बनाते हैं, हमें तीन मुख्य प्रकारों का उल्लेख करना होगा, जिन पर हम आगे विचार करेंगे:

कोशिका के मूल बायोजेनिक तत्व

यह आश्चर्य की बात नहीं है कि तत्व ओ, सी, एच, एन को बायोजेनिक के रूप में वर्गीकृत किया गया है, क्योंकि वे सभी कार्बनिक और कई अकार्बनिक पदार्थ बनाते हैं। शरीर के लिए इन आवश्यक घटकों के बिना प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट या न्यूक्लिक एसिड की कल्पना करना असंभव है।

इन तत्वों के कार्य ने शरीर में उनकी उच्च सामग्री को निर्धारित किया। ये मिलकर कुल शुष्क शरीर द्रव्यमान का 98% बनाते हैं। इन एंजाइमों की गतिविधि और किसमें प्रकट हो सकती है?

1. ऑक्सीजन. कोशिका में इसकी सामग्री कुल शुष्क द्रव्यमान का लगभग 62% है। कार्य: कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों का निर्माण, श्वसन श्रृंखला में भागीदारी;
2. कार्बन. इसकी सामग्री 20% तक पहुँच जाती है। मुख्य कार्य: सभी में शामिल;
3. हाइड्रोजन. इसकी सांद्रता 10% का मान लेती है। इस तथ्य के अलावा कि यह तत्व कार्बनिक पदार्थ और पानी का एक घटक है, यह ऊर्जा परिवर्तनों में भी भाग लेता है;
4. नाइट्रोजन। राशि 3-5% से अधिक नहीं है. इसकी मुख्य भूमिका अमीनो एसिड, न्यूक्लिक एसिड, एटीपी, कई विटामिन, हीमोग्लोबिन, हेमोसाइनिन, क्लोरोफिल का निर्माण है।

ये रासायनिक तत्व हैं जो कोशिका बनाते हैं और सामान्य जीवन के लिए आवश्यक अधिकांश पदार्थ बनाते हैं।

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स का महत्व

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स आपको यह बताने में भी मदद करेंगे कि कोशिका में कौन से रासायनिक तत्व शामिल हैं। जीव विज्ञान पाठ्यक्रम से यह स्पष्ट हो जाता है कि, मुख्य घटकों के अलावा, शुष्क द्रव्यमान का 2% आवर्त सारणी के अन्य घटकों से बना है। और मैक्रोलेमेंट्स में वे शामिल हैं जिनकी सामग्री 0.01% से कम नहीं है। इनके मुख्य कार्य तालिका के रूप में प्रस्तुत किये गये हैं।

हमें उम्मीद है कि उपरोक्त से यह निर्धारित करना मुश्किल नहीं है कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं और मैक्रोलेमेंट्स से संबंधित हैं।

सूक्ष्म तत्व

कोशिका के ऐसे घटक भी हैं जिनके बिना शरीर सामान्य रूप से कार्य नहीं कर सकता, लेकिन उनकी सामग्री हमेशा 0.01% से कम होती है। आइए निर्धारित करें कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं और सूक्ष्म तत्वों के समूह से संबंधित हैं।

कार्बनिक एवं अकार्बनिक पदार्थ

सूचीबद्ध तत्वों के अलावा, कोशिका की संरचना में अन्य कौन से रासायनिक तत्व शामिल हैं? शरीर में अधिकांश पदार्थों की संरचना का अध्ययन करके उत्तर पाया जा सकता है। उनमें से, कार्बनिक और अकार्बनिक मूल के अणुओं को प्रतिष्ठित किया जाता है, और इनमें से प्रत्येक समूह में तत्वों का एक निश्चित समूह होता है।

कार्बनिक पदार्थों के मुख्य वर्ग प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, वसा और कार्बोहाइड्रेट हैं। वे पूरी तरह से बुनियादी बायोजेनिक तत्वों से निर्मित होते हैं: अणु का कंकाल हमेशा कार्बन से बनता है, और हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन रेडिकल का हिस्सा होते हैं। जानवरों में, प्रमुख वर्ग प्रोटीन है, और पौधों में, पॉलीसेकेराइड।

अकार्बनिक पदार्थ सभी खनिज लवण और निश्चित रूप से पानी हैं। कोशिका में सभी अकार्बनिक पदार्थों में सबसे अधिक H2O है, जिसमें शेष पदार्थ घुले रहते हैं।

उपरोक्त सभी आपको यह निर्धारित करने में मदद करेंगे कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं, और शरीर में उनके कार्य अब आपके लिए एक रहस्य नहीं रहेंगे।

कोशिका न केवल सभी जीवित चीजों की एक संरचनात्मक इकाई है, जीवन का एक प्रकार का निर्माण खंड है, बल्कि एक छोटा जैव रासायनिक कारखाना भी है जिसमें एक सेकंड के हर अंश में विभिन्न परिवर्तन और प्रतिक्रियाएं होती हैं। इस प्रकार शरीर के जीवन और विकास के लिए आवश्यक संरचनात्मक घटक बनते हैं: कोशिका खनिज, पानी और कार्बनिक यौगिक। इसलिए, यह जानना बहुत महत्वपूर्ण है कि यदि उनमें से एक भी पर्याप्त नहीं है तो क्या होगा। नग्न आंखों के लिए अदृश्य, जीवित प्रणालियों के इन छोटे संरचनात्मक कणों के जीवन में विभिन्न यौगिक क्या भूमिका निभाते हैं? आइये इस मुद्दे को समझने की कोशिश करते हैं.

कोशिका पदार्थों का वर्गीकरण

सभी यौगिक जो कोशिका का द्रव्यमान बनाते हैं, इसके संरचनात्मक भाग बनाते हैं और इसके विकास, पोषण, श्वसन, प्लास्टिसिटी और सामान्य विकास के लिए जिम्मेदार होते हैं, उन्हें तीन बड़े समूहों में विभाजित किया जा सकता है। ये श्रेणियां हैं जैसे:

• जैविक;
• अकार्बनिक कोशिका पदार्थ (खनिज लवण);
• पानी।

अक्सर उत्तरार्द्ध को अकार्बनिक घटकों के दूसरे समूह के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। इन श्रेणियों के अलावा, हम उन श्रेणियों की पहचान कर सकते हैं जो इनके संयोजन से बनी हैं। ये वे धातुएँ हैं जो कार्बनिक यौगिकों के अणु का हिस्सा हैं (उदाहरण के लिए, लौह आयन युक्त हीमोग्लोबिन अणु प्रकृति में प्रोटीन है)।

कोशिका खनिज

यदि हम विशेष रूप से प्रत्येक जीवित जीव को बनाने वाले खनिज या अकार्बनिक यौगिकों के बारे में बात करते हैं, तो वे प्रकृति और मात्रात्मक सामग्री में भी भिन्न होते हैं। इसलिए, उनका अपना वर्गीकरण है।

सभी अकार्बनिक यौगिकों को तीन समूहों में विभाजित किया जा सकता है।

1. मैक्रोलेमेंट्स। जिनकी कोशिका के अंदर सामग्री अकार्बनिक पदार्थों के कुल द्रव्यमान का 0.02% से अधिक है। उदाहरण: कार्बन, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, मैग्नीशियम, कैल्शियम, पोटेशियम, क्लोरीन, सल्फर, फॉस्फोरस, सोडियम।
2. सूक्ष्म तत्व - 0.02% से कम। इनमें शामिल हैं: जस्ता, तांबा, क्रोमियम, सेलेनियम, कोबाल्ट, मैंगनीज, फ्लोरीन, निकल, वैनेडियम, आयोडीन, जर्मेनियम।
3. अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स - 0.0000001% से कम सामग्री। उदाहरण: सोना, सीज़ियम, प्लैटिनम, चांदी, पारा और कुछ अन्य।

आप विशेष रूप से ऐसे कई तत्वों पर प्रकाश डाल सकते हैं जो ऑर्गेनोजेनिक हैं, यानी वे कार्बनिक यौगिकों का आधार बनाते हैं जिनसे जीवित जीव का शरीर बनता है। ये ऐसे तत्व हैं:

• हाइड्रोजन;
• नाइट्रोजन;
• कार्बन;
• ऑक्सीजन.

वे प्रोटीन (जीवन का आधार), कार्बोहाइड्रेट, लिपिड और अन्य पदार्थों के अणुओं का निर्माण करते हैं। हालाँकि, खनिज शरीर के सामान्य कामकाज के लिए भी जिम्मेदार हैं। एक कोशिका की रासायनिक संरचना में आवर्त सारणी के दर्जनों तत्व शामिल होते हैं, जो सफल जीवन की कुंजी हैं। सभी परमाणुओं में से केवल 12 ही कोई भूमिका नहीं निभाते हैं, या यह नगण्य है और इसका अध्ययन नहीं किया गया है।

कुछ लवण विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं, जिनकी आपूर्ति प्रतिदिन भोजन के साथ शरीर को पर्याप्त मात्रा में की जानी चाहिए ताकि विभिन्न रोग विकसित न हों। पौधों के लिए, यह, उदाहरण के लिए, सोडियम है। मनुष्यों और जानवरों के लिए, यह कैल्शियम लवण, सोडियम और क्लोरीन के स्रोत के रूप में टेबल नमक, आदि है।

पानी

कोशिका के खनिज पदार्थ पानी के साथ मिलकर एक सामान्य समूह बनाते हैं, इसलिए इसके महत्व के बारे में कहना असंभव है। जीवित प्राणियों के शरीर में इसकी क्या भूमिका है? विशाल। लेख की शुरुआत में, हमने एक कोशिका की तुलना एक जैव रासायनिक कारखाने से की। अतः, प्रति सेकंड होने वाले पदार्थों के सभी परिवर्तन जलीय वातावरण में होते हैं। यह रासायनिक अंतःक्रिया, संश्लेषण और अपघटन प्रक्रियाओं के लिए एक सार्वभौमिक विलायक और माध्यम है।

इसके अलावा, पानी आंतरिक वातावरण का हिस्सा है:

• साइटोप्लाज्म;
• पौधों में कोशिका रस;
• जानवरों और मनुष्यों में रक्त;
• मूत्र;
• लार और अन्य जैविक तरल पदार्थ।

निर्जलीकरण का अर्थ है बिना किसी अपवाद के सभी जीवों की मृत्यु। जल विभिन्न प्रकार की वनस्पतियों और जीवों के लिए एक जीवंत वातावरण है। इसलिए, इसके महत्व को अधिक महत्व देना कठिन है; यह वास्तव में असीम रूप से महान है।

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स और उनका महत्व

कोशिका के खनिज उसके सामान्य कामकाज के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं। सबसे पहले, यह मैक्रोलेमेंट्स पर लागू होता है। उनमें से प्रत्येक की भूमिका का विस्तार से अध्ययन किया गया है और लंबे समय से स्थापित किया गया है। हमने पहले ही सूचीबद्ध कर लिया है कि कौन से परमाणु ऊपर मैक्रोलेमेंट्स का समूह बनाते हैं, इसलिए हम खुद को नहीं दोहराएंगे। आइए संक्षेप में मुख्य लोगों की भूमिका पर प्रकाश डालें।

1. कैल्शियम. इसके लवण शरीर को Ca 2+ आयनों की आपूर्ति के लिए आवश्यक हैं। आयन स्वयं रक्त को रोकने और जमा करने की प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं, सेल एक्सोसाइटोसिस प्रदान करते हैं, साथ ही हृदय समेत मांसपेशियों के संकुचन भी प्रदान करते हैं। अघुलनशील लवण जानवरों और मनुष्यों की मजबूत हड्डियों और दांतों का आधार हैं।
2. पोटेशियम और सोडियम. वे कोशिका की स्थिति को बनाए रखते हैं और हृदय के लिए सोडियम-पोटेशियम पंप बनाते हैं।
3. क्लोरीन - कोशिका की विद्युत तटस्थता सुनिश्चित करने में भाग लेता है।
4. फास्फोरस, सल्फर, नाइट्रोजन कई कार्बनिक यौगिकों के घटक हैं, और मांसपेशियों के कार्य और हड्डियों की संरचना में भी भाग लेते हैं।

निःसंदेह, यदि हम प्रत्येक तत्व पर अधिक विस्तार से विचार करें तो शरीर में इसकी अधिकता और कमी दोनों के बारे में बहुत कुछ कहा जा सकता है। आख़िरकार, दोनों ही हानिकारक हैं और विभिन्न प्रकार की बीमारियों को जन्म देते हैं।

सूक्ष्म तत्व

कोशिका में खनिजों की भूमिका, जो सूक्ष्म तत्वों के समूह से संबंधित हैं, भी महान हैं। इस तथ्य के बावजूद कि सेल में उनकी सामग्री बहुत छोटी है, उनके बिना यह लंबे समय तक सामान्य रूप से कार्य करने में सक्षम नहीं होगा। इस श्रेणी में ऊपर सूचीबद्ध सभी परमाणुओं में से सबसे महत्वपूर्ण हैं:

• जस्ता;
• ताँबा;
• सेलेनियम;
• फ्लोरीन;
• कोबाल्ट.

थायरॉइड फ़ंक्शन और हार्मोन उत्पादन को बनाए रखने के लिए सामान्य आयोडीन स्तर आवश्यक है। शरीर को दांतों के इनेमल को मजबूत करने के लिए और पौधों को पत्तियों की लोच और समृद्ध रंग बनाए रखने के लिए फ्लोराइड की आवश्यकता होती है।

जिंक और कॉपर कई एंजाइम और विटामिन में पाए जाने वाले तत्व हैं। वे संश्लेषण और प्लास्टिक विनिमय की प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भागीदार हैं।

सेलेनियम नियामक प्रक्रियाओं में एक सक्रिय भागीदार है और अंतःस्रावी तंत्र के कामकाज के लिए आवश्यक तत्व है। कोबाल्ट का दूसरा नाम है - विटामिन बी 12, और इस समूह के सभी यौगिक प्रतिरक्षा प्रणाली के लिए बेहद महत्वपूर्ण हैं।

इसलिए, कोशिका में खनिज पदार्थों के कार्य, जो सूक्ष्म तत्वों द्वारा निर्मित होते हैं, मैक्रोस्ट्रक्चर द्वारा किए गए कार्यों से कम नहीं होते हैं। इसलिए दोनों का सेवन पर्याप्त मात्रा में करना जरूरी है।

अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स

कोशिका के खनिज पदार्थ, जो अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स द्वारा बनते हैं, उपरोक्त जितनी महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाते हैं। हालाँकि, उनकी दीर्घकालिक कमी से स्वास्थ्य के लिए बहुत अप्रिय और कभी-कभी बहुत खतरनाक परिणाम हो सकते हैं।

उदाहरण के लिए, सेलेनियम भी इसी समूह से संबंधित है। इसकी दीर्घकालिक कमी कैंसर के ट्यूमर के विकास को भड़काती है। इसलिए इसे अपरिहार्य माना जाता है. लेकिन सोना और चांदी ऐसी धातुएं हैं जो बैक्टीरिया पर नकारात्मक प्रभाव डालती हैं, उन्हें नष्ट कर देती हैं। इसलिए, कोशिकाओं के अंदर वे एक जीवाणुनाशक भूमिका निभाते हैं।

हालाँकि, सामान्य तौर पर, यह कहा जाना चाहिए कि वैज्ञानिकों द्वारा अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स के कार्यों को अभी तक पूरी तरह से प्रकट नहीं किया गया है, और उनका महत्व अस्पष्ट बना हुआ है।

धातुएँ और कार्बनिक पदार्थ

कार्बनिक अणुओं में अनेक धातुएँ पाई जाती हैं। उदाहरण के लिए, मैग्नीशियम क्लोरोफिल का एक सहएंजाइम है, जो पौधों के प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक है। आयरन हीमोग्लोबिन अणु का हिस्सा है, जिसके बिना सांस लेना असंभव है। तांबा, जस्ता, मैंगनीज और अन्य एंजाइम, विटामिन और हार्मोन के अणुओं के भाग हैं।

जाहिर है, ये सभी यौगिक शरीर के लिए महत्वपूर्ण हैं। उन्हें पूरी तरह से खनिज के रूप में वर्गीकृत करना असंभव है, लेकिन फिर भी उन्हें आंशिक रूप से वर्गीकृत किया जाना चाहिए।

कोशिका खनिज और उनका महत्व: ग्रेड 5, तालिका

लेख के दौरान हमने जो कहा उसे संक्षेप में प्रस्तुत करने के लिए, हम एक सामान्य तालिका तैयार करेंगे जिसमें हम प्रतिबिंबित करेंगे कि कौन से खनिज यौगिक हैं और उनकी आवश्यकता क्यों है। इसका उपयोग स्कूली बच्चों को इस विषय को समझाते समय किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, पाँचवीं कक्षा में।

इस प्रकार, कोशिका के खनिज पदार्थ और उनका महत्व स्कूली बच्चे शिक्षा के मुख्य चरण के दौरान सीखेंगे।

खनिज यौगिकों की कमी के परिणाम

जब हम कोशिका में खनिजों की भूमिका के महत्व के बारे में बात करते हैं, तो हमें ऐसे उदाहरण देने चाहिए जो इस तथ्य को साबित करते हों।

आइए कुछ बीमारियों की सूची बनाएं जो लेख के दौरान पहचाने गए किसी भी यौगिक की कमी या अधिकता से विकसित होती हैं।

1. उच्च रक्तचाप.
2. इस्केमिया, हृदय विफलता।
3. गण्डमाला और थायरॉयड ग्रंथि के अन्य रोग (ग्रेव्स रोग और अन्य)।
4. एनीमिया.
5. अनुचित वृद्धि और विकास.
6. कैंसरयुक्त ट्यूमर.
7. फ्लोरोसिस और क्षय।
8. रक्त रोग.
9. मांसपेशियों और तंत्रिका तंत्र का विकार.
10. अपच।

बेशक, यह पूरी सूची नहीं है। इसलिए, यह सावधानीपूर्वक सुनिश्चित करना आवश्यक है कि दैनिक आहार सही और संतुलित हो।

इनमें पानी और खनिज लवण शामिल हैं।

पानीकोशिका में जीवन प्रक्रियाओं के कार्यान्वयन के लिए आवश्यक है। इसकी सामग्री कोशिका द्रव्यमान का 70-80% है। जल के मुख्य कार्य:

एक सार्वभौमिक विलायक है;

वह वातावरण है जिसमें जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएँ होती हैं;

कोशिका के शारीरिक गुणों (लोच, आयतन) को निर्धारित करता है;

रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है;

उच्च ताप क्षमता और तापीय चालकता के कारण शरीर का तापीय संतुलन बनाए रखता है;

पदार्थों के परिवहन का मुख्य साधन है।

खनिज लवणकोशिका में आयनों के रूप में मौजूद: धनायन K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+; आयन - सीएल -, एचसीओ 3 -, एच 2 पीओ 4 -।

3. कोशिका के कार्बनिक पदार्थ।

कोशिका के कार्बनिक यौगिक कई दोहराए जाने वाले तत्वों (मोनोमर्स) से बने होते हैं और बड़े अणु - पॉलिमर होते हैं। इनमें प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट और न्यूक्लिक एसिड शामिल हैं। कोशिका में उनकी सामग्री: प्रोटीन -10-20%; वसा - 1-5%; कार्बोहाइड्रेट - 0.2-2.0%; न्यूक्लिक एसिड - 1-2%; कम आणविक भार वाले कार्बनिक पदार्थ - 0.1-0.5%।

गिलहरी – उच्च आणविक भार (हाई मॉलिक्यूलर वेट) कार्बनिक पदार्थ। इनके अणु की संरचनात्मक इकाई अमीनो एसिड है। प्रोटीन के निर्माण में 20 अमीनो एसिड भाग लेते हैं। प्रत्येक प्रोटीन के अणु में इस प्रोटीन की विशेषता के क्रम में केवल कुछ अमीनो एसिड होते हैं। अमीनो एसिड का निम्नलिखित सूत्र है:

एच 2 एन - सीएच - कूह

अमीनो एसिड की संरचना में एनएच 2 शामिल है - मूल गुणों वाला एक अमीनो समूह; COOH - अम्लीय गुणों वाला कार्बोक्सिल समूह; रेडिकल जो अमीनो एसिड को एक दूसरे से अलग करते हैं।

प्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक और चतुर्धातुक प्रोटीन संरचनाएँ होती हैं। पेप्टाइड बांड द्वारा एक दूसरे से जुड़े अमीनो एसिड इसकी प्राथमिक संरचना निर्धारित करते हैं। प्राथमिक संरचना के प्रोटीन हाइड्रोजन बांड का उपयोग करके एक हेलिक्स में जुड़े होते हैं और एक माध्यमिक संरचना बनाते हैं। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं, एक निश्चित तरीके से एक कॉम्पैक्ट संरचना में मुड़कर, एक ग्लोब्यूल (गेंद) बनाती हैं - प्रोटीन की तृतीयक संरचना। अधिकांश प्रोटीनों में तृतीयक संरचना होती है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अमीनो एसिड केवल ग्लोब्यूल की सतह पर सक्रिय होते हैं। गोलाकार संरचना वाले प्रोटीन मिलकर एक चतुर्धातुक संरचना बनाते हैं (उदाहरण के लिए, हीमोग्लोबिन)। उच्च तापमान, एसिड और अन्य कारकों के संपर्क में आने पर जटिल प्रोटीन अणु नष्ट हो जाते हैं - प्रोटीन विकृतीकरण. जब स्थितियों में सुधार होता है, तो एक विकृत प्रोटीन अपनी संरचना को बहाल करने में सक्षम होता है यदि इसकी प्राथमिक संरचना नष्ट नहीं होती है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है पुनरुद्धार.

प्रोटीन प्रजाति विशिष्ट होते हैं: प्रत्येक पशु प्रजाति की विशेषता विशिष्ट प्रोटीन के एक सेट से होती है।

सरल और जटिल प्रोटीन होते हैं। सरल में केवल अमीनो एसिड होते हैं (उदाहरण के लिए, एल्ब्यूमिन, ग्लोब्युलिन, फाइब्रिनोजेन, मायोसिन, आदि)। जटिल प्रोटीन में, अमीनो एसिड के अलावा, अन्य कार्बनिक यौगिक भी शामिल होते हैं, उदाहरण के लिए, वसा और कार्बोहाइड्रेट (लिपोप्रोटीन, ग्लाइकोप्रोटीन, आदि)।

प्रोटीन निम्नलिखित कार्य करते हैं:

एंजाइमेटिक (उदाहरण के लिए, एंजाइम एमाइलेज कार्बोहाइड्रेट को तोड़ता है);

संरचनात्मक (उदाहरण के लिए, वे झिल्लियों और अन्य कोशिकांगों का हिस्सा हैं);

रिसेप्टर (उदाहरण के लिए, प्रोटीन रोडोप्सिन बेहतर दृष्टि को बढ़ावा देता है);

परिवहन (उदाहरण के लिए, हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन या कार्बन डाइऑक्साइड ले जाता है);

सुरक्षात्मक (उदाहरण के लिए, इम्युनोग्लोबुलिन प्रोटीन प्रतिरक्षा के निर्माण में शामिल होते हैं);

मोटर (उदाहरण के लिए, एक्टिन और मायोसिन मांसपेशी फाइबर के संकुचन में शामिल होते हैं);

हार्मोनल (उदाहरण के लिए, इंसुलिन ग्लूकोज को ग्लाइकोजन में परिवर्तित करता है);

ऊर्जा (जब 1 ग्राम प्रोटीन टूटता है, तो 4.2 किलो कैलोरी ऊर्जा निकलती है)।

वसा (लिपिड) - ट्राइहाइड्रिक अल्कोहल ग्लिसरॉल और उच्च आणविक भार फैटी एसिड के यौगिक। वसा का रासायनिक सूत्र:

सीएच 2 -ओ-सी(ओ)-आर¹

सीएच 2 -ओ-सी(ओ)-आर³, जहां रेडिकल भिन्न हो सकते हैं।

कोशिका में लिपिड के कार्य:

संरचनात्मक (कोशिका झिल्ली के निर्माण में भाग लें);

ऊर्जा (जब शरीर में 1 ग्राम वसा टूटती है, तो 9.2 किलो कैलोरी ऊर्जा निकलती है);

सुरक्षात्मक (गर्मी के नुकसान, यांत्रिक क्षति से बचाता है);

वसा अंतर्जात पानी का एक स्रोत है (10 ग्राम वसा के ऑक्सीकरण के साथ, 11 ग्राम पानी निकलता है);

चयापचय का विनियमन.

कार्बोहाइड्रेट - उनके अणु को सामान्य सूत्र C n (H 2 O) n - कार्बन और पानी द्वारा दर्शाया जा सकता है।

कार्बोहाइड्रेट को तीन समूहों में विभाजित किया गया है: मोनोसेकेराइड (एक चीनी अणु - ग्लूकोज, फ्रुक्टोज, आदि), ऑलिगोसेकेराइड (2 से 10 मोनोसैकेराइड अवशेष शामिल हैं: सुक्रोज, लैक्टोज) और पॉलीसेकेराइड (उच्च आणविक भार यौगिक - ग्लाइकोजन, स्टार्च, आदि)। ).

कार्बोहाइड्रेट के कार्य:

विभिन्न कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के लिए शुरुआती तत्वों के रूप में कार्य करें, उदाहरण के लिए, प्रकाश संश्लेषण के दौरान - ग्लूकोज;

शरीर के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत; ऑक्सीजन का उपयोग करके उनके अपघटन के दौरान, वसा के ऑक्सीकरण की तुलना में अधिक ऊर्जा निकलती है;

सुरक्षात्मक (उदाहरण के लिए, विभिन्न ग्रंथियों द्वारा स्रावित बलगम में बहुत सारे कार्बोहाइड्रेट होते हैं; यह खोखले अंगों (ब्रोन्कियल ट्यूब, पेट, आंतों) की दीवारों को यांत्रिक क्षति से बचाता है; इसमें एंटीसेप्टिक गुण होते हैं);

संरचनात्मक और सहायक कार्य: प्लाज्मा झिल्ली का हिस्सा।

न्यूक्लिक एसिड फॉस्फोरस युक्त बायोपॉलिमर हैं। इसमे शामिल है डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए)और राइबोन्यूक्लिक (आरएनए) एसिड.

डीएनए -सबसे बड़े बायोपॉलिमर, उनका मोनोमर है न्यूक्लियोटाइड. इसमें तीन पदार्थों के अवशेष होते हैं: एक नाइट्रोजनस बेस, कार्बोहाइड्रेट डीऑक्सीराइबोज और फॉस्फोरिक एसिड। डीएनए अणु के निर्माण में 4 ज्ञात न्यूक्लियोटाइड शामिल होते हैं। दो नाइट्रोजनस आधार पाइरीमिडीन के व्युत्पन्न हैं - थाइमिन और साइटोसिन। एडेनिन और गुआनिन को प्यूरीन डेरिवेटिव के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

जे. वाटसन और एफ. क्रिक (1953) द्वारा प्रस्तावित डीएनए मॉडल के अनुसार, डीएनए अणु में एक दूसरे के चारों ओर सर्पिल रूप से घूमती हुई दो किस्में होती हैं।

एक अणु के दो स्ट्रैंड उनके बीच होने वाले हाइड्रोजन बांड द्वारा एक साथ बंधे होते हैं। पूरकनाइट्रोजनी आधार. एडेनिन थाइमिन का पूरक है, और गुआनिन साइटोसिन का पूरक है। कोशिकाओं में डीएनए केन्द्रक में स्थित होता है, जहां यह प्रोटीन के साथ मिलकर बनता है गुणसूत्रों. डीएनए माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड में भी पाया जाता है, जहां उनके अणु एक रिंग में व्यवस्थित होते हैं। मुख्य डीएनए कार्य- न्यूक्लियोटाइड्स के अनुक्रम में निहित वंशानुगत जानकारी का भंडारण जो इसके अणु का निर्माण करता है, और इस जानकारी को बेटी कोशिकाओं तक पहुंचाता है।

रीबोन्यूक्लीक एसिडसिंगल स्ट्रैंडेड। आरएनए न्यूक्लियोटाइड में नाइट्रोजनस बेस (एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिन या यूरैसिल), कार्बोहाइड्रेट राइबोज और फॉस्फोरिक एसिड अवशेष में से एक होता है।

आरएनए कई प्रकार के होते हैं.

राइबोसोमल आरएनए(आर-आरएनए) प्रोटीन के साथ संयोजन में राइबोसोम का हिस्सा है। राइबोसोम प्रोटीन संश्लेषण करते हैं। मैसेंजर आरएनए(आई-आरएनए) नाभिक से साइटोप्लाज्म तक प्रोटीन संश्लेषण के बारे में जानकारी पहुंचाता है। आरएनए स्थानांतरण(टीआरएनए) साइटोप्लाज्म में स्थित है; कुछ अमीनो एसिड को अपने साथ जोड़ता है और उन्हें प्रोटीन संश्लेषण की साइट राइबोसोम तक पहुंचाता है।

आरएनए न्यूक्लियोलस, साइटोप्लाज्म, राइबोसोम, माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड में पाया जाता है। प्रकृति में आरएनए का एक और प्रकार है - वायरल। कुछ वायरस में यह वंशानुगत जानकारी को संग्रहीत और प्रसारित करने का कार्य करता है। अन्य वायरस में, यह कार्य वायरल डीएनए द्वारा किया जाता है।

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) एक विशेष न्यूक्लियोटाइड है जो नाइट्रोजनस बेस एडेनिन, कार्बोहाइड्रेट राइबोस और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों द्वारा बनता है।

एटीपी कोशिका में होने वाली जैविक प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक ऊर्जा का एक सार्वभौमिक स्रोत है। एटीपी अणु बहुत अस्थिर है और एक या दो फॉस्फेट अणुओं को विभाजित करने में सक्षम है, जिससे बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। यह ऊर्जा कोशिका के सभी महत्वपूर्ण कार्यों को सुनिश्चित करने के लिए खर्च की जाती है - जैवसंश्लेषण, गति, विद्युत आवेग का उत्पादन, आदि। एटीपी अणु में बंधन को मैक्रोर्जिक कहा जाता है। एटीपी अणु से फॉस्फेट के टूटने के साथ 40 kJ ऊर्जा निकलती है। एटीपी संश्लेषण माइटोकॉन्ड्रिया में होता है।

मैक्रोलेमेंट्स के बीच एक अलग समूह शामिल है ऑर्गेनोजेनिक तत्व(O, C, H, N), जो सभी कार्बनिक पदार्थों के अणु बनाते हैं।

मैक्रोलेमेंट्स, कोशिका में उनकी भूमिका।ऑर्गेनोजेनिक तत्व -ऑक्सीजन, कार्बन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन कोशिका की रासायनिक सामग्री का ≈98% बनाते हैं। वे आसानी से दो इलेक्ट्रॉनों (प्रत्येक परमाणु से एक) को साझा करके सहसंयोजक बंधन बनाते हैं और इस तरह कोशिका में विभिन्न प्रकार के कार्बनिक पदार्थ बनाते हैं।

पशु और मानव कोशिकाओं में अन्य मैक्रोलेमेंट्स (पोटेशियम, सोडियम, मैग्नीशियम, कैल्शियम, क्लोरीन, लौह) भी महत्वपूर्ण हैं, जो लगभग 1.9% हैं।

इस प्रकार, पोटेशियम और सोडियम आयन कोशिका में आसमाटिक दबाव को नियंत्रित करते हैं, हृदय गतिविधि की सामान्य लय, तंत्रिका आवेग की घटना और संचालन निर्धारित करते हैं। कैल्शियम आयन रक्त के थक्के जमने और मांसपेशी फाइबर संकुचन में भाग लेते हैं। अघुलनशील कैल्शियम लवण हड्डियों और दांतों के निर्माण में भाग लेते हैं।

मैग्नीशियम आयन राइबोसोम और माइटोकॉन्ड्रिया के कामकाज में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। आयरन हीमोग्लोबिन का हिस्सा है।

सूक्ष्म तत्व, कोशिका में उनकी भूमिका।सूक्ष्म और अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स की जैविक भूमिका उनके प्रतिशत से नहीं, बल्कि इस तथ्य से निर्धारित होती है कि वे एंजाइम, विटामिन और हार्मोन का हिस्सा हैं। उदाहरण के लिए, कोबाल्ट विटामिन बी12 का हिस्सा है, आयोडीन हार्मोन थायरोक्सिन का हिस्सा है, कॉपर एंजाइम का हिस्सा है जो रेडॉक्स प्रक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है।

अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स, कोशिका में उनकी भूमिका।उनकी सांद्रता 0.000001% से अधिक नहीं है। ये निम्नलिखित तत्व हैं: सोना, चांदी, सीसा, यूरेनियम, सेलेनियम, सीज़ियम, बेरिलियम, रेडियम, आदि। कई रासायनिक तत्वों की शारीरिक भूमिका अभी तक स्थापित नहीं हुई है, लेकिन वे शरीर के सामान्य कामकाज के लिए आवश्यक हैं। उदाहरण के लिए, अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट सेलेनियम की कमी से कैंसर का विकास होता है।

जीवित जीवों की कोशिकाओं में निहित मुख्य रासायनिक तत्वों के जैविक महत्व के बारे में सारांशित जानकारी तालिका 4.1 में प्रस्तुत की गई है।

जब किसी निश्चित क्षेत्र की मिट्टी में किसी महत्वपूर्ण रासायनिक तत्व की कमी हो जाती है, जिसके कारण स्थानीय निवासियों के शरीर में इसकी कमी हो जाती है, तथाकथित स्थानिक रोग.

सभी रासायनिक तत्व कोशिका में आयनों के रूप में निहित होते हैं या रासायनिक पदार्थों का हिस्सा होते हैं।

मेज़ 4.1. कोशिका के मूल रासायनिक तत्व और जीवों के जीवन और गतिविधि के लिए उनका महत्व

कोशिका रसायन