İnorganik maddelerin hücre tablosundaki görevleri. Hücrenin ana kimyasal elementleri ve organizmaların yaşamı için önemi

D. I. Mendeleev'in Periyodik Tablosunun yaklaşık 70 kimyasal elementi hücrede bulunur, ancak bu elementlerin içeriği, organik dünyanın birliğini kanıtlayan çevredeki konsantrasyonlarından önemli ölçüde farklıdır.

Hücrede bulunan kimyasal elementler üç büyük gruba ayrılır: makro elementler, mezo elementler (oligo elementler) ve mikro elementler.

Makro besinlerin içeriği, hücre kütlesinin yaklaşık %98'i kadardır. Bunlar, ana organik maddelerin bir parçası olan karbon, oksijen, hidrojen ve nitrojeni içerir. Mezoelementler, birlikte hücre kütlesinin yaklaşık %1,9'unu oluşturan kükürt, fosfor, potasyum, kalsiyum, sodyum, demir, magnezyum, klordur. Kükürt ve fosfor en önemli organik bileşiklerin bileşenleridir. Hücredeki konsantrasyonu yaklaşık% 0,1 olan kimyasal elementler mikro elementlerdir. Bunlar çinko, iyot, bakır, manganez, flor, kobalt vb.

Hücrenin maddeleri inorganik ve organik olarak ayrılır. İnorganik maddeler su ve mineral tuzları içerir.

Hücredeki su, fizikokimyasal özelliklerinden dolayı bir çözücü, reaksiyonlar için bir ortam, bir başlangıç ​​maddesi ve bir kimyasal reaksiyon ürünüdür, taşıma ve ısı düzenleyici işlevleri yerine getirir, hücreye esneklik verir ve bitki hücresine bu desteği sağlar.

Hücredeki mineral tuzlar çözünmüş veya çözünmemiş halde olabilir. Çözünür tuzlar iyonlarına ayrışır. En önemli katyonlar, maddelerin zar boyunca transferini kolaylaştıran ve bir sinir uyarısının oluşmasına ve iletilmesine katılan potasyum ve sodyumdur; kas liflerinin kasılması ve kanın pıhtılaşması süreçlerinde yer alan kalsiyum, klorofilin bir parçası olan magnezyum ve hemoglobin dahil bir dizi proteinin parçası olan demir. Çinko, pankreas hormonu - insülin molekülünün bir parçasıdır, fotosentez ve solunum işlemleri için bakır gereklidir. En önemli anyonlar, ATP ve nükleik asitlerin bir parçası olan fosfat anyonu ve ortamın pH'ındaki dalgalanmaları yumuşatan karbonik asit kalıntısıdır. Kalsiyum ve fosfor eksikliği raşitizme, demir eksikliği anemiye yol açar.

Hücrenin organik maddeleri karbonhidratlar, lipitler, proteinler, nükleik asitler, ATP, vitaminler ve hormonlar ile temsil edilir.

Karbonhidratlar temel olarak üç kimyasal elementten oluşur: karbon, oksijen ve hidrojen. Genel formülleri Cm(H20)n'dir. Basit ve karmaşık karbonhidratları ayırt eder. Basit karbonhidratlar (monosakkaritler) tek bir şeker molekülü içerir. Karbon atomlarının sayısına göre sınıflandırılırlar, örneğin pentozlar (C5) ve heksozlar (C6). Pentozlar arasında riboz ve deoksiriboz bulunur. Riboz, RNA ve ATP'nin bir bileşenidir. Deoksiriboz, DNA'nın bir bileşenidir. Heksozlar glikoz, fruktoz, galaktoz vb. Hücredeki metabolizmada aktif rol alırlar ve karmaşık karbonhidratların - oligosakkaritlerin ve polisakkaritlerin bir parçasıdırlar. Oligosakkaritler (disakkaritler), sükroz (glikoz + fruktoz), laktoz veya süt şekeri (glikoz + galaktoz) vb. içerir.

Polisakkarit örnekleri nişasta, glikojen, selüloz ve kitindir. Karbonhidratlar hücre plastiği (yapı), enerji (1 g karbonhidratın parçalanmasının enerji değeri 17.6 kJ'dir), depolama ve destek fonksiyonlarını yerine getirir. Karbonhidratlar ayrıca karmaşık lipitlerin ve proteinlerin bir parçası olabilir.

Lipitler bir grup hidrofobik maddedir. Bunlar arasında yağlar, balmumu steroidleri, fosfolipitler vb.

Yağ molekülünün yapısı

Yağ, trihidrik alkol gliserol ve daha yüksek organik (yağlı) asitlerin bir esteridir. Bir yağ molekülünde, hidrofilik bir kısım ayırt edilebilir - "kafa" (gliserol kalıntısı) ve hidrofobik kısım - "kuyruklar" (yağ asidi kalıntıları), bu nedenle suda, yağ molekülü kesin olarak tanımlanmış bir şekilde yönlendirilir: hidrofilik kısım suya yöneliktir ve hidrofobik kısım ondan uzaktadır.

Lipidler hücre plastiği (yapısı), enerji (1 g yağın parçalanmasının enerji değeri 38,9 kJ'dir), depolama, koruyucu (amortisman) ve düzenleyici (steroid hormonları) işlevleri yerine getirir.

Proteinler, monomerleri amino asitler olan biyopolimerlerdir. Amino asitler bir amino grubu, bir karboksil grubu ve bir radikal içerir. Amino asitler sadece radikallerde farklılık gösterir. Proteinler 20 esansiyel amino asit içerir. Amino asitler peptit bağı oluşturmak için birbirine bağlanır. 20'den fazla amino asitten oluşan bir zincire polipeptit veya protein denir. Proteinler dört temel yapı oluşturur: birincil, ikincil, üçüncül ve dördüncül.

Birincil yapı, bir peptit bağı ile bağlanan bir amino asit dizisidir.

İkincil yapı, sarmalın veya kıvrımların farklı dönüşlerindeki peptit gruplarının oksijen ve hidrojen atomları arasındaki hidrojen bağlarıyla bir arada tutulan bir sarmal veya katlanmış yapıdır. Üçüncül yapı (globül) hidrofobik, hidrojen, disülfid ve diğer bağlarla tutulur.

Bir proteinin üçüncül yapısı

Üçüncül yapı, kas miyoglobini gibi çoğu vücut proteininin karakteristiğidir.

Proteinin dördüncül yapısı.

Kuaterner yapı en karmaşık olanıdır ve temel olarak tersiyerdeki ile aynı bağlarla bağlanan birkaç polipeptit zincirinden oluşur. Kuaterner yapı hemoglobin, klorofil vb. için karakteristiktir.

Proteinler basit veya karmaşık olabilir. Basit proteinler sadece amino asitlerden oluşurken, kompleks proteinler (lipoproteinler, kromoproteinler, glikoproteinler, nükleoproteinler vb.) protein ve protein olmayan kısımlar içerir. Örneğin, globin proteininin dört polipeptit zincirine ek olarak, hemoglobin, merkezinde hemoglobine kırmızı bir renk veren bir demir iyonu bulunan protein olmayan bir kısım - heme içerir.

Proteinlerin fonksiyonel aktivitesi çevresel koşullara bağlıdır. Bir protein molekülünün yapısının primere kadar kaybolmasına denatürasyon denir. İkincil ve daha yüksek yapıları restore etmenin tersi süreci, renatürasyondur. Bir protein molekülünün tamamen yok olmasına yıkım denir.

Proteinler hücrede bir dizi işlevi yerine getirir: plastik (yapı), katalitik (enzimatik), enerji (1 g proteini parçalamanın enerji değeri 17.6 kJ'dir), sinyal (reseptör), kasılma (motor), taşıma, koruyucu, düzenleyici, depolama.

Nükleik asitler, monomerleri nükleotit olan biyopolimerlerdir. Bir nükleotit, bir azotlu baz, bir pentoz şeker kalıntısı ve bir fosforik asit kalıntısından oluşur. İki tür nükleik asit vardır: ribonükleik (RNA) ve deoksiribonükleik (DNA).

DNA dört tip nükleotit içerir: adenin (A), timin (T), guanin (G) ve sitozin (C). Bu nükleotitler, şeker deoksiriboz içerir. DNA için, Chargaff'ın kuralları belirlenmiştir:

1) DNA'daki adenil nükleotitlerin sayısı timidilin sayısına eşittir (A = T);

2) DNA'daki guanil nükleotitlerin sayısı, sitidil sayısına eşittir (G = C);

3) adenil ve guanil nükleotidlerinin toplamı timidil ve sitidil toplamına eşittir (A + G = T + C).

DNA'nın yapısı F. Crick ve D. Watson tarafından keşfedildi (1962'de Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü). DNA molekülü çift sarmallı bir sarmaldır. Nükleotitler, fosforik asit kalıntıları yoluyla birbirine bağlanır ve bir fosfodiester bağı oluştururken, azotlu bazlar içe doğru yönlendirilir. Zincirdeki nükleotitler arasındaki mesafe 0,34 nm'dir.

Farklı zincirlerin nükleotitleri, tamamlayıcılık ilkesine göre hidrojen bağları ile birbirine bağlanır: adenin timine iki hidrojen bağı (A \u003d T) ve guanin sitozin ile üç (G \u003d C) ile bağlanır.

Nükleotidin yapısı

DNA'nın en önemli özelliği, kendini kopyalama (self-doubling) yeteneğidir. DNA'nın ana işlevi, kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesidir.

Çekirdek, mitokondri ve plastidlerde yoğunlaşmıştır.

RNA'nın bileşimi ayrıca dört nükleotit içerir: adenin (A), ura-cil (U), guanin (G) ve sitozin (C). İçerisindeki şeker-pentoz kalıntısı riboz ile temsil edilir. RNA çoğunlukla tek sarmallı moleküllerdir. Üç tür RNA vardır: haberci (i-RNA), taşıma (t-RNA) ve ribozomal (r-RNA).

tRNA yapısı

Hepsi, DNA'dan mRNA'ya yeniden yazılan kalıtsal bilgiyi gerçekleştirme sürecinde aktif rol alır ve ikinci protein sentezi zaten gerçekleştirilir, tRNA, protein sentezi sürecinde amino asitleri ribozomlara getirir, rRNA bir parçasıdır ribozomların kendileri.

>> Kimya: Canlı organizmaların hücrelerinde bulunan kimyasal elementler

Tüm canlı organizmaların (insanlar, hayvanlar, bitkiler) hücrelerini oluşturan maddelerin bileşiminde 70'den fazla element bulunmuştur. Bu elementler genellikle iki gruba ayrılır: makro elementler ve mikro elementler.

Makrobesinler hücrelerde büyük miktarlarda bulunur. Her şeyden önce, bunlar karbon, oksijen, nitrojen ve hidrojendir. Toplamda, hücrenin toplam içeriğinin neredeyse %98'ini oluştururlar. Bu elementlere ek olarak, makrobesinler ayrıca magnezyum, potasyum, kalsiyum, sodyum, fosfor, kükürt ve klor içerir. Toplam içerikleri %1.9'dur. Böylece, diğer kimyasal elementlerin payı yaklaşık% 0,1'dir. Bunlar mikro besinlerdir. Bunlar arasında demir, çinko, manganez, bor, bakır, iyot, kobalt, brom, flor, alüminyum vb.

Memelilerin sütünde 23 iz element bulundu: lityum, rubidyum, bakır, gümüş, baryum, stronsiyum, titanyum, arsenik, vanadyum, krom, molibden, iyot, flor, manganez, demir, kobalt, nikel vb.

Memelilerin kanının bileşimi 24 mikro element ve insan beyninin bileşimi - 18 mikro element içerir.

Gördüğünüz gibi hücrede sadece canlı doğanın özelliği olan özel elementler yoktur, yani atomik düzeyde canlı ve cansız doğa arasında hiçbir fark yoktur. Bu farklılıklar yalnızca karmaşık maddeler düzeyinde - moleküler düzeyde bulunur. Bu nedenle, canlı organizmaların hücreleri inorganik maddelerle (su ve mineral tuzları) birlikte yalnızca kendilerine özgü maddeler içerir - organik maddeler (proteinler, yağlar, karbonhidratlar, nükleik asitler, vitaminler, hormonlar, vb.). Bu maddeler esas olarak karbon, hidrojen, oksijen ve nitrojenden, yani makro elementlerden yapılır. İz elementler bu maddelerde küçük miktarlarda bulunur, ancak organizmaların normal yaşamındaki rolleri çok büyüktür. Örneğin, bor, manganez, çinko, kobalt bileşikleri, bireysel tarım bitkilerinin verimini önemli ölçüde arttırır ve çeşitli hastalıklara karşı dirençlerini arttırır.

İnsan ve hayvanlar normal yaşamları için ihtiyaç duydukları eser elementleri beslendikleri bitkilerden alırlar. Yiyeceklerde yeterli manganez yoksa, büyüme geriliği, ergenliğin başlangıcında yavaşlama ve iskelet oluşumu sırasında metabolik bozukluklar mümkündür. Hayvanların günlük diyetine bir miligram manganez tuzunun fraksiyonlarının eklenmesi bu hastalıkları ortadan kaldırır.

Kobalt, hematopoietik organların çalışmasından sorumlu olan B12 vitamininin bir parçasıdır. Yiyeceklerdeki kobalt eksikliği genellikle vücudun tükenmesine ve hatta ölüme yol açan ciddi bir hastalığa neden olur.

Eser elementlerin insanlar için önemi ilk olarak endemik guatr gibi yiyecek ve sudaki iyot eksikliğinden kaynaklanan bir hastalık çalışmasında ortaya çıktı. İyot içeren tuzun alınması iyileşmeyi sağlarken, besinlere az miktarda eklenmesi hastalığı önler. Bu amaçla,% 0.001-0.01 potasyum iyodür ilave edilen iyotlu sofra tuzu yapılır.

Çoğu biyolojik enzim katalizörünün bileşimi çinko, molibden ve diğer bazı metalleri içerir. Canlı organizmaların hücrelerinde çok küçük miktarlarda bulunan bu elementler, en ince biyokimyasal mekanizmaların normal çalışmasını sağlar ve yaşam süreçlerinin gerçek düzenleyicileridir.

Birçok eser element vitaminlerde bulunur - vücuda küçük dozlarda gıda ile giren ve vücudun metabolizması ve genel yaşamsal aktivitesi üzerinde büyük etkisi olan çeşitli kimyasal yapıdaki organik maddeler. Biyolojik etkilerinde enzimlere yakındırlar, ancak enzimler vücut hücreleri tarafından oluşturulur ve vitaminler genellikle yiyeceklerden gelir. Bitkiler vitamin kaynağı olarak hizmet eder: turunçgiller, kuşburnu, maydanoz, soğan, sarımsak ve diğerleri. Bazı vitaminler - A, B1, B2, K - sentetik olarak elde edilir. Vitaminler isimlerini iki kelimeden almıştır: vita - yaşam ve amin - nitrojen içeren.

İz elementler ayrıca insan ve hayvan organlarının organlarının ve sistemlerinin işleyişini düzenleyen biyolojik olarak aktif maddeler olan hormonların bir parçasıdır. İsimlerini Yunanca harmao kelimesinden alıyorlar - ben kazanırım. Hormonlar endokrin bezleri tarafından üretilir ve onları vücutta taşıyan kana girer. Bazı hormonlar sentetik olarak elde edilir.

1. Makro elementler ve mikro elementler.

2. Eser elementlerin bitki, hayvan ve insan yaşamındaki rolü.

3. Organik maddeler: proteinler, yağlar, karbonhidratlar.

4. Enzimler.

5. Vitaminler.

6. Hormonlar.

Canlı ve cansız doğa arasındaki fark, bir kimyasal elementin varoluş biçimlerinin hangi seviyesinde başlar?

Bireysel makrobesinler neden biyojenik olarak da adlandırılır? Onları Listele.

Tüm canlı organizmalar oluşur hücreler. İnsan vücudunda da var hücresel yapı, büyümesi, üremesi ve gelişmesi mümkün olduğu için.

İnsan vücudu, gerçekleştirilen işleve bağlı olarak farklı şekil ve boyutlarda çok sayıda hücreden oluşur. Çalışarak hücrelerin yapısı ve işlevi nişanlı sitoloji.

Her hücre, maddelerin seçici geçirgenliğini sağlayan birkaç molekül katmanından oluşan bir zarla kaplıdır. Hücredeki zarın altında viskoz yarı sıvı bir madde bulunur - organelleri olan sitoplazma.

Mitokondri- hücrenin enerji istasyonları, ribozomlar - protein oluşum yeri, maddelerin taşınması işlevini yerine getiren endoplazmik retikulum, çekirdek - kalıtsal bilgilerin depolandığı yer, çekirdeğin içinde - nükleolus. Ribonükleik asit üretir. Çekirdeğin yanında hücre bölünmesi için gerekli olan hücre merkezi bulunur.

insan hücreleri organik ve inorganik maddelerden oluşur.

inorganik maddeler:
Su - hücrenin kütlesinin% 80'ini oluşturur, maddeleri çözer, kimyasal reaksiyonlara katılır;
İyon formundaki mineral tuzlar, suyun hücreler ve hücreler arası madde arasında dağılımında rol oynar. Hayati organik maddelerin sentezi için gereklidirler.
organik madde:
Proteinler, hücrenin temel maddeleri, doğada bulunan en karmaşık maddelerdir. Proteinler, zarların, çekirdeklerin, organellerin bir parçasıdır, hücrede yapısal bir işlev görür. Enzimler - proteinler, reaksiyon hızlandırıcılar;
Yağlar - bir enerji işlevi gerçekleştirirler, zarların bir parçasıdırlar;
Karbonhidratlar - ayrıca parçalandıklarında büyük miktarda enerji oluştururlar, suda yüksek oranda çözünürler ve bu nedenle bölündüklerinde enerji çok hızlı üretilir.
Nükleik asitler - DNA ve RNA, ebeveynlerden yavrulara hücre proteinlerinin bileşimi hakkında kalıtsal bilgileri belirler, depolar ve iletirler.
İnsan vücudunun hücreleri bir dizi hayati özelliğe sahiptir ve belirli işlevleri yerine getirir:

AT hücreler metabolize edilir, organik bileşiklerin sentezi ve ayrışması ile birlikte; metabolizmaya enerji dönüşümü eşlik eder;
Bir hücrede maddeler oluştuğunda, büyür, hücrelerin büyümesi sayılarındaki artışla ilişkilidir, bu, bölünerek üreme ile ilişkilidir;
Canlı hücreler uyarılabilir;
Hücrenin karakteristik özelliklerinden biri harekettir.
İnsan vücudunun hücresi Aşağıdaki hayati özellikler doğaldır: metabolizma, büyüme, üreme ve uyarılabilirlik. Bu işlevlere dayanarak, tüm organizmanın işleyişi gerçekleştirilir.

Hücrenin kimyasal bileşimi.

Yaşayan doğanın temel özellikleri ve organizasyon seviyeleri

Canlı sistemlerin organizasyon seviyeleri, yaşamın yapısal organizasyonunun itaatini, hiyerarşisini yansıtır:

Moleküler genetik - bireysel biyopolimerler (DNA, RNA, proteinler);

Hücresel - kendi kendini üreyen temel bir yaşam birimi (prokaryotlar, tek hücreli ökaryotlar), dokular, organlar;

Organizma - ayrı bir bireyin bağımsız varlığı;

Popülasyon türleri - gelişen temel bir birim - bir popülasyon;

Biyogeosenotik - farklı popülasyonlardan ve habitatlarından oluşan ekosistemler;

Biyosferik - Doğadaki maddelerin dolaşımını sağlayan, Dünya'nın tüm yaşayan nüfusu.

Doğa, tüm form çeşitliliğinde mevcut tüm maddi dünyadır.

Doğanın birliği, varlığının nesnelliğinde, ortak temel kompozisyonda, aynı fiziksel yasalara tabiiyette, organizasyonun sistemik doğasında kendini gösterir.

Hem canlı hem de cansız çeşitli doğal sistemler birbirine bağlıdır ve birbirleriyle etkileşime girer. Sistemik etkileşimin bir örneği biyosferdir.

Biyoloji, canlı sistemlerin gelişim ve yaşam kalıplarını, çeşitliliklerinin nedenlerini ve çevreye uyum sağlamalarını, diğer canlı sistemlerle ve cansız doğadaki nesnelerle ilişkilerini inceleyen bir bilimler kompleksidir.

Biyoloji araştırmasının amacı yaban hayatıdır.

Biyoloji araştırmalarının konusu:

Genel ve özel organizasyon kalıpları, gelişme, metabolizma, kalıtsal bilginin iletimi;

Yaşam formlarının ve organizmaların çeşitliliği ve çevre ile ilişkileri.

Dünyadaki yaşamın tüm çeşitliliği, evrim süreci ve çevrenin organizmalar üzerindeki etkisi ile açıklanmaktadır.

Hayatın özü M.V.

Volkenstein, "biyopolimerlerden - proteinler ve nükleik asitlerden inşa edilmiş açık kendi kendini düzenleyen ve kendi kendini yeniden üreten sistemler olan canlı bedenlerin" Dünya'daki varlığı olarak.

Canlı sistemlerin temel özellikleri:

Metabolizma;

öz düzenleme;

sinirlilik;

değişkenlik;

kalıtım;

üreme;

Hücrenin kimyasal bileşimi.

Hücrenin inorganik maddeleri

Sitoloji, hücrelerin yapısını ve işlevlerini inceleyen bir bilimdir. Hücre, canlı organizmaların temel yapısal ve işlevsel birimidir. Tek hücreli organizmaların hücreleri, canlı sistemlerin tüm özellik ve işlevlerine sahiptir.

Çok hücreli organizmaların hücreleri yapı ve işlev bakımından farklılaşmıştır.

Atomik bileşim: Hücre, Mendeleev Periyodik Element Tablosunun yaklaşık 70 elementini içerir ve bunlardan 24'ü tüm hücre türlerinde bulunur.

Makrobesinler - H, O, N, C, mikro elementler - Mg, Na, Ca, Fe, K, P, CI, S, ultramikro elementler - Zn, Cu, I, F, Mn, Co, Si, vb.

Moleküler bileşim: hücrenin bileşimi, inorganik ve organik bileşiklerin moleküllerini içerir.

Hücrenin inorganik maddeleri

Su molekülü doğrusal olmayan bir uzamsal yapıya sahiptir ve polariteye sahiptir. Hidrojen bağları, suyun fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirleyen bireysel moleküller arasında oluşur.

1. Su molekülü 2. Su molekülleri arasındaki hidrojen bağları

Suyun fiziksel özellikleri:

Su üç durumda olabilir - sıvı, katı ve gaz halinde;

Su bir çözücüdür. Polar su molekülleri, diğer maddelerin polar moleküllerini çözer. Suda çözünen maddelere hidrofilik denir. Suda çözünmeyen maddeler hidrofobiktir;

Yüksek özgül ısı kapasitesi. Su moleküllerini bir arada tutan hidrojen bağlarını kırmak çok fazla enerji gerektirir.

Suyun bu özelliği vücuttaki ısı dengesinin korunmasını sağlar;

Yüksek buharlaşma ısısı. Suyu buharlaştırmak çok fazla enerji gerektirir. Suyun kaynama noktası diğer birçok maddeden daha yüksektir. Suyun bu özelliği vücudu aşırı ısınmaya karşı korur;

Su molekülleri sürekli hareket halindedir, metabolik süreçler için önemli olan sıvı fazda birbirleriyle çarpışırlar;

yapışma ve yüzey gerilimi.

Hidrojen bağları, suyun viskozitesini ve moleküllerinin diğer maddelerin moleküllerine yapışmasını (kohezyon) belirler.

Moleküllerin yapışma kuvvetleri nedeniyle, su yüzeyinde yüzey gerilimi ile karakterize edilen bir film oluşturulur;

Yoğunluk. Soğutulduğunda, su moleküllerinin hareketi yavaşlar. Moleküller arasındaki hidrojen bağlarının sayısı maksimum olur. Su, 4°C'de en yüksek yoğunluğa sahiptir. Donma, su genişler (hidrojen bağlarının oluşumu için bir yere ihtiyaç vardır) ve yoğunluğu azalır, bu nedenle buz, rezervuarı donmaya karşı koruyan suyun yüzeyinde yüzer;

Koloidal yapılar oluşturma yeteneği.

Su molekülleri bazı maddelerin çözünmeyen moleküllerinin etrafında bir kabuk oluşturarak büyük taneciklerin oluşmasını engeller. Bu moleküllerin bu durumuna dağılmış (dağınık) denir. Su molekülleri ile çevrili en küçük madde parçacıkları kolloidal çözeltiler (sitoplazma, hücreler arası sıvılar) oluşturur.

Suyun biyolojik fonksiyonları:

Taşıma - su, maddelerin hücre ve vücutta hareketini, maddelerin emilmesini ve metabolik ürünlerin atılmasını sağlar.

Doğada su, atık ürünleri toprağa ve su kütlelerine taşır;

Metabolik - su, tüm biyokimyasal reaksiyonlar için bir ortamdır ve fotosentez sırasında bir elektron donörüdür, makromoleküllerin monomerlerine hidrolizi için gereklidir;

Eğitime katılır:

1) sürtünmeyi azaltan yağlama sıvıları (sinovyal - omurgalıların eklemlerinde, plevral, plevral boşlukta, perikardiyal - perikardiyal kesede);

2) maddelerin bağırsaklardan hareketini kolaylaştıran mukus, solunum yollarının mukoza zarlarında nemli bir ortam oluşturur;

3) vücuttaki sırlar (tükürük, gözyaşı, safra, meni vb.) ve sıvılar.

inorganik iyonlar.

İnorganik hücre iyonları, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH3 katyonları ve Cl-, NOi2-, H2PO4-, HCO3-, HPO42- anyonları ile temsil edilir.

Hücre yüzeyindeki ve içindeki katyon ve anyon sayıları arasındaki fark, sinir ve kas uyarılmasının altında yatan bir aksiyon potansiyelinin oluşmasını sağlar.

Fosforik asit anyonları, vücudun hücre içi ortamının pH'ını 6-9 seviyesinde tutan bir fosfat tampon sistemi oluşturur.

Karbonik asit ve anyonları, bir bikarbonat tampon sistemi oluşturur ve hücre dışı ortamın (kan plazması) pH'ını 4-7 seviyesinde tutar.

Azot bileşikleri, mineral beslenme, protein sentezi, nükleik asit kaynağı olarak hizmet eder.

Fosfor atomları, nükleik asitlerin, fosfolipidlerin ve ayrıca eklembacaklıların kitin örtüsü olan omurgalıların kemiklerinin bir parçasıdır. Kalsiyum iyonları kemik maddesinin bir parçasıdır, ayrıca kas kasılması, kanın pıhtılaşması için de gereklidirler.

Hücrenin kimyasal bileşimi. inorganik maddeler

Hücrenin atomik ve moleküler bileşimi. Mikroskobik bir hücre, çeşitli kimyasal reaksiyonlarda yer alan birkaç bin madde içerir. Bir hücrede meydana gelen kimyasal süreçler, yaşamı, gelişimi ve işleyişi için ana koşullardan biridir.

Hayvan ve bitki organizmalarının tüm hücreleri ile mikroorganizmalar, organik dünyanın birliğini gösteren kimyasal bileşimde benzerdir.

Tablo, hücrelerin atomik bileşimi hakkındaki verileri gösterir.

Mendeleev'in periyodik sisteminin 109 elementinden önemli bir çoğunluğu hücrelerde bulundu. Bazı elementler hücrelerde nispeten büyük miktarda, diğerleri ise az miktarda bulunur. Oksijen, karbon, nitrojen ve hidrojen olmak üzere dört elementin hücresindeki içerik özellikle yüksektir. Toplamda, hücrenin toplam içeriğinin neredeyse %98'ini oluştururlar. Bir sonraki grup, bir hücredeki içeriği yüzde onda biri ve yüzde biri olarak hesaplanan sekiz öğeden oluşur. Bunlar kükürt, fosfor, klor, potasyum, magnezyum, sodyum, kalsiyum, demirdir.

Birlikte,% 1,9'u oluşturuyorlar. Diğer tüm elementler hücrede son derece küçük miktarlarda (% 0.01'den az) bulunur.

Bu nedenle, hücrede yalnızca canlı doğaya özgü özel unsurlar yoktur. Bu, canlı ve cansız doğanın bağlantısını ve birliğini gösterir.

Atom düzeyinde, organik ve inorganik dünyaların kimyasal bileşimi arasında hiçbir fark yoktur. Farklılıklar daha yüksek bir organizasyon seviyesinde bulunur - moleküler olan.

Tablodan da görülebileceği gibi, canlılarda cansız doğada yaygın olarak bulunan maddelerin yanı sıra, yalnızca canlı organizmalara özgü olan birçok madde vardır.

Su. Hücreyi oluşturan maddelerin başında su gelir. Hücre kütlesinin neredeyse %80'ini oluşturur. Su, hücrenin en önemli bileşenidir, sadece miktar olarak değil. Hücrenin yaşamında önemli ve çeşitli bir rolü vardır.

Su, hücrenin fiziksel özelliklerini - hacmini, esnekliğini belirler.

Organik maddelerin moleküllerinin yapısının oluşumunda suyun önemi, özellikle işlevlerini yerine getirebilmeleri için gerekli olan proteinlerin yapısı. Suyun çözücü olarak önemi büyüktür: dış ortamdan birçok madde sulu çözelti halinde hücreye girer ve sulu çözeltide atık ürünler hücreden uzaklaştırılır.

Son olarak, su birçok kimyasal reaksiyonda (proteinlerin, karbonhidratların, yağların vb. parçalanması) doğrudan bir katılımcıdır.

Hücrenin su ortamında işlev görecek şekilde uyarlanabilirliği, Dünya'daki yaşamın sudan kaynaklandığı gerçeğini destekleyen bir argümandır.

Suyun biyolojik rolü, moleküler yapısının özelliği ile belirlenir: moleküllerinin polaritesi.

karbonhidratlar.

Karbonhidratlar karmaşık organik bileşiklerdir, karbon, oksijen ve hidrojen atomlarını içerirler.

Basit ve karmaşık karbonhidratları ayırt eder.

Basit karbonhidratlara monosakkaritler denir. Kompleks karbonhidratlar, monosakkaritlerin monomer rolü oynadığı polimerlerdir.

İki monosakkarit bir disakkarit, üç bir trisakkarit ve pek çoğu bir polisakkarit oluşturur.

Tüm monosakkaritler, suda kolayca çözünen renksiz maddelerdir. Hemen hemen hepsinin hoş bir tatlı tadı vardır. En yaygın monosakkaritler glikoz, fruktoz, riboz ve deoksiribozdur.

2.3 Hücrenin kimyasal bileşimi. Makro ve mikro elementler

Meyvelerin ve meyvelerin yanı sıra balın tatlı tadı, içlerindeki glikoz ve fruktoz içeriğine bağlıdır. Riboz ve deoksiriboz, nükleik asitlerin (s. 158) ve ATP'nin (s. 158) bileşenleridir.

Monosakkaritler gibi di- ve trisakkaritler suda iyi çözünür ve tatlı bir tada sahiptir. Monomer birimlerinin sayısı arttıkça polisakkaritlerin çözünürlüğü azalır ve tatlı tat kaybolur.

Disakkaritler arasında pancar (veya kamış) ve süt şekeri, polisakkaritler arasında nişasta (bitkilerde), glikojen (hayvanlarda), lif (selüloz) yaygın olarak bulunur.

Ahşap neredeyse saf selülozdur. Bu polisakkaritlerin monomerleri glikozdur.

Karbonhidratların biyolojik rolü. Karbonhidratlar, hücrenin çeşitli aktivite biçimlerini gerçekleştirmesi için gerekli olan bir enerji kaynağı rolünü oynar. Hücrenin aktivitesi için - hareket, salgı, biyosentez, lüminesans vb. - enerjiye ihtiyaç vardır. Yapısal olarak karmaşık, enerji açısından zengin karbonhidratlar hücrede derin bir bölünmeye maruz kalır ve sonuç olarak basit, enerji açısından fakir bileşiklere - karbon monoksit (IV) ve suya (CO2 VE H20) dönüşür.

Bu işlem sırasında enerji açığa çıkar. 1 g karbonhidrat parçalandığında 17.6 kJ açığa çıkar.

Enerjiye ek olarak, karbonhidratlar da bir yapı işlevi görür. Örneğin bitki hücrelerinin duvarları selülozdan yapılmıştır.

Lipitler. Lipitler, tüm hayvan ve bitki hücrelerinde bulunur. Birçok hücresel yapının parçasıdırlar.

Lipitler suda çözünmeyen ancak benzin, eter ve asetonda çözünen organik maddelerdir.

Lipitlerden en yaygın ve iyi bilineni yağlardır.

Bununla birlikte, yaklaşık% 90 yağ içeren hücreler vardır. Hayvanlarda bu tür hücreler deri altında, meme bezlerinde ve omentumda bulunur. Tüm memelilerin sütünde yağ bulunur. Bazı bitkilerde, ayçiçeği, kenevir, ceviz gibi tohum ve meyvelerde çok miktarda yağ yoğunlaşır.

Yağlara ek olarak, hücrelerde lesitin, kolesterol gibi başka lipitler de bulunur. Lipitler bazı vitaminleri (A, O) ve hormonları (örneğin seks hormonları) içerir.

Lipitlerin biyolojik önemi büyük ve çeşitlidir.

Her şeyden önce bunların yapım işlevine dikkat edelim. Lipitler hidrofobiktir. Bu maddelerin en ince tabakası hücre zarlarının bir parçasıdır. Bir enerji kaynağı olarak en yaygın lipitlerin - yağın - önemi büyüktür. Yağlar hücrede karbon monoksit (IV) ve suya oksitlenebilir. Yağın parçalanması sırasında, karbonhidratların parçalanmasına göre iki kat daha fazla enerji açığa çıkar. Hayvanlar ve bitkiler yağları yedekte depolar ve yaşam sürecinde tüketirler.

Aşağıdaki değere dikkat edilmelidir. su kaynağı olarak yağ. Oksidasyon sırasında 1 kg yağdan yaklaşık 1,1 kg su oluşur. Bu, bazı hayvanların nasıl oldukça uzun süre susuz kalabildiklerini açıklıyor. Örneğin susuz çöl-nu içinden geçiş yapan deve insanı 10-12 gün su içmeyebilir.

Ayılar, dağ sıçanları ve diğer kış uykusundaki hayvanlar iki aydan fazla içmezler. Bu hayvanlar yaşamları için gerekli olan suyu yağ oksidasyonu sonucu alırlar. Yapısal ve enerji işlevlerine ek olarak, lipitler koruyucu işlevler de yerine getirir: yağın ısıl iletkenliği düşüktür. Deri altında birikerek bazı hayvanlarda önemli birikimler oluşturur. Böylece, bir balinada, deri altı yağ tabakasının kalınlığı 1 m'ye ulaşır ve bu, bu hayvanın kutup denizlerinin soğuk sularında yaşamasını sağlar.

Biyopolimerler: proteinler, nükleik asitler.

Tüm organik maddelerin hücre içindeki hacmi (%50-70) proteinler. Hücre zarı ve tüm iç yapıları, protein moleküllerinin katılımıyla inşa edilir. Protein molekülleri çok büyüktür çünkü her türlü kombinasyonu oluşturan yüzlerce farklı monomerden oluşurlar. Bu nedenle, protein türlerinin çeşitliliği ve özellikleri gerçekten sonsuzdur.

Proteinler saçın, tüylerin, boynuzların, kas liflerinin, beslenmenin bir parçasıdır.

yumurta ve tohumların ve vücudun diğer birçok bölümünün yeni maddeleri.

Bir protein molekülü bir polimerdir. Protein moleküllerinin monomerleri amino asitlerdir.

Doğada 150'den fazla farklı amino asit bilinmektedir, ancak genellikle sadece 20'si canlı organizmalardaki proteinlerin yapımında yer alır. Birincil yapı protein molekülü (kimyasal formülünü gösterir).

Genellikle bu uzun iplik, bobinleri hidrojen bağları ile sıkıca birbirine bağlanan bir spiral şeklinde sıkıca bükülür.

Bir molekülün spiral olarak bükülmüş ipliği ikincil yapı, moleküller sincap. Böyle bir proteini germek zaten zordur. Sarılmış protein molekülü daha sonra bükülerek daha sıkı bir konfigürasyona getirilir - üçüncül yapı. Bazı proteinler daha da karmaşık bir forma sahiptir - Kuaterner yapı,örneğin, hemoglobin. Bu tür tekrarlanan bükülmelerin bir sonucu olarak, protein molekülünün uzun ve ince ipliği kısalır, kalınlaşır ve kompakt bir yumru halinde toplanır - kürecik Hücrede sadece globüler protein biyolojik fonksiyonlarını yerine getirir.

Protein yapısı, örneğin ısıtma veya kimyasal etki ile bozulursa, niteliklerini kaybeder ve gevşer.

Bu sürece denatürasyon denir. Denatürasyon yalnızca üçüncül veya ikincil yapıyı etkilediyse, o zaman tersine çevrilebilir: tekrar bir spiral şeklinde bükülebilir ve üçüncül yapıya sığabilir (denatürasyon fenomeni). Aynı zamanda, bu proteinin işlevleri de geri yüklenir. Proteinlerin bu en önemli özelliği, canlı sistemlerin sinirliliğinin temelini oluşturur, yani.

canlı hücrelerin dış veya iç uyaranlara yanıt verme yeteneği.

Birçok protein rol oynar katalizörler kimyasal reaksiyonlarda

hücreden geçiyor.

Arandılar enzimler. Enzimler, atomların ve moleküllerin transferinde, proteinlerin, yağların, karbonhidratların ve diğer tüm bileşiklerin parçalanması ve yapımında (yani hücresel metabolizmada) yer alır. Enzimlerin katılımı olmadan canlı hücrelerde ve dokularda tek bir kimyasal reaksiyon tamamlanmaz.

Tüm enzimlerin belirli bir etkisi vardır - süreçlerin akışını düzenlerler veya hücredeki reaksiyonları hızlandırırlar.

Bir hücredeki proteinler birçok işlevi yerine getirir: yapısına, büyümesine ve tüm yaşam süreçlerine katılırlar. Proteinler olmadan hücre yaşamı imkansızdır.

Nükleik asitler ilk olarak hücrelerin çekirdeklerinde keşfedildi, bu yüzden isimlerini aldılar (lat.

püstül - çekirdek). İki tür nükleik asit vardır: deoksiribonükleik asit (kısaca DIC) ve ribonükleik asit (RIC). Nükleik asit molekülleri ön-

çok uzun polimer zincirleri (şeritler), monomerler

hangileri nükleotitler.

Her nükleotit, bir fosforik asit ve şeker molekülü (deoksiriboz veya riboz) ve ayrıca dört azotlu bazdan birini içerir. DNA'daki azotlu bazlar, adenin guanin ve kimozin, ve mi.dk.

Deoksiribonükleik asit (DNA)- canlı bir hücredeki en önemli madde. DNA molekülü, hücrenin ve bir bütün olarak organizmanın kalıtsal bilgilerinin taşıyıcısıdır. Bir DNA molekülünden oluşur kromozom.

Her biyolojik türün organizmaları, hücre başına belirli sayıda DNA molekülüne sahiptir. Bir DNA molekülündeki nükleotit dizisi de her zaman kesinlikle bireyseldir ve. sadece her biyolojik tür için değil, aynı zamanda bireysel bireyler için de benzersizdir.

DNA moleküllerinin bu özgüllüğü, organizmaların akrabalıklarını kurmak için temel teşkil eder.

Tüm ökaryotlardaki DNA molekülleri, hücrenin çekirdeğinde bulunur. Prokaryotların çekirdeği yoktur, bu nedenle DNA'ları sitoplazmada bulunur.

tüm canlılarda DNA makromolekülleri aynı tipe göre inşa edilmiştir. Nükleotitlerin azotlu bazlarının (bir fermuar gibi) hidrojen bağları ile bir arada tutulan iki polinükleotid zincirinden (şeritler) oluşurlar.

Çift (çift) bir sarmal şeklinde, DNA molekülü soldan sağa doğru bükülür.

Dick molekülündeki nükleotitlerin dizilişindeki sıralama, hücrenin kalıtsal bilgisini belirler.

DNA molekülünün yapısı 1953 yılında Amerikalı bir biyokimyacı tarafından ortaya çıkarılmıştır.

James Watson ve İngiliz fizikçi Francis Crick.

Bu keşif için bilim adamlarına 1962'de Nobel Ödülü verildi. Molekül olduğunu kanıtladılar

DNA iki polinükleotid zincirinden oluşur.

Aynı zamanda, nükleotidler (monomerler) birbirine rastgele değil, seçici ve çiftler halinde azotlu bileşikler vasıtasıyla bağlanır. Adenin (A) her zaman timin (T) ile ve guanin (g) sitozin (C) ile kenetlenir. Bu çift zincir, bir helezon şeklinde sıkıca sarılmıştır. Nükleotitlerin seçici olarak eşleşme yeteneğine denir. tamamlayıcılık(lat. tamamlayıcı - ekleme).

Çoğaltma aşağıdaki gibi gerçekleşir.

Özel hücresel mekanizmaların (enzimlerin) katılımıyla, DNA çift sarmalı çözülür, iplikler birbirinden ayrılır (fermuarın açılması gibi) ve yavaş yavaş karşılık gelen nükleotitlerin tamamlayıcı yarısı iki zincirin her birine tamamlanır.

Sonuç olarak, bir DNA molekülü yerine iki yeni özdeş molekül oluşur. Ayrıca, yeni oluşan her çift sarmallı DNA molekülü, bir "eski" nükleotid zincirinden ve bir "yeni" nükleotid zincirinden oluşur.

DNA, bilginin ana taşıyıcısı olduğundan, kopyalama yeteneği, hücre bölünmesi sırasında bu kalıtsal bilgiyi yeni oluşan yavru hücrelere aktarmaya izin verir.

Önceki12345678Sonraki

DAHA FAZLA GÖSTER:

tamponlama ve osmoz.
Canlı organizmalardaki tuzlar, iyonlar - pozitif yüklü katyonlar ve negatif yüklü anyonlar - şeklinde çözünmüş haldedir.

Katyon ve anyonların hücre içindeki ve çevresindeki derişimleri aynı değildir. Hücre oldukça fazla potasyum ve çok az sodyum içerir. Hücre dışı ortamda örneğin kan plazmasında, deniz suyunda ise tam tersine çok fazla sodyum ve az potasyum bulunur. Hücre sinirliliği, Na+, K+, Ca2+, Mg2+ iyonlarının konsantrasyon oranlarına bağlıdır.

Membranın zıt taraflarındaki iyon konsantrasyonlarındaki fark, maddelerin zardan aktif olarak taşınmasını sağlar.

Çok hücreli hayvanların dokularında Ca2+, hücrelerin uyumunu ve düzenli bir şekilde düzenlenmesini sağlayan hücreler arası maddenin bir parçasıdır.

Hücrenin kimyasal bileşimi

Hücredeki ozmotik basınç ve tampon özellikleri tuzların konsantrasyonuna bağlıdır.

tamponlama hücrenin içeriğinin hafif alkali reaksiyonunu sabit bir seviyede tutma yeteneği denir.

İki tampon sistemi vardır:

1) fosfat tampon sistemi - fosforik asit anyonları, hücre içi ortamın pH'ını 6,9'da tutar

2) bikarbonat tampon sistemi - karbonik asit anyonları, hücre dışı ortamın pH'ını 7.4 seviyesinde tutar.

Tampon çözeltilerde meydana gelen reaksiyonların denklemlerini ele alalım.

Hücredeki konsantrasyon artarsa H+ , daha sonra karbonat anyonuna hidrojen katyonu eklenir:

Hidroksit anyonlarının konsantrasyonundaki artışla, bağlanmaları gerçekleşir:

H + OH– + H2O.

Böylece karbonat anyonu sabit bir ortam sağlayabilir.

ozmotik yarı geçirgen bir zarla ayrılmış iki çözeltiden oluşan bir sistemde meydana gelen olaya denir.

Bir bitki hücresinde, yarı geçirgen filmlerin rolü, sitoplazmanın sınır katmanları tarafından gerçekleştirilir: plazmalemma ve tonoplast.

Plazmalemma, hücre duvarına bitişik sitoplazmanın dış zarıdır. Tonoplast, vakuolü çevreleyen sitoplazmanın iç zarıdır. Vakuoller, sitoplazmada hücre özü ile dolu boşluklardır - sulu bir karbonhidrat çözeltisi, organik asitler, tuzlar, düşük moleküler ağırlıklı proteinler, pigmentler.

Hücre özündeki ve dış ortamdaki (toprakta, su kütlelerinde) maddelerin konsantrasyonu genellikle aynı değildir. Hücre içi madde konsantrasyonu dış ortamdakinden daha yüksekse, çevreden gelen su hücreye, daha kesin olarak vakuole ters yönden daha hızlı girecektir. Hücre özsuyunun hacmindeki artışla, hücreye su girmesi nedeniyle zara sıkıca bitişik olan sitoplazma üzerindeki basıncı artar. Hücre tamamen suya doyduğunda maksimum hacmine ulaşır.

Hücrenin yüksek su içeriği ve hücre içeriğinin zarı üzerinde gelişen basıncı nedeniyle iç gerilim durumuna turgor denir Turgor organların şeklini korumasını sağlar (örneğin yapraklar, odunsu olmayan gövdeler) ve uzaydaki konumlarının yanı sıra mekanik faktörlerin etkisine karşı dirençleri. Su kaybı turgorda azalma ve solgunluk ile ilişkilidir.

Hücre, konsantrasyonu hücre özü konsantrasyonundan daha büyük olan hipertonik bir çözelti içindeyse, o zaman hücre özsuyundan suyun difüzyon hızı, suyun çevreleyen çözeltiden hücreye difüzyon hızını aşacaktır.

Hücreden suyun salınması nedeniyle hücre özsuyunun hacmi azalır, turgor azalır. Hücre vakuolünün hacmindeki bir azalmaya, sitoplazmanın zardan ayrılması eşlik eder - meydana gelir plazmoliz.

Plazmoliz sırasında, plazmoliz edilmiş protoplastın şekli değişir. Başlangıçta, protoplast hücre duvarının gerisinde yalnızca ayrı yerlerde, çoğunlukla köşelerde kalır. Bu formun plazmolizi açısal olarak adlandırılır.

Daha sonra protoplast, hücre duvarlarının gerisinde kalmaya devam ederek onlarla ayrı yerlerde temas halinde kalır, protoplastın bu noktalar arasındaki yüzeyi içbükey bir şekle sahiptir.

Bu aşamada plazmoliz içbükey olarak adlandırılır.Protoplast yavaş yavaş tüm yüzey boyunca hücre duvarlarından ayrılır ve yuvarlak bir şekil alır. Bu tür plazmoliz dışbükey olarak adlandırılır

Plazmolize edilmiş bir hücre, konsantrasyonu hücre özü konsantrasyonundan daha az olan hipotonik bir solüsyona yerleştirilirse, çevreleyen solüsyondan gelen su vakuole girecektir. Vakuol hacminin artması sonucunda, hücre özsuyunun sitoplazma üzerindeki basıncı artacak ve bu, orijinal konumunu alana kadar hücre duvarlarına yaklaşmaya başlayacaktır - deplazmoliz

Görev numarası 3

Verilen metni okuduktan sonra aşağıdaki soruları cevaplayınız.

1) tamponlamanın tanımı

2) hangi anyon konsantrasyonu hücrenin tampon özelliklerini belirler

3) hücrede tamponlamanın rolü

4) bikarbonat tampon sisteminde meydana gelen reaksiyonların denklemi (manyetik tahta üzerinde)

5) osmoz tayini (örnek veriniz)

6) Plazmoliz ve deplasmoliz slaytlarının belirlenmesi

D. I. Mendeleev'in Periyodik Tablosunun yaklaşık 70 kimyasal elementi hücrede bulunur, ancak bu elementlerin içeriği, organik dünyanın birliğini kanıtlayan çevredeki konsantrasyonlarından önemli ölçüde farklıdır.

Hücrede bulunan kimyasal elementler üç büyük gruba ayrılır: makro elementler, mezo elementler (oligo elementler) ve mikro elementler.

Bunlar, ana organik maddelerin bir parçası olan karbon, oksijen, hidrojen ve nitrojeni içerir. Mezoelementler, birlikte hücre kütlesinin yaklaşık %1,9'unu oluşturan kükürt, fosfor, potasyum, kalsiyum, sodyum, demir, magnezyum, klordur.

Kükürt ve fosfor en önemli organik bileşiklerin bileşenleridir. Hücredeki konsantrasyonu yaklaşık% 0,1 olan kimyasal elementler mikro elementlerdir. Bunlar çinko, iyot, bakır, manganez, flor, kobalt vb.

Hücrenin maddeleri inorganik ve organik olarak ayrılır.

İnorganik maddeler su ve mineral tuzları içerir.

Hücredeki su, fizikokimyasal özelliklerinden dolayı bir çözücü, reaksiyonlar için bir ortam, bir başlangıç ​​maddesi ve bir kimyasal reaksiyon ürünüdür, taşıma ve ısı düzenleyici işlevleri yerine getirir, hücreye esneklik verir ve bitki hücresine bu desteği sağlar.

Hücredeki mineral tuzlar çözünmüş veya çözünmemiş halde olabilir.

Çözünür tuzlar iyonlarına ayrışır. En önemli katyonlar, maddelerin zar boyunca transferini kolaylaştıran ve bir sinir uyarısının oluşmasına ve iletilmesine katılan potasyum ve sodyumdur; kas liflerinin kasılması ve kanın pıhtılaşması süreçlerinde yer alan kalsiyum, klorofilin bir parçası olan magnezyum ve hemoglobin dahil bir dizi proteinin parçası olan demir. Çinko, pankreas hormonu - insülin molekülünün bir parçasıdır, fotosentez ve solunum işlemleri için bakır gereklidir.

En önemli anyonlar, ATP ve nükleik asitlerin bir parçası olan fosfat anyonu ve ortamın pH'ındaki dalgalanmaları yumuşatan karbonik asit kalıntısıdır.

Kalsiyum ve fosfor eksikliği raşitizme, demir eksikliği anemiye yol açar.

Hücrenin organik maddeleri karbonhidratlar, lipitler, proteinler, nükleik asitler, ATP, vitaminler ve hormonlar ile temsil edilir.

Karbonhidratlar temel olarak üç kimyasal elementten oluşur: karbon, oksijen ve hidrojen.

Genel formülleri Cm(H20)n'dir. Basit ve karmaşık karbonhidratları ayırt eder. Basit karbonhidratlar (monosakkaritler) tek bir şeker molekülü içerir. Karbon atomlarının sayısına göre sınıflandırılırlar, örneğin pentozlar (C5) ve heksozlar (C6). Pentozlar arasında riboz ve deoksiriboz bulunur. Riboz, RNA ve ATP'nin bir bileşenidir. Deoksiriboz, DNA'nın bir bileşenidir. Heksozlar glikoz, fruktoz, galaktoz vb.

Hücredeki metabolizmada aktif rol alırlar ve karmaşık karbonhidratların (oligosakkaritler ve polisakkaritler) bir parçasıdırlar. Oligosakkaritler (disakkaritler), sükroz (glikoz + fruktoz), laktoz veya süt şekeri (glikoz + galaktoz) vb. içerir.

Polisakkarit örnekleri nişasta, glikojen, selüloz ve kitindir.

Karbonhidratlar hücre plastiği (yapı), enerji (1 g karbonhidratın parçalanmasının enerji değeri 17.6 kJ'dir), depolama ve destek fonksiyonlarını yerine getirir. Karbonhidratlar ayrıca karmaşık lipitlerin ve proteinlerin bir parçası olabilir.

Lipitler bir grup hidrofobik maddedir.

Bunlar arasında yağlar, balmumu steroidleri, fosfolipitler vb.

Yağ molekülünün yapısı

Yağ, trihidrik alkol gliserol ve daha yüksek organik (yağlı) asitlerin bir esteridir. Bir yağ molekülünde, hidrofilik bir kısım ayırt edilebilir - "kafa" (gliserol kalıntısı) ve hidrofobik kısım - "kuyruklar" (yağ asidi kalıntıları), bu nedenle suda, yağ molekülü kesin olarak tanımlanmış bir şekilde yönlendirilir: hidrofilik kısım suya yöneliktir ve hidrofobik kısım ondan uzaktadır.

Lipidler hücre plastiği (yapısı), enerji (1 g yağın parçalanmasının enerji değeri 38,9 kJ'dir), depolama, koruyucu (amortisman) ve düzenleyici (steroid hormonları) işlevleri yerine getirir.

Proteinler, monomerleri amino asitler olan biyopolimerlerdir.

Amino asitler bir amino grubu, bir karboksil grubu ve bir radikal içerir. Amino asitler sadece radikallerde farklılık gösterir. Proteinler 20 esansiyel amino asit içerir. Amino asitler peptit bağı oluşturmak için birbirine bağlanır.

20'den fazla amino asitten oluşan bir zincire polipeptit veya protein denir. Proteinler dört temel yapı oluşturur: birincil, ikincil, üçüncül ve dördüncül.

Birincil yapı, bir peptit bağı ile bağlanan bir amino asit dizisidir.

İkincil yapı, sarmalın veya kıvrımların farklı dönüşlerindeki peptit gruplarının oksijen ve hidrojen atomları arasındaki hidrojen bağlarıyla bir arada tutulan bir sarmal veya katlanmış yapıdır.

Üçüncül yapı (globül) hidrofobik, hidrojen, disülfid ve diğer bağlarla tutulur.

Bir proteinin üçüncül yapısı

Üçüncül yapı, kas miyoglobini gibi çoğu vücut proteininin karakteristiğidir.

Proteinin dördüncül yapısı.

Kuaterner yapı en karmaşık olanıdır ve temel olarak tersiyerdeki ile aynı bağlarla bağlanan birkaç polipeptit zincirinden oluşur.

Kuaterner yapı hemoglobin, klorofil vb. için karakteristiktir.

Proteinler basit veya karmaşık olabilir. Basit proteinler sadece amino asitlerden oluşurken, kompleks proteinler (lipoproteinler, kromoproteinler, glikoproteinler, nükleoproteinler vb.) protein ve protein olmayan kısımlar içerir.

Örneğin, globin proteininin dört polipeptit zincirine ek olarak, hemoglobin, merkezinde hemoglobine kırmızı bir renk veren bir demir iyonu bulunan protein olmayan bir kısım - heme içerir.

Proteinlerin fonksiyonel aktivitesi çevresel koşullara bağlıdır.

Bir protein molekülünün yapısının primere kadar kaybolmasına denatürasyon denir. İkincil ve daha yüksek yapıları restore etmenin tersi süreci, renatürasyondur. Bir protein molekülünün tamamen yok olmasına yıkım denir.

Proteinler hücrede bir dizi işlevi yerine getirir: plastik (yapı), katalitik (enzimatik), enerji (1 g proteini parçalamanın enerji değeri 17.6 kJ'dir), sinyal (reseptör), kasılma (motor), taşıma, koruyucu, düzenleyici, depolama.

Nükleik asitler, monomerleri nükleotit olan biyopolimerlerdir.

Bir nükleotit, bir azotlu baz, bir pentoz şeker kalıntısı ve bir fosforik asit kalıntısından oluşur. İki tür nükleik asit vardır: ribonükleik (RNA) ve deoksiribonükleik (DNA).

DNA dört tip nükleotit içerir: adenin (A), timin (T), guanin (G) ve sitozin (C). Bu nükleotitler, şeker deoksiriboz içerir. DNA için, Chargaff'ın kuralları belirlenmiştir:

1) DNA'daki adenil nükleotitlerin sayısı timidilin sayısına eşittir (A = T);

2) DNA'daki guanil nükleotitlerin sayısı, sitidil sayısına eşittir (G = C);

3) adenil ve guanil nükleotidlerinin toplamı timidil ve sitidil toplamına eşittir (A + G = T + C).

DNA'nın yapısı F.

Crick ve D. Watson (Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü 1962). DNA molekülü çift sarmallı bir sarmaldır.

Hücre ve kimyasal bileşimi

Nükleotitler, fosforik asit kalıntıları yoluyla birbirine bağlanır ve bir fosfodiester bağı oluştururken, azotlu bazlar içe doğru yönlendirilir. Zincirdeki nükleotitler arasındaki mesafe 0,34 nm'dir.

Farklı zincirlerin nükleotitleri, tamamlayıcılık ilkesine göre hidrojen bağları ile birbirine bağlanır: adenin timine iki hidrojen bağı (A \u003d T) ve guanin sitozin ile üç (G \u003d C) ile bağlanır.

Nükleotidin yapısı

DNA'nın en önemli özelliği, kendini kopyalama (self-doubling) yeteneğidir.

DNA'nın ana işlevi, kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesidir.

Çekirdek, mitokondri ve plastidlerde yoğunlaşmıştır.

RNA'nın bileşimi ayrıca dört nükleotit içerir: adenin (A), ura-cil (U), guanin (G) ve sitozin (C). İçerisindeki şeker-pentoz kalıntısı riboz ile temsil edilir.

RNA çoğunlukla tek sarmallı moleküllerdir. Üç tür RNA vardır: haberci (i-RNA), taşıma (t-RNA) ve ribozomal (r-RNA).

tRNA yapısı

Hepsi, DNA'dan mRNA'ya yeniden yazılan kalıtsal bilgiyi gerçekleştirme sürecinde aktif rol alır ve ikinci protein sentezi zaten gerçekleştirilir, tRNA, protein sentezi sürecinde amino asitleri ribozomlara getirir, rRNA bir parçasıdır ribozomların kendileri.

Canlı bir hücrenin kimyasal bileşimi

Hücreler çeşitli kimyasal bileşikler içerir. Bazıları - inorganik - cansız doğada da bulunur. Bununla birlikte, organik bileşikler, molekülleri çok karmaşık bir yapıya sahip olan hücrelerin en karakteristik özelliğidir.

Hücrenin inorganik bileşikleri. Su ve tuzlar inorganik bileşiklerdir. En çok su hücrelerinde. Tüm yaşam süreçleri için gereklidir.

Su iyi bir çözücüdür. Sulu bir çözeltide, çeşitli maddelerin kimyasal etkileşimleri meydana gelir. Hücreler arası maddeden çözünmüş haldeki besinler, zardan hücreye nüfuz eder. Su ayrıca, içinde meydana gelen reaksiyonlar sonucunda oluşan maddelerin hücreden uzaklaştırılmasına da katkıda bulunur.

K, Na, Ca, Mg vb. tuzlar, hücrelerin yaşam süreçleri için çok önemlidir.

Hücrenin organik bileşikleri. Hücre fonksiyonunun uygulanmasındaki ana rol organik bileşiklere aittir. Bunlar arasında proteinler, yağlar, karbonhidratlar ve nükleik asitler en büyük öneme sahiptir.

Proteinler, herhangi bir canlı hücrenin temel ve en karmaşık maddeleridir.

Bir protein molekülünün boyutu, inorganik bileşiklerin moleküllerinden yüzlerce ve binlerce kat daha büyüktür. Proteinsiz hayat olmaz. Bazı proteinler katalizör görevi görerek kimyasal reaksiyonları hızlandırır. Bu tür proteinlere enzim denir.

Yağlar ve karbonhidratlar daha az karmaşık bir yapıya sahiptir.

Hücrenin yapı malzemesidirler ve vücudun yaşamsal süreçleri için enerji kaynağı olarak hizmet ederler.

Nükleik asitler hücre çekirdeğinde üretilir. Dolayısıyla isimleri (lat. Nucleus - çekirdek) geldi. Nükleik asitler, kromozomların bir parçası olarak, hücrenin kalıtsal özelliklerinin depolanması ve iletilmesinde rol oynar. Nükleik asitler proteinlerin oluşumunu sağlar.

Hücrenin hayati özellikleri. Hücrenin ana hayati özelliği metabolizmadır.

Hücreler arası maddeden besinler ve oksijen sürekli olarak hücrelere girer ve bozunma ürünleri açığa çıkar. Hücreye giren maddeler biyosentez süreçlerinde yer alır. Biyosentez, proteinlerin, yağların, karbonhidratların ve bunların bileşiklerinin daha basit maddelerden oluşmasıdır. Biyosentez sürecinde, vücudun belirli hücrelerine özgü maddeler oluşur.

Örneğin kas hücrelerinde kasılmalarını sağlayan proteinler sentezlenir.

Hücrelerde biyosentez ile eş zamanlı olarak organik bileşiklerin parçalanması meydana gelir. Ayrışma sonucunda daha basit yapıdaki maddeler oluşur. Bozunma reaksiyonunun çoğu, oksijenin katılımı ve enerjinin salınması ile gerçekleşir.

Hücrenin kimyasal organizasyonu

Bu enerji hücrede gerçekleşen yaşam süreçlerine harcanır. Biyosentez ve bozunma süreçleri, enerji dönüşümlerinin eşlik ettiği metabolizmayı oluşturur.

Hücreler büyüme ve üreme yeteneğine sahiptir. İnsan vücudundaki hücreler ikiye bölünerek çoğalırlar. Ortaya çıkan yavru hücrelerin her biri büyür ve annenin boyutuna ulaşır. Yeni hücreler ana hücrenin işlevini yerine getirir.

Hücrelerin ömrü birkaç saatten onlarca yıla kadar değişir.

Canlı hücreler, çevrelerindeki fiziksel ve kimyasal değişikliklere cevap verme yeteneğine sahiptir. Hücrelerin bu özelliğine uyarılabilirlik denir. Aynı zamanda, hücreler dinlenme durumundan çalışma durumuna geçer - uyarılma. Hücrelerde uyarıldığında, maddelerin biyosentez ve ayrışma hızı, oksijen tüketimi ve sıcaklık değişimi. Uyarılmış bir durumda, farklı hücreler kendi işlevlerini yerine getirir.

Glandüler hücreler maddeler oluşturur ve salgılar, kas hücreleri kasılır, sinir hücrelerinde zayıf bir elektrik sinyali ortaya çıkar - hücre zarları boyunca yayılabilen bir sinir uyarısı.

Vücudun iç ortamı.

Vücuttaki hücrelerin çoğu dış ortamla bağlantılı değildir. Yaşamsal aktiviteleri, 3 tip sıvıdan oluşan iç ortam tarafından sağlanır: hücrelerin doğrudan temas halinde olduğu hücreler arası (doku) sıvı, kan ve lenf. İç ortam, hücrelere yaşamsal faaliyetleri için gerekli maddeleri sağlar ve çürüme ürünleri onun aracılığıyla uzaklaştırılır.

Vücudun iç ortamı, bileşimin ve fiziko-kimyasal özelliklerin göreceli bir sabitliğine sahiptir. Sadece bu koşul altında hücreler normal şekilde çalışabilir.

Organik bileşiklerin metabolizması, biyosentezi ve ayrışması, büyüme, üreme, uyarılabilirlik, hücrelerin temel yaşamsal özellikleridir.

Hücrelerin hayati özellikleri, vücudun iç ortamının bileşiminin göreli sabitliği ile sağlanır.

Hücre, Mendeleev Periyodik Element Tablosunun yaklaşık 70 elementini içerir ve bunlardan 24'ü tüm hücre türlerinde bulunur. Hücrede bulunan tüm öğeler, hücredeki içeriklerine bağlı olarak bölünür. gruplar:

• makrobesinler– H, O, N, C,. Mg, Na, Ca, Fe, K, P, CI, S;
• eser elementler– B, Ni, Cu, Co, Zn, Mb, vs.;
• ultramikro elementler– U, Ra, Au, Pb, Hg, Se, vb.

• organojenler(oksijen, hidrojen, karbon, nitrojen),
• makro besinler,
• eser elementler.

Hücre molekülleri içerir inorganik ve organik bağlantılar.

inorganik hücre bileşikleri – su ve inorganik iyonlar.
su- hücrenin en önemli inorganik maddesi. Tüm biyokimyasal reaksiyonlar sulu çözeltilerde gerçekleşir. Su molekülü doğrusal olmayan bir uzamsal yapıya sahiptir ve polariteye sahiptir. Hidrojen bağları, suyun fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirleyen bireysel su molekülleri arasında oluşur.

inorganik iyonlar:
katyonlar K+, Na+, Ca2+, Mg2+ ve anyonlar Cl–, NO3-, PO4 2-, CO32-, HPO42-.

Katyon ve anyon sayısı arasındaki fark (Na + , İLE + , Cl-) hücre yüzeyinde ve içinde, altında yatan bir aksiyon potansiyelinin oluşmasını sağlar. sinir ve kas uyarımı.
Fosforik asit anyonları oluşturur fosfat tampon sistemi, vücudun hücre içi ortamının pH'ını 6-9 seviyesinde tutmak.
Karbonik asit ve anyonları oluşturur bikarbonat tampon sistemi ve hücre dışı ortamın (kan plazması) pH'ını 7-4 seviyesinde tutun.
Azot bileşikleri hizmet eder kaynak mineral beslenme, protein sentezi, nükleik asitler.
Fosfor atomları, nükleik asitlerin, fosfolipidlerin ve ayrıca eklembacaklıların kitin örtüsü olan omurgalıların kemiklerinin bir parçasıdır.
Kalsiyum iyonları kemik maddesinin bir parçasıdır; ayrıca kas kasılması, kanın pıhtılaşması için de gereklidirler.

Masa. Makro besinlerin organizasyonun hücresel ve organizma düzeyindeki rolü.

Masa.

Tematik görevler

Bölüm A

A1. Suyun polaritesi, yeteneğini belirler
1) ısı iletmek
3) sodyum klorürü çözün
2) ısıyı emmek
4) gliserini çözün

A2. Raşitizmli çocuklara aşağıdakileri içeren ilaçlar verilmelidir:
1) demir
2) potasyum
3) kalsiyum
4) çinko

A3. Bir sinir uyarısının iletimi iyonlar tarafından sağlanır:
1) potasyum ve sodyum
2) fosfor ve nitrojen
3) demir ve bakır
4) oksijen ve klor

A4. Sıvı haldeki su molekülleri arasındaki zayıf bağlara ne ad verilir?
1) kovalent
2) hidrofobik
3) hidrojen
4) hidrofilik

A5. Hemoglobin içerir
1) fosfor
2) demir
3) kükürt
4) magnezyum

A6. Proteinlerin parçası olması gereken bir grup kimyasal element seçin
1) Na, K, Ö, S
2) N, P, C, CI
3) C, S, Fe, O
4) C, H, Ö, N

A7. Hipotiroidisi olan hastalara aşağıdakileri içeren ilaçlar verilir:
1) iyot
2) demir
3) fosfor
4) sodyum

Bölüm B

1'DE. Kafesteki suyun fonksiyonlarını seçin
1) enerji
2) enzimatik
3) ulaşım
4) bina
5) yağlama
6) ısı düzenleyici

2'DE. Suyun yalnızca fiziksel özelliklerini seçin
1) ayrıştırma yeteneği
2) tuzların hidrolizi
3) yoğunluk
4) termal iletkenlik
5) elektriksel iletkenlik
6) elektron bağışı

Bölüm C

C1. Suyun hangi fiziksel özellikleri biyolojik önemini belirler?

Hücre yaklaşık olarak oluşur 70 temel öğe , periyodik tabloda bulunabilir. Bunlardan sadece 24 tüm hücrelerde bulunur.

Ana elementler hidrojen, karbon, oksijen ve nitrojendir. Bunlar ana hücresel elementlerdir, ancak potasyum, iyot, magnezyum, klor, demir, kalsiyum ve kükürt gibi elementler de eşit derecede önemli bir rol oynar. Bunlar, hücrelerde nispeten küçük bir miktarda (yüzde onda birine kadar) bulunan makro besinlerdir.

Hücrelerde daha da az eser element vardır (hücre kütlesinin %0,01'inden az). Bunlar arasında bakır, molibden, bor, flor, krom, çinko, silikon ve kobalt bulunur.

Organizmaların hücrelerindeki elementlerin değeri ve içeriği tabloda verilmiştir.