A sejt szerves és ásványi anyagokból áll.
A sejtek ásványi összetétele
A szervetlen anyagok közül a sejtösszetétel a periódusos rendszer 86 elemét tartalmazza, körülbelül 16-18 elem létfontosságú az élő sejt normális létéhez.
Az elemek között megtalálhatók: organogének, makroelemek, mikroelemek és ultramikroelemek.
Organogének
Ezek a szerves anyagokat alkotó anyagok: oxigén, szén, hidrogén és nitrogén.
Oxigén(65-75%) - hatalmas számú szerves molekulában található - fehérjékben, zsírokban, szénhidrátokban, nukleinsavakban. Egyszerű anyag (O2) formájában oxigénes fotoszintézis során keletkezik (cianobaktériumok, algák, növények).
Funkciói: 1. Az oxigén erős oxidálószer (sejtlégzés során oxidálja a glükózt, a folyamat során energia szabadul fel)
2. A sejt szerves anyagainak egy része
3. A vízmolekula része
Szén(15-18%) - minden szerves anyag szerkezetének alapja. A légzés során szén-dioxid szabadul fel, és a fotoszintézis során szívódik fel. Lehet CO-szén-monoxid formájában. Kalcium-karbonát (CaCO3) formájában a csontok része.
Hidrogén(8-10%) - a szénhez hasonlóan bármely szerves vegyület része. Ez is a víz része.
Nitrogén(2-3%) - az aminosavak, így a fehérjék, nukleinsavak, egyes vitaminok és pigmentek része. A légkörből származó baktériumok rögzítik.
Makrotápanyagok
Magnézium (0,02 - 0,03%)
1. A sejtben - az enzimek része, részt vesz a DNS-szintézisben és az energia-anyagcserében
2. Növényekben - a klorofill része
3. Állatoknál - az izom-, ideg- és csontszövetek működésében részt vevő enzimek része.
Nátrium (0,02 - 0,03%)
1. A sejtben - a kálium-nátrium csatornák és szivattyúk része
2. Növényekben - részt vesz az ozmózisban, amely biztosítja a víz felszívódását a talajból
3. Állatoknál - részt vesz a veseműködésben, a szívritmus fenntartásában, a vér része (NaCl), segít fenntartani a sav-bázis egyensúlyt
Kalcium (0,04 - 2,0%)
1. A sejtben - részt vesz a membrán szelektív permeabilitásában, a DNS és a fehérjék összekapcsolásának folyamatában
2. Növényekben - pektin anyagok sóit képez, keménységet kölcsönöz a növényi sejteket összekötő intercelluláris anyagnak, és részt vesz a sejtközi érintkezések kialakításában is
3. Állatoknál - gerincesek csontjainak, puhatestűek héjának és korallpolipoknak a része, részt vesz az epe képződésében, növeli a gerincvelő és a nyálzási központ reflex ingerlékenységét, részt vesz az idegimpulzusok szinaptikus továbbításában, a véralvadási folyamatokban, szükséges tényező a harántcsíkolt izmok csökkentésében
Vas (0,02%)
1. A sejtben - a citokrómok része
2. Növényekben - részt vesz a klorofill szintézisében, része a légzésben részt vevő enzimeknek, része a citokrómoknak
3. Állatoknál - a hemoglobin része
Kálium (0,15 - 0,4%)
1. A sejtben - fenntartja a citoplazma kolloid tulajdonságait, része a kálium-nátrium pumpáknak és csatornáknak, aktiválja a fehérjeszintézisben részt vevő enzimeket a glikolízis során
2. Növényekben - részt vesz a vízanyagcsere és a fotoszintézis szabályozásában
3. Szükséges a megfelelő szívritmushoz, részt vesz az idegimpulzusok vezetésében
Kén (0,15 - 0,2%)
1. A sejtben - egyes aminosavak része - citin, cisztein és metionin, diszulfidhidakat képez a fehérje harmadlagos szerkezetében, része néhány enzimnek és az A koenzimnek, része a bakterioklorofillnak, egyes kemoszintetikus anyagok ként használnak vegyületek energia előállítására
2. Állatoknál - inzulin, B1-vitamin, biotin része
Foszfor (0,2 - 1,0%)
1. A sejtben - foszforsav-maradékok formájában a DNS, RNS, ATP, nukleotidok, koenzimek NAD, NADP, FAD, foszforilált cukrok, foszfolipidek és számos enzim része a foszfolipidek részeként
2. Állatoknál - csontok, fogak része, emlősökben a pufferrendszer alkotóeleme, viszonylag állandó szinten tartja a szövetnedv savegyensúlyát
Klór (0,05 - 0,1%)
1. A sejtben - részt vesz a sejt elektrosemlegességének fenntartásában
2. Növényekben - részt vesz a turgornyomás szabályozásában
3. Állatoknál - részt vesz a vérplazma ozmotikus potenciáljának kialakításában, valamint az idegsejtekben zajló gerjesztési és gátlási folyamatokban, sósav formájában a gyomornedv része
Mikroelemek
Réz
1. A sejtben - a citokrómok szintézisében részt vevő enzimek része
2. Növényekben - a fotoszintézis sötét fázisának reakcióiban részt vevő enzimek egy része
3. Állatokban - részt vesz a hemoglobin szintézisében, gerincteleneknél a hemocianinok - oxigénhordozók, emberben - része a bőr pigmentjének - melanin
Cink
1. Részt vesz az alkoholos erjedésben
2. Növényekben - a szénsav lebontásában és a növényi hormonok-auxinok szintézisében részt vevő enzimek egy része
Jód
1. Gerinceseknél – a pajzsmirigyhormonok (tiroxin) része
Kobalt
1. Állatoknál - a B12-vitamin része (részt vesz a hemoglobin szintézisében), hiánya vérszegénységhez vezet
Fluor
1. Állatoknál - erőt ad a csontoknak és a fogzománcnak
Mangán
1. A sejtben - a légzésben, zsírsav oxidációban részt vevő enzimek része, fokozza a karboxiláz aktivitást
2. Növényekben - enzimek részeként részt vesz a fotoszintézis sötét reakcióiban és a nitrátok redukciójában
3. Állatokban - a csontnövekedéshez szükséges foszfatáz enzimek egy része
Bróm
1. A sejtben - a B1-vitamin része, amely részt vesz a piroszőlősav lebontásában
Molibdén
1. A sejtben - enzimek részeként részt vesz a légköri nitrogén rögzítésében
2. Növényekben - enzimek részeként részt vesz a sztómák és az aminosavak szintézisében részt vevő enzimek munkájában
Bor
1. Befolyásolja a növények növekedését
1. Milyen anyagokat nevezünk ásványi anyagoknak?
Válasz. Az ásványi anyagok az élő szervezet normális működéséhez szükséges kémiai elemek (kalcium, foszfor, kálium, magnézium)
A magnézium létfontosságú elem, amely elősegíti az izmok ellazulását. A magnézium gátolja az idegvégződések gerjesztését, számos katalitikus folyamatban vesz részt, serkenti a bélmozgást, ezáltal elősegíti a méreganyagok (köztük a koleszterin) eltávolítását és fokozza az epe kiválasztását. A magnézium értágító hatású, és javítja a szívizom vérellátását.
A kálium olyan ásványi anyag, amely a perifériás és a központi idegrendszer sejtjeinek normál működéséhez, az ozmotikus nyomás fenntartásához, valamint az összes izom normál működéséhez szükséges. Segítenek eltávolítani a szervezetből a vizet, és ezáltal a káros anyagcseretermékeket.
Nátrium. Az asztali só szükséges szervezetünk számára. A vér és a szövetfolyadék összetevője. A szükséges mennyiség étellel kerül a szervezetbe.
A foszfor esszenciális elem, amely a nukleinsavfehérjék és a csontszövet része; Befolyásolja a szövetek növekedési és helyreállítási folyamatait. A foszfor szükséges a csontokhoz és az izmokhoz is. Az emberi energiatároló az adenozin-trifoszforsav (ATP). Amikor az ember dolgozik, ez a sav szétesik, felszabadítva a benne lévő energiát.
Létfontosságú elem a kén, melynek jelentőségét elsősorban az határozza meg, hogy a fehérjékben kéntartalmú aminosavak (cisztein és metionin) formájában, valamint egyes hormonok és vitaminok összetételében is megtalálható. . Egy személy kénszükségletét kielégítik (kb. 1 g naponta) normál napi étrenddel.
A klór szintén létfontosságú elem, amely részt vesz a gyomornedv képződésében, plazmát képez, és számos enzimet aktivál. Az élelmiszerek klórtartalma 2-160 mg/%. A konyhasó hozzáadása nélkül az étrend 1,6 g klórt tartalmazna.
A vas szükséges a vérképzéshez, biztosítja az oxigén szállítását a tüdőből a szövetekbe. A vas a hemoglobin része - a vér vörös pigmentje. A vörösvérsejtek a csontvelőben termelődnek; Bejutnak a vérbe és 6 hétig keringenek benne. Ezután szétesnek alkotórészeikre, és a bennük lévő vas bejut a lépbe és a májba, és ott lerakódik „amíg szükség van rá”.
A cink a vérben és az izomszövetben található. Ez az elem szükséges, melynek jelentőségét az határozza meg, hogy része a vércukorszintet szabályozó hasnyálmirigy-hormonnak, az inzulinnak. Fontos a teljes sebgyógyuláshoz is, részt vesz a vérnyomás szabályozásában és elősegíti a prosztaglandinok képződését, melyek gyulladáscsökkentő hatásúak; segít eltávolítani a koleszterint a szervezetből.
2. Milyen folyamatot nevezünk disszociációnak?
Válasz. Az elektrolitikus disszociáció az a folyamat, amikor az elektrolit ionokra bomlik, amikor vízben oldják vagy olvadáskor.
Az ionokká történő disszociáció az oldott anyag és az oldószer kölcsönhatása miatt következik be; A spektroszkópiai módszerek szerint ez a kölcsönhatás nagyrészt kémiai jellegű. Az oldószermolekulák szolvatációs képessége mellett az elektrolitikus disszociációban bizonyos szerepet játszik az oldószer makroszkopikus tulajdonsága - a dielektromos állandója
3. Mik az ionok?
Válasz. Az ion olyan részecske, amelyben a protonok teljes száma nem egyenlő az elektronok teljes számával. Az az ion, amelyben a protonok összszáma nagyobb, mint az összes elektronszám, pozitív töltésű, és kationnak nevezzük. Az az ion, amelyben a protonok összszáma kisebb, mint az összes elektronszám, negatív töltésű, és anionnak nevezzük.
Független részecskék formájában az ionok az anyag összes halmazállapotában megtalálhatók: gázokban (különösen a légkörben), folyadékokban (olvadékokban és oldatokban), kristályokban és plazmában (különösen a csillagközi térben) .
Kérdések a 8. § után
1. Milyen formában vannak jelen az ásványi anyagok az élő szervezetekben?
Válasz. A sejt ásványi anyagainak nagy része sók formájában, ionokra disszociálva vagy szilárd állapotban van.
Szinte minden sejt citoplazmájában vannak kristályos zárványok, amelyek általában gyengén oldódó kalcium- és foszforsókból állnak. Rajtuk kívül szilícium-dioxidot és egyéb szervetlen anyagokat is tartalmazhatnak. A sejt tartószerkezeteinek (például a radioláriumok ásványi vázának) és a testnek - a csontszövet ásványi anyagának (kalcium- és foszforsók), puhatestűhéjak (kalciumsók), kitin (kalciumsók) - kialakítására szolgálnak. stb.
2. Mi a szervetlen ionok szerepe a sejtben?
Válasz. A sejt életfolyamatainak biztosításában nem kis jelentőségű szervetlen ionokat kationok (K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH) és anionok (Cl-, HPO, H2PO, HCO, NO, PO, CO) képviselik. ) ásványi sók. A kationok és anionok koncentrációja a sejtben és a környezetében eltérő. Ennek eredményeként potenciálkülönbség alakul ki a sejt tartalma és a környező környezet között, ami olyan fontos folyamatokat biztosít, mint az ingerlékenység és a gerjesztés átvitele ideg vagy izom mentén.
3. Mi a szerepe az ionoknak a szervezet pufferrendszereiben?
Válasz. A sejtekben a pH állandó értéke a tartalmuk pufferelő tulajdonságainak köszönhetően megmarad. A pufferoldat egy gyenge sav és oldható sójának keverékét tartalmazó oldat. A savasság (a H+-ionok koncentrációja) növekedésével a sóból származó szabad anionok könnyen egyesülnek a szabad H+-ionokkal, és eltávolítják azokat az oldatból. A savasság csökkenésekor további H+ ionok szabadulnak fel. Így a pufferoldatban viszonylag állandó H+-ionkoncentrációt tartunk fenn. Néhány szerves vegyület, különösen a fehérjék, szintén pufferelő tulajdonságokkal rendelkeznek.
A szervezet pufferrendszerének alkotóelemeiként az ionok meghatározzák azok tulajdonságait - a pH állandó szinten tartásának képességét (közel a semleges reakcióhoz), annak ellenére, hogy az anyagcsere folyamata során folyamatosan savas és lúgos termékek képződnek. Így az emlősök HPO42- és H2PO4-ből álló foszfát pufferrendszere az intracelluláris folyadék pH-ját 6,9-7,4 tartományban tartja. Az extracelluláris környezet (vérplazma) fő pufferrendszere a hidrogén-karbonát rendszer, amely H2CO3-ból és HCO4-ből áll, és pH-értéke 7,4.
4. Miért vezet bizonyos fémionok hiánya vagy hiánya a sejtműködés megzavarásához?
Válasz. Egyes fémek (Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Br, Co) ionjai számos enzim, hormon és vitamin összetevői, illetve aktiválják azokat. Például a Fe-ion a vér hemoglobinjának, a Zn-ion pedig az inzulin hormon része. Hiányukkal a sejtélet legfontosabb folyamatai megzavaródnak.
A szervetlen ionok vagy ásványi anyagok a következő funkciókat látják el a szervezetben:
1. Bioelektromos funkció. Ez a funkció a sejtmembránokon potenciálkülönbség előfordulásával jár. Az ionkoncentráció gradiens a membrán mindkét oldalán körülbelül 60-80 mV potenciált hoz létre a különböző sejtekben. A sejtmembrán belső oldala negatív töltésű a külsőhöz képest. Minél nagyobb a membrán elektromos potenciálja, annál nagyobb a fehérjetartalom és annak ionizációja (negatív töltése) a sejten belül és a kationok koncentrációja a sejten kívül (a Na + és K + ionok diffúziója a membránon keresztül a sejtbe nehézkes ). A szervetlen ionok ezen funkciója különösen ingerlékeny sejtek (ideg, izom) működésének szabályozására és idegimpulzusok vezetésére szolgál.
2. Ozmotikus funkció ozmotikus nyomás szabályozására használják. Az élő sejt az izozmopolaritás törvényének engedelmeskedik: a test minden olyan környezetében, amelyek között szabad vízcsere zajlik, azonos ozmotikus nyomás jön létre. Ha egy bizonyos közegben megnő az ionok száma, akkor a víz utánuk rohan, amíg új egyensúly és új ozmotikus nyomás nem jön létre.
3. Strukturális funkció a fémek komplexképző tulajdonságai miatt. A fémionok kölcsönhatásba lépnek fehérjék anionos csoportjaival, nukleinsavakkal és más makromolekulákkal, és ezáltal – más tényezőkkel együtt – biztosítják e molekulák bizonyos konformációinak fenntartását. Mivel a biopolimerek biológiai aktivitása konformációiktól függ, funkcióik fehérjék általi normális megvalósítása, a nukleinsavak információinak akadálytalan megvalósítása, szupramolekuláris komplexek kialakulása, szubcelluláris struktúrák kialakulása és egyéb folyamatok elképzelhetetlenek a fehérjék részvétele nélkül. kationok és anionok.
4. Szabályozó funkció az, hogy a fémionok enzimaktivátorok, és ezáltal szabályozzák a kémiai átalakulások sebességét a sejtben. Ez a kationok közvetlen szabályozó hatása. Közvetve a fémionok gyakran szükségesek egy másik szabályozó, például egy hormon működéséhez. Mondjunk néhány példát. Az inzulin aktív formájának kialakulása cinkionok nélkül lehetetlen. Az RNS harmadlagos szerkezetét nagymértékben meghatározza az oldat ionerőssége, és az olyan kationok, mint a Cr 2+, Ni 2+, Fe 2+, Zn 2+, Mn 2+ és mások közvetlenül részt vesznek a spirál kialakításában. nukleinsavak szerkezete. A Mg 2+ -ionok koncentrációja befolyásolja az ilyen szupramolekuláris szerkezetek, például riboszómák kialakulását.
5. Szállítási funkció bizonyos fémek (a metalloproteinek részeként) részvételében nyilvánul meg az elektronok vagy egyszerű molekulák átvitelében. Például a vas- és rézkationok a citokrómok részét képezik, amelyek a légzőlánc elektronhordozói, a hemoglobinban lévő vas pedig megköti az oxigént és részt vesz annak átvitelében.
6. Energiafüggvény foszfát anionok felhasználásával kapcsolatos az ATP és ADP képződésében (az ATP az élő szervezetek fő energiahordozója).
7. Mechanikai funkció. Például a Ca +2 kation és a foszfát anion a csontok hidroxilapatitjának és kalcium-foszfátjának része, és meghatározza azok mechanikai szilárdságát.
8. Szintetikus funkció. Számos szervetlen iont használnak fel összetett molekulák szintézisében. Például az I¯ jódionok részt vesznek a jódtironinok szintézisében a pajzsmirigysejtekben; anion (SO 4) 2- - észter-kén vegyületek szintézisében (a szervezetben a káros szerves alkoholok és savak semlegesítése során). A szelén fontos szerepet játszik a peroxid mérgező hatásai elleni védekezésben. Szelenociszteint képez, a cisztein analógját, amelyben szelénatomok helyettesítik a kénatomokat. A szelenocisztein a glutation-peroxidáz enzim összetevője, amely katalizálja a hidrogén-peroxid glutationnal történő redukcióját (tripeptid - γ-glutamil-ciszteinilglicin)
Fontos megjegyezni, hogy bizonyos határokon belül egyes ionok felcserélhetősége lehetséges. Ha egy fémion hiánya van, akkor az helyettesíthető egy másik, fizikai-kémiai tulajdonságaiban és ionsugárjában hasonló fémionnal. Például a nátriumiont lítium-ion helyettesíti; kalciumion - stronciumion; molibdén ion - vanádium-ion; vasion - kobalt ion; néha magnéziumionok - mangán ionok.
Annak a ténynek köszönhetően, hogy az ásványi anyagok aktiválják az enzimek működését, az anyagcsere minden aspektusára hatással vannak. Vizsgáljuk meg, hogyan függ a nukleinsavak, fehérjék, szénhidrátok és lipidek anyagcseréje bizonyos szervetlen ionok jelenlététől.
Az élőlények sejtekből állnak. A különböző szervezetek sejtjei hasonló kémiai összetételűek. Az 1. táblázat az élő szervezetek sejtjeiben található főbb kémiai elemeket mutatja be.
1. táblázat Kémiai elemek tartalma a sejtben
A cellában lévő tartalom alapján három elemcsoport különíthető el. Az első csoportba tartozik az oxigén, a szén, a hidrogén és a nitrogén. A sejt teljes összetételének csaknem 98%-át teszik ki. A második csoportba tartozik a kálium, nátrium, kalcium, kén, foszfor, magnézium, vas, klór. Tartalmuk a cellában tized-század százalék. E két csoport elemei a következőképpen vannak besorolva makrotápanyagok(görögből makró- nagy).
A fennmaradó elemek, amelyeket a cellában század- és ezredszázalékkal képviselnek, a harmadik csoportba tartoznak. Ez mikroelemek(görögből mikro- kicsi).
A cellában nem találtak egyedi, az élő természetre jellemző elemeket. A felsorolt kémiai elemek mindegyike az élettelen természet része. Ez az élő és az élettelen természet egységét jelzi.
Bármely elem hiánya betegségekhez, sőt a szervezet halálához is vezethet, mivel minden elem sajátos szerepet játszik. Az első csoport makroelemei a biopolimerek alapját képezik - fehérjék, szénhidrátok, nukleinsavak, valamint lipidek, amelyek nélkül az élet lehetetlen. A kén egyes fehérjék, a foszfor a nukleinsavak, a vas a hemoglobin, a magnézium pedig a klorofill része. A kalcium fontos szerepet játszik az anyagcserében.
A sejtben található kémiai elemek egy része szervetlen anyagok - ásványi sók és víz - része.
Ásványi sók a sejtben általában kationok (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) és anionok (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO) formájában találhatók meg. 3), amelyek aránya határozza meg a környezet savasságát, ami fontos a sejtek életéhez.
(Sok sejtben a környezet enyhén lúgos, pH-ja szinte nem változik, mivel a kationok és anionok bizonyos aránya folyamatosan megmarad benne.)
Az élő természetben található szervetlen anyagok közül óriási szerepet játszik víz.
Víz nélkül az élet lehetetlen. A legtöbb sejt jelentős tömegét alkotja. Sok vizet tartalmaznak az agy sejtjei és az emberi embriók: több mint 80% víz; zsírszövet sejtjeiben - csak 40,% Idős korra a sejtek víztartalma csökken. Az a személy, aki elvesztette a víz 20%-át, meghal.
A víz egyedi tulajdonságai meghatározzák a szervezetben betöltött szerepét. Részt vesz a hőszabályozásban, ami a víz nagy hőkapacitásának köszönhető - nagy mennyiségű energia fogyasztása fűtéskor. Mi határozza meg a víz nagy hőkapacitását?
A vízmolekulában egy oxigénatom kovalens kötéssel kapcsolódik két hidrogénatomhoz. A vízmolekula poláris, mert az oxigénatom részben negatív töltésű, és mind a két hidrogénatom
Részben pozitív töltés. Egy vízmolekula oxigénatomja és egy másik molekula hidrogénatomja között hidrogénkötés jön létre. A hidrogénkötések nagyszámú vízmolekula összekapcsolását biztosítják. A víz melegítése során az energia jelentős része a hidrogénkötések felszakítására fordítódik, ami meghatározza annak nagy hőkapacitását.
víz - jó oldószer. Molekulái polaritásuk miatt kölcsönhatásba lépnek pozitív és negatív töltésű ionokkal, elősegítve ezzel az anyag oldódását. A vízzel kapcsolatban az összes sejtanyagot hidrofil és hidrofób csoportokra osztják.
Hidrofil(görögből víz- víz és filleo- szerelem) olyan anyagoknak nevezzük, amelyek vízben oldódnak. Ide tartoznak az ionos vegyületek (például sók) és egyes nemionos vegyületek (például cukrok).
Hidrofób(görögből víz- víz és Phobos- félelem) olyan anyagok, amelyek vízben nem oldódnak. Ilyenek például a lipidek.
A víz fontos szerepet játszik a sejtben vizes oldatokban végbemenő kémiai reakciókban. Feloldja az anyagcseretermékeket, amelyekre a szervezetnek nincs szüksége, és ezáltal elősegíti azok eltávolítását a szervezetből. A sejt magas víztartalma adja azt rugalmasság. A víz megkönnyíti a különféle anyagok mozgását egy sejten belül vagy sejtről sejtre.
Az élő és az élettelen természet testei ugyanazokból a kémiai elemekből állnak. Az élő szervezetek szervetlen anyagokat - vizet és ásványi sókat - tartalmaznak. A víz számos, életbevágóan fontos funkcióját egy sejtben molekuláinak jellemzői határozzák meg: polaritásuk, hidrogénkötések kialakításának képessége.
A SEJT SZERVETLEN ÖSSZETEVŐI
Körülbelül 90 elem található az élő szervezetek sejtjeiben, és ebből körülbelül 25 szinte minden sejtben megtalálható. A kémiai elemeket sejttartalmuk alapján három nagy csoportra osztják: makroelemek (99%), mikroelemek (1%), ultramikroelemek (0,001%-nál kevesebb).
A makroelemek közé tartozik az oxigén, szén, hidrogén, foszfor, kálium, kén, klór, kalcium, magnézium, nátrium, vas.
A mikroelemek közé tartozik a mangán, réz, cink, jód, fluor.
Az ultramikroelemek közé tartozik az ezüst, az arany, a bróm és a szelén.
| ELEMEK | TARTALOM A TESTBEN (%) | BIOLÓGIAI JELENTŐSÉG |
| Makrotápanyagok: | ||
| O.C.H.N. | 62-3 | Tartalmaz minden szerves anyagot a sejtekben, vizet |
| Phosphorus R | 1,0 | A nukleinsavak, az ATP (nagy energiájú kötéseket képez), az enzimek, a csontszövet és a fogzománc részei |
| Kalcium Ca +2 | 2,5 | Növényekben a sejtmembrán része, állatokban - a csontok és a fogak összetételében, aktiválja a véralvadást |
| Mikroelemek: | 1-0,01 | |
| Sulphur S | 0,25 | Fehérjéket, vitaminokat és enzimeket tartalmaz |
| Kálium K+ | 0,25 | Idegi impulzusok vezetését okozza; fehérjeszintézis enzimek aktivátora, fotoszintézis folyamatok, növénynövekedés |
| Klór CI - | 0,2 | A gyomornedv összetevője sósav formájában, aktiválja az enzimeket |
| Nátrium-Na+ | 0,1 | Biztosítja az idegimpulzusok vezetését, fenntartja az ozmotikus nyomást a sejtben, serkenti a hormonok szintézisét |
| Magnézium Mg +2 | 0,07 | A csontokban és fogakban található klorofill molekula egy része aktiválja a DNS-szintézist és az energia-anyagcserét |
| Jód I- | 0,1 | A pajzsmirigyhormon része - tiroxin, befolyásolja az anyagcserét |
| Vas Fe+3 | 0,01 | A hemoglobin, a mioglobin, a szemlencse és a szaruhártya része, enzimaktivátor, és részt vesz a klorofill szintézisében. Biztosítja az oxigén szállítását a szövetekbe és a szervekbe |
| Ultramikroelemek: | kisebb, mint 0,01, nyomokban | |
| Réz Si +2 | Részt vesz a hematopoiesis, fotoszintézis folyamataiban, katalizálja az intracelluláris oxidatív folyamatokat | |
| Mangán Mn | Növeli a növények termelékenységét, aktiválja a fotoszintézis folyamatát, befolyásolja a vérképző folyamatokat | |
| Bor V | Befolyásolja a növény növekedési folyamatait | |
| Fluor F | A fogzománc része, ha hiány van, szuvasodás alakul ki, fluorózis alakul ki; | |
| Anyagok: | ||
| N 2 0 | 60-98 | Ez alkotja a szervezet belső környezetét, részt vesz a hidrolízis folyamatokban, strukturálja a sejtet. Univerzális oldószer, katalizátor, kémiai reakciók résztvevője |
A SEJTEK SZERVES KOMPONENSEI
| ANYAGOK | SZERKEZETE ÉS TULAJDONSÁGAI | FUNKCIÓK |
| Lipidek | ||
| Magasabb zsírsavak és glicerin észterei. A foszfolipidek összetétele tartalmaz még H3PO4 maradékot is. Hidrofób vagy hidrofil-hidrofób tulajdonságokkal és nagy energiaintenzitással rendelkeznek | Építés- minden membrán bilipid rétegét képezi. Energia. Hőszabályozó. Védő. Hormonális(kortikoszteroidok, nemi hormonok). A D, E vitamin összetevői. Vízforrás a szervezetben |
|
| Szénhidrát | ||
| Monoszacharidok: szőlőcukor, fruktóz, ribóz, dezoxiribóz |
Vízben jól oldódik | Energia |
| Disacharidok: szacharóz, malátacukor (maltóz) |
Vízben oldódik | Összetevők: DNS, RNS, ATP |
| Poliszacharidok: keményítő, glikogén, cellulóz |
Vízben rosszul vagy nem oldódik | Tartalék tápanyag. Építés - a héj egy növényi sejt |
| Mókusok | Polimerek. Monomerek - 20 aminosav. | Az enzimek biokatalizátorok. |
| Az I szerkezet a polipeptid lánc aminosavainak szekvenciája. Kötés - peptid - CO-NH- | Építés - a membránszerkezetek, a riboszómák részei. | |
| II szerkezet - a-hélix, kötés - hidrogén | Motor (összehúzódó izomfehérjék). | |
| III szerkezet - térbeli konfiguráció a-spirálok (gömböcskék). Kötések - ionos, kovalens, hidrofób, hidrogén | Szállítás (hemoglobin). Védő (ellenanyagok szabályozó (hormonok, inzulin). | |
| Az IV szerkezet nem minden fehérjére jellemző. Több polipeptid lánc összekapcsolása egyetlen felépítménybe Vízben rosszul oldódik. Magas hőmérséklet, tömény savak és lúgok, nehézfémsók hatása denaturációt okoz | ||
| Nukleinsavak: | Biopolimerek. Nukleotidokból áll | |
| A DNS dezoxiribonukleinsav. | Nukleotid összetétel: dezoxiribóz, nitrogéntartalmú bázisok - adenin, guanin, citozin, timin, H 3 PO 4 maradék. Nitrogéntartalmú bázisok komplementaritása A = T, G = C. Kettős hélix. Képes önmegkettőzni | Kromoszómákat alkotnak. Örökletes információk, genetikai kód tárolása és továbbítása. RNS és fehérjék bioszintézise. Egy fehérje elsődleges szerkezetét kódolja. A sejtmag, mitokondriumok, plasztidok tartalmazzák |
| Az RNS ribonukleinsav. | Nukleotid összetétel: ribóz, nitrogéntartalmú bázisok - adenin, guanin, citozin, uracil, H 3 PO 4 maradék Nitrogénbázisok komplementaritása A = U, G = C. Egy lánc | |
| Messenger RNS | Információátadás a fehérje elsődleges szerkezetéről, részt vesz a fehérje bioszintézisében | |
| Riboszomális RNS | Építi a riboszóma testet | |
| RNS átvitele | Az aminosavakat kódolja és a fehérjeszintézis helyére - riboszómákba - szállítja | |
| Vírus RNS és DNS | A vírusok genetikai berendezése | |
Enzimek.
A fehérjék legfontosabb funkciója a katalitikus. A sejtben a kémiai reakciók sebességét több nagyságrenddel növelő fehérjemolekulákat nevezzük enzimek. A szervezetben egyetlen biokémiai folyamat sem megy végbe enzimek részvétele nélkül.
Jelenleg több mint 2000 enzimet fedeztek fel. Hatékonyságuk sokszorosa a gyártásban használt szervetlen katalizátorokénak. Így a kataláz enzimben 1 mg vas 10 tonna szervetlen vasat helyettesít. A kataláz 10 11-szeresére növeli a hidrogén-peroxid (H 2 O 2) bomlási sebességét. A szénsavképződés reakcióját katalizáló enzim (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3) 10 7-szeresére gyorsítja a reakciót.
Az enzimek fontos tulajdonsága a hatásuk specifikussága, mindegyik enzim csak egy vagy egy kis csoport hasonló reakciót katalizál.
Azt az anyagot, amelyre az enzim hat, ún szubsztrát. Az enzim és a szubsztrát molekulák szerkezetének pontosan meg kell egyeznie egymással. Ez magyarázza az enzimek működésének specifikusságát. Ha egy szubsztrátot enzimmel kombinálunk, az enzim térbeli szerkezete megváltozik.
Az enzim és a szubsztrát közötti kölcsönhatás sorrendje sematikusan ábrázolható:
Szubsztrát+Enzim - Enzim-szubsztrát komplex - Enzim+Termék.
A diagram azt mutatja, hogy a szubsztrát az enzimmel egyesülve enzim-szubsztrát komplexet képez. Ebben az esetben a szubsztrát új anyaggá - termékké - alakul. A végső szakaszban az enzim felszabadul a termékből, és ismét kölcsönhatásba lép egy másik szubsztrát molekulával.
Az enzimek csak bizonyos hőmérsékleten, anyagkoncentráción és a környezet savasságán működnek. A körülmények megváltozása a fehérjemolekula harmadlagos és kvaterner szerkezetének megváltozásához, következésképpen az enzimaktivitás elnyomásához vezet. Hogyan történik ez? Az enzimmolekulának csak egy bizonyos része, az ún aktív központ. Az aktív centrum 3-12 aminosavból áll, és a polipeptidlánc meggörbülése következtében jön létre.
Különböző tényezők hatására megváltozik az enzimmolekula szerkezete. Ebben az esetben az aktív központ térbeli konfigurációja felborul, és az enzim elveszíti aktivitását.
Az enzimek olyan fehérjék, amelyek biológiai katalizátorként működnek. Az enzimeknek köszönhetően a sejtekben a kémiai reakciók sebessége több nagyságrenddel megnő. Az enzimek fontos tulajdonsága, hogy bizonyos körülmények között specifikusak.
Nukleinsavak.
A nukleinsavakat a 19. század második felében fedezték fel. F. Miescher svájci biokémikus, aki magas nitrogén- és foszfortartalmú anyagot izolált a sejtmagokból, és „nukleinnek” nevezte (lat. mag- mag).
A nukleinsavak örökletes információkat tárolnak minden sejt és minden élőlény felépítéséről és működéséről a Földön. Kétféle nukleinsav létezik: DNS (dezoxiribonukleinsav) és RNS (ribonukleinsav). A nukleinsavak, akárcsak a fehérjék, fajspecifikusak, vagyis minden faj szervezetének saját DNS-típusa van. A fajspecifitás okainak megismeréséhez vegyük figyelembe a nukleinsavak szerkezetét.
A nukleinsavmolekulák nagyon hosszú láncok, amelyek sok száz, sőt millió nukleotidból állnak. Bármely nukleinsav csak négyféle nukleotidot tartalmaz. A nukleinsavmolekulák funkciói a szerkezetüktől, a bennük lévő nukleotidoktól, a láncban lévő számuktól és a molekulában lévő vegyület szekvenciájától függenek.
Mindegyik nukleotid három komponensből áll: egy nitrogéntartalmú bázisból, egy szénhidrátból és egy foszforsavból. Mindegyik DNS-nukleotid négyféle nitrogénbázis egyikét tartalmazza (adenin - A, timin - T, guanin - G vagy citozin - C), valamint dezoxiribóz szenet és egy foszforsav maradékot.
Így a DNS-nukleotidok csak a nitrogénbázis típusában különböznek.
A DNS-molekula hatalmas számú nukleotidból áll, amelyek egy bizonyos szekvenciában láncba kapcsolódnak. Minden DNS-molekulatípusnak megvan a maga nukleotidszáma és szekvenciája.
A DNS-molekulák nagyon hosszúak. Például egy emberi sejtből (46 kromoszómából) származó DNS-molekulák nukleotidszekvenciájának betűkkel történő felírásához körülbelül 820 000 oldalas könyvre lenne szükség. Négy típusú nukleotid váltakozása végtelen számú DNS-molekula-változatot képezhet. A DNS-molekulák ezen szerkezeti jellemzői lehetővé teszik számukra, hogy hatalmas mennyiségű információt tároljanak az élőlények összes jellemzőjéről.
1953-ban J. Watson amerikai biológus és F. Crick angol fizikus megalkotta a DNS-molekula szerkezetének modelljét. A tudósok azt találták, hogy minden DNS-molekula két egymáshoz kapcsolódó és spirálisan csavart láncból áll. Úgy néz ki, mint egy kettős spirál. Mindegyik láncban négyféle nukleotid váltakozik egy meghatározott szekvenciában.
A DNS nukleotid-összetétele különböző baktérium-, gomba-, növény- és állatfajok között változik. De ez nem változik az életkorral, és kevéssé függ a környezeti változásoktól. A nukleotidok párosodnak, azaz bármely DNS-molekulában az adenin nukleotidok száma megegyezik a timidin nukleotidok számával (A-T), a citozin nukleotidok száma pedig a guanin nukleotidok számával (C-G). Ez annak a ténynek köszönhető, hogy egy DNS-molekulában két lánc egymáshoz kapcsolására egy bizonyos szabály vonatkozik, nevezetesen: az egyik lánc adeninje mindig csak két hidrogénkötéssel kapcsolódik csak a másik lánc timinjéhez, és a guaninhoz - három hidrogénkötéssel citozinnal, vagyis egy molekula DNS nukleotidláncai komplementerek, kiegészítik egymást.
A nukleinsavmolekulák - a DNS és az RNS - nukleotidokból állnak. A DNS-nukleotidok közé tartozik egy nitrogéntartalmú bázis (A, T, G, C), a szénhidrát dezoxiribóz és egy foszforsav molekula-maradék. A DNS-molekula kettős hélix, amely két láncból áll, amelyeket hidrogénkötések kapcsolnak össze a komplementaritás elve szerint. A DNS funkciója az örökletes információk tárolása.
Minden élőlény sejtje ATP - adenozin-trifoszforsav molekulákat tartalmaz. Az ATP egy univerzális sejtanyag, amelynek molekulája energiagazdag kötésekkel rendelkezik. Az ATP molekula egy egyedi nukleotid, amely más nukleotidokhoz hasonlóan három komponensből áll: egy nitrogéntartalmú bázisból - adeninből, egy szénhidrátból - ribózból, de egy helyett három foszforsavmolekula-maradékot tartalmaz (12. ábra). Az ábrán ikonnal jelzett kapcsolatok energiában gazdagok és ún makroergikus. Minden ATP-molekula két nagy energiájú kötést tartalmaz.
Ha egy nagy energiájú kötés felszakad, és egy molekula foszforsav enzimek segítségével eltávolítjuk, 40 kJ/mol energia szabadul fel, és az ATP ADP - adenozin-difoszforsavvá alakul. Ha egy másik foszforsavmolekulát eltávolítanak, további 40 kJ/mol szabadul fel; AMP képződik - adenozin-monofoszforsav. Ezek a reakciók reverzibilisek, vagyis az AMP ADP-vé, az ADP ATP-vé alakítható.
Az ATP-molekulák nemcsak lebomlanak, hanem szintetizálódnak is, így tartalmuk a sejtben viszonylag állandó. Az ATP jelentősége a sejt életében óriási. Ezek a molekulák vezető szerepet játszanak a sejt és az egész szervezet életének biztosításához szükséges energia-anyagcserében.
Rizs. 12. Az ATP szerkezetének vázlata.| adenin - |
Az RNS-molekula általában egyláncú, négyféle nukleotidból áll – A, U, G, C. Az RNS-nek három fő típusa ismert: mRNS, rRNS, tRNS. Az RNS-molekulák tartalma a sejtben nem állandó, részt vesznek a fehérje bioszintézisében. Az ATP a sejt univerzális energiaanyaga, amely energiában gazdag kötéseket tartalmaz. Az ATP központi szerepet játszik a sejtek energia-anyagcseréjében. Az RNS és az ATP mind a sejtmagban, mind a citoplazmában megtalálható.
Feladatok és tesztek a "4. témakör "A sejt kémiai összetétele" témakörben.
- polimer, monomer;
- szénhidrát, monoszacharid, diszacharid, poliszacharid;
- lipid, zsírsav, glicerin;
- aminosav, peptidkötés, fehérje;
- katalizátor, enzim, aktív hely;
- nukleinsav, nukleotid.
Algoritmus a problémák megoldására.
1. típus: DNS önmásolása.
Az egyik DNS-lánc a következő nukleotidszekvenciával rendelkezik:
AGTACCGATACCGATTTACCG...
Milyen nukleotidszekvenciát tartalmaz ugyanannak a molekulának a második lánca?
A DNS-molekula második szálának nukleotidszekvenciájának felírásához, ha az első szál szekvenciája ismert, elegendő a timint adeninnel, az adenint timinnel, a guanint citozinnal, a citozint guaninnal helyettesíteni. A csere elvégzése után a következő sorrendet kapjuk:
TATTGGGCTATGAGCTAAAATG...
2. típus. Fehérje kódolás.
A ribonukleáz fehérje aminosavláncának kezdete a következő: lizin-glutamin-treonin-alanin-alanin-alanin-lizin...
Milyen nukleotidszekvenciával kezdődik az ennek a fehérjének megfelelő gén?
Ehhez használja a genetikai kódtáblázatot. Minden aminosavhoz megtaláljuk a kódot a megfelelő nukleotidhármas formájában, és felírjuk. Ezeket a hármasokat egymás után a megfelelő aminosavak sorrendjében rendezve megkapjuk a hírvivő RNS egy szakaszának szerkezeti képletét. Általában több ilyen hármas van, a választás az Ön döntése szerint történik (de csak az egyik hármast veszik figyelembe). Ennek megfelelően több megoldás is lehet.
ААААААААЦУГЦГГЦУГЦГАAG
Milyen aminosavszekvenciával kezdődik egy fehérje, ha a következő nukleotidszekvencia kódolja:
ACCTTCCATGGCCGGT...
A komplementaritás elvét alkalmazva megtaláljuk a DNS-molekula adott szegmensén kialakult hírvivő RNS szakaszának szerkezetét:
UGCGGGGUACCGGCCCA...
Ezután rátérünk a genetikai kód táblázatára, és minden egyes nukleotidhármashoz, az elsőtől kezdve, megtaláljuk és kiírjuk a megfelelő aminosavat:
Cisztein-glicin-tirozin-arginin-prolin-...
Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Általános biológia". Moszkva, "Felvilágosodás", 2000
- 4. témakör "A sejt kémiai összetétele." 2. §-7. o., 7-21
- 5. téma "Fotószintézis". 16-17. § 44-48
- 6. téma "Sejtlégzés". §12-13, 34-38
- 7. témakör "Genetikai információ". §14-15, 39-44
Tesztfeladatok a témában
"SEJTEK SZERVETLEN ANYAGAI"
Válasszon egy helyes választ a megadott lehetőségek közül:
1.
Milyen kémiai elemeket sorolunk a sejtben makroelemek közé?
a) Zn, I, F, Br;
c) Ni, Cu, I, Br.
d) Au, Ag, Ra, U.
2.
Milyen funkciói vannak a víznek egy sejtben?
c) energiaforrás.
d) idegimpulzusok továbbítása
3.
Milyen ionok alkotják a hemoglobint?
a) Mg 2+;
4. A gerjesztés idegen vagy izmon keresztül történő átvitele a következőkkel magyarázható:
a) a nátrium- és káliumionok koncentrációjának különbsége a sejten belül és kívül
b) a vízmolekulák közötti hidrogénkötések megszakítása
c) a hidrogénionok koncentrációjának változása
d) a víz hővezető képessége
5 . A következő anyagok hidrofilek:
a) keményítő
d) cellulóz
6. A klorofill molekula ionokat tartalmaz
d) Na+
7.
Ugyanakkor a csontszövet és a nukleinsavak része:
b) foszfor
c) kalcium
8 . A gyermekeknél angolkór alakul ki a következők hiányával:
a) mangán és vas
b) kalcium és foszfor
c) réz és cink
d) kén és nitrogén
9 . A gyomornedv összetétele a következőket tartalmazza:
10.
A legtöbb víz a sejtekben található:
a) embrió;
b) fiatal férfi;
c) egy öregember.
d) felnőtt
11.
Milyen kémiai elemek tartoznak a sejtben mikroelemek közé?
a) S, Na, Ca, K;
c) Ni, Cu, I, Br.
d) P, S, Cl, Na
12.
A gyomornedv összetétele magában foglalja
a) kénsav;
b) sósav;
c) szénsav.
d) foszforsav
13.
Milyen funkciói vannak az ásványi anyagoknak a sejtben?
a) örökletes adatok átadása;
b) környezet a kémiai reakciókhoz;
c) energiaforrás;
d) a sejt ozmotikus nyomásának fenntartása.
14.
Milyen ionok befolyásolják a véralvadást?
a) Mg 2+;
15 . A vas a következőket tartalmazza:
c) hemoglobin
d) klorofill
16.
Kevesebb víz található a sejtekben:
a) csontszövet;
b) idegszövet;
c) izomszövet.
d) zsírszövet
17.
A vízben rosszul oldódó anyagokat:
a) hidrofil;
b) hidrofób;
c) amfifil.
d) amfoter
18.
A cellában a pufferelést ionok biztosítják:
a) Na+, K+;
b) S042-, Cl-;
c) HCO 3 -, CO 3 2-.
d) Mg2+; Fe 2+
19.
A víz az élet alapja, mert... ő:
a) három halmazállapotú lehet (folyékony, szilárd és gáz halmazállapotú);
b) olyan oldószer, amely biztosítja mind az anyagok beáramlását a sejtbe, mind az anyagcseretermékek eltávolítását onnan;
c) párolgás közben lehűti a felületet.
d) hővezető tulajdonsággal rendelkezik
20 . A következő anyagok hidrofóbok:
d) kálium-permanganát
Válaszminta