العناصر الكيميائية والمركبات غير العضوية حسب النسبة المئوية في الخلية تنقسم إلى ثلاث مجموعات:

المغذيات الكبيرة: الهيدروجين ، الكربون ، النيتروجين ، الأكسجين (التركيز في الخلية - 99.9٪) ؛

العناصر النزرة: الصوديوم ، المغنيسيوم ، الفوسفور ، الكبريت ، الكلور ، البوتاسيوم ، الكالسيوم (التركيز في الخلية -0.1٪) ؛

العناصر فائقة الصغر: البورون والسيليكون والفاناديوم والمنغنيز والحديد والكوبالت والنحاس والزنك والموليبدينوم (التركيز في الخلية أقل من 0.001٪).

المعادن والأملاح والأيونات 2 ... 6 % حجم الخلية ، بعض المكونات المعدنية موجودة في الخلية في شكل غير مؤين. على سبيل المثال ، يوجد الحديد المرتبط بالكربون في الهيموجلوبين ، الفيريتين ، السيتوكرومات ، والإنزيمات الأخرى اللازمة للحفاظ على نشاط الخلية الطبيعي.

املاح معدنيةتتفكك في الأنيونات والكاتيونات وبالتالي الحفاظ على الضغط الأسموزي والتوازن الحمضي القاعدي للخلية. تعمل الأيونات غير العضوية كعوامل مساعدة ضرورية لتنفيذ النشاط الأنزيمي. من الفوسفات غير العضوي ، يتشكل الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) في عملية الفسفرة المؤكسدة - وهي مادة يتم فيها تخزين الطاقة اللازمة لحياة الخلية. توجد أيونات الكالسيوم في الدم والخلايا المنتشرة. في العظام ، تتحد مع أيونات الفوسفات والكربونات لتشكيل بنية بلورية.

ماء -إنها وسيلة تشتت عالمية للمادة الحية. تتكون الخلايا النشطة من 60-95٪ ماء ، ومع ذلك ، في الخلايا والأنسجة المريحة ، على سبيل المثال ، في الأبواغ والبذور ، تمثل حصة الماء عادة ما لا يقل عن 10-20 %>. في الخلية ، يكون الماء في شكلين: حر ومربوط. يشكل الماء الحر 95٪ من كل الماء في الخلية ويستخدم بشكل أساسي كوسيط مذيب ومشتت للنظام الغرواني للبروتوبلازم. المياه المقيدة (4-5 % من كل ماء الخلية) بشكل فضفاض بالبروتينات بواسطة الهيدروجين والروابط الأخرى.

المواد العضوية - المركبات المحتوية على الكربون (باستثناء الكربونات). معظم المواد العضوية عبارة عن بوليمرات تتكون من جسيمات متكررة - مونومرات.

بروتين- البوليمرات البيولوجية ، والتي تشكل الجزء الأكبر من المادة العضوية للخلية ، والتي تمثل حوالي 40 ... 50٪ من الكتلة الجافة للبروتوبلازم. تحتوي البروتينات على الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين وكذلك الكبريت والفوسفور.

تسمى البروتينات ، التي تتكون فقط من الأحماض الأمينية ، البروتينات البسيطة (من gr. Protos - الأول والأكثر أهمية). عادة ما يتم ترسيبها في الخلية كمواد تخزين. تتكون البروتينات المعقدة (البروتينات) نتيجة مزيج من البروتينات البسيطة والكربوهيدرات والأحماض الدهنية والأحماض النووية. معظم الإنزيمات التي تحدد وتنظم جميع العمليات الحيوية في الخلية هي ذات طبيعة بروتينية.

اعتمادًا على التكوين المكاني ، يتم تمييز أربعة مستويات هيكلية لتنظيم جزيئات البروتين. الهيكل الأساسي: الأحماض الأمينية مدببة مثل الخرز على سلسلة ، تسلسل الترتيب له أهمية بيولوجية كبيرة. الهيكل الثانوي: الجزيئات هي جزيئات مضغوطة وصلبة وليست مستطيلة ، في التكوين ، مثل هذه البروتينات تشبه دوامة. البنية الثلاثية: تشكل سلاسل البولي ببتيد ، نتيجة الطي المكاني المعقد ، بنية مضغوطة لما يسمى بالبروتينات الكروية. الهيكل الرباعي: يتكون من سلسلتين أو أكثر ، والتي يمكن أن تكون متشابهة أو مختلفة.

تتكون البروتينات من مونومرات - أحماض أمينية (من 40 حمض أميني معروف ، 20 منها جزء من البروتينات). الأحماض الأمينية هي مركبات مذبذبة تحتوي على كل من مجموعات الأحماض (الكربوكسيل) والقواعد (الأمين). أثناء تكثيف الأحماض الأمينية ، مما يؤدي إلى تكوين جزيء بروتيني ، تتحد المجموعة الحمضية لحمض أميني واحد مع المجموعة الرئيسية لحمض أميني آخر. يحتوي كل بروتين على مئات من جزيئات الأحماض الأمينية المرتبطة بترتيبات ونسب مختلفة ، والتي تحدد تنوع وظائف جزيئات البروتين.

احماض نووية- البوليمرات البيولوجية الطبيعية ذات الوزن الجزيئي العالي التي توفر تخزين ونقل المعلومات الوراثية (الجينية) في الكائنات الحية. هذه هي أهم مجموعة من البوليمرات الحيوية ، على الرغم من أن المحتوى لا يتجاوز 1-2٪ من كتلة البروتوبلازم.

جزيئات الحمض النووي عبارة عن سلاسل خطية طويلة من المونومرات - النيوكليوتيدات. يحتوي كل نيوكليوتيد على قاعدة نيتروجينية وسكاريد أحادي (بنتوز) وبقايا حمض الفوسفوريك. الكمية الرئيسية من الحمض النووي موجودة في النواة ، تم العثور على الحمض النووي الريبي في كل من النواة وفي السيتوبلازم.

يحتوي جزيء وحيد الخيط من الحمض النووي الريبي (RNA) على 4 ... 6 آلاف نيوكليوتيدات ، تتكون من الريبوز وبقايا حمض الفوسفوريك وأربعة أنواع من القواعد النيتروجينية: الأدينين (A) ، الجوانين (G) ، اليوراسيل (Y) و السيتوزين (ج).

تتكون جزيئات الحمض النووي من 10 ... 25 ألف نيوكليوتيد فردي مبني من deoxyribose وبقايا حمض الفوسفوريك وأربعة أنواع من القواعد النيتروجينية: الأدينين (A) والجوانين (G) واليوراسيل (Y) والثيمين (T).

يتكون جزيء الحمض النووي من خيطين متكاملين ، يصل طولهما إلى عدة عشرات وحتى مئات الميكرومترات.

في عام 1953 ، اقترح كل من D. Watson و F. Crick نموذجًا جزيئيًا مكانيًا للحمض النووي (الحلزون المزدوج). الحمض النووي قادر على حمل المعلومات الجينية والتكاثر بدقة - وهذا أحد أهم الاكتشافات في علم الأحياء في القرن العشرين ، مما جعل من الممكن شرح آلية الوراثة وأعطى دفعة قوية لتطوير البيولوجيا الجزيئية.

الدهون- مواد دهنية مختلفة في التركيب والوظيفة. تتكون الدهون البسيطة - الدهون والشمع - من بقايا الأحماض الدهنية والكحول. الدهون المعقدة عبارة عن مجمعات من الدهون مع البروتينات (البروتينات الدهنية) ، وحمض الفوسفوريك (الدهون الفوسفورية) ، والسكريات (الدهون السكرية). عادة ما يتم احتواؤها في مقدار 2 ... 3 ٪. الدهون هي مكونات هيكلية للأغشية تؤثر على نفاذية هذه الأغشية ، بالإضافة إلى أنها تعمل كاحتياطي للطاقة لتكوين الـ ATP.

يتم تحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للدهون من خلال وجود في جزيئاتها كل من المجموعات القطبية (المشحونة كهربائيًا) (-COOH ، -OH ، -NH ، إلخ) وسلاسل الهيدروكربون غير القطبية. بسبب هذا الهيكل ، فإن معظم الدهون خافضة للتوتر السطحي. إنها ضعيفة الذوبان في الماء (بسبب المحتوى العالي من الجذور والمجموعات الكارهة للماء) وفي الزيوت (بسبب وجود المجموعات القطبية).

الكربوهيدرات- المركبات العضوية ، التي تنقسم حسب درجة التعقيد إلى السكريات الأحادية (الجلوكوز ، الفركتوز) ، السكريات الثنائية (السكروز ، المالتوز ، إلخ) ، السكريات (النشا ، الجليكوجين ، إلخ). السكريات الأحادية - المنتجات الأولية لعملية التمثيل الضوئي ، تستخدم في التخليق الحيوي للسكريات والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية وما إلى ذلك. يتم تخزين السكريات الأحادية كمخزون للطاقة مع الانقسام اللاحق للسكريات الأحادية المنبعثة أثناء التخمير أو التنفس. السكريات المحبة للماء تحافظ على ترطيب الخلايا.

حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك(ATP) يتكون من قاعدة نيتروجينية - الأدينين ، كربوهيدرات ريبوز وثلاث بقايا حمض الفوسفوريك ، يوجد بينها روابط عالية الطاقة.

البروتينات والكربوهيدرات والدهون ليست فقط مواد البناء التي يتكون منها الجسم ، ولكنها أيضًا مصادر للطاقة. عن طريق أكسدة البروتينات والكربوهيدرات والدهون أثناء التنفس ، يحول الجسم طاقة المركبات العضوية المعقدة إلى روابط غنية بالطاقة في جزيء ATP. يتم تصنيع ATP في الميتوكوندريا ، ثم يدخل أجزاء مختلفة من الخلية ، مما يوفر الطاقة لجميع العمليات الحيوية.

تتكون جميع الكائنات الحية من الخلايا... جسم الإنسان لديه أيضا البنية الخلوية، بفضل نموها وتكاثرها وتطورها.

يتكون جسم الإنسان من عدد هائل من الخلايا ذات الأشكال والأحجام المختلفة ، والتي تعتمد على الوظيفة المؤداة. الدراسة هيكل ووظيفة الخلاياتشارك فيه علم الخلية.

كل خلية مغطاة بغشاء يتكون من عدة طبقات من الجزيئات ، مما يضمن النفاذية الانتقائية للمواد. تحت الغشاء الموجود في الخلية توجد مادة لزجة شبه سائلة - السيتوبلازم مع العضيات.

الميتوكوندريا- محطات طاقة الخلية ، الريبوسومات - مكان تكوين البروتين ، الشبكة الإندوبلازمية ، التي تؤدي وظيفة نقل المواد ، النواة - مكان تخزين المعلومات الوراثية ، داخل النواة - النواة. يتكون حمض الريبونوكليك فيه. يقع مركز الخلية بالقرب من النواة ، وهو أمر ضروري لتقسيم الخلية.

الخلايا البشريةتتكون من مواد عضوية وغير عضوية.

مواد غير عضوية:
الماء - يشكل 80٪ من كتلة الخلية ، يذيب المواد ، ويشارك في التفاعلات الكيميائية ؛
الأملاح المعدنية على شكل أيونات - تشارك في توزيع الماء بين الخلايا والمواد بين الخلايا. فهي ضرورية لتركيب المواد العضوية الحيوية.
المواد العضوية:
البروتينات هي المواد الأساسية للخلية ، وهي أكثر المواد تعقيدًا الموجودة في الطبيعة. البروتينات هي جزء من الأغشية والنوى والعضيات وتؤدي وظيفة هيكلية في الخلية. الإنزيمات - البروتينات ، مسرعات التفاعل ؛
الدهون - تؤدي وظيفة طاقة ، فهي جزء من الأغشية ؛
الكربوهيدرات - عندما تتحلل أيضًا ، تشكل كمية كبيرة من الطاقة ، قابلة للذوبان في الماء بسهولة ، وبالتالي ، عندما تتحلل ، يتم توليد الطاقة بسرعة كبيرة.
الأحماض النووية - DNA و RNA ، تحدد وتخزن وتنقل المعلومات الوراثية حول تكوين بروتينات الخلية من الآباء إلى النسل.
تمتلك خلايا جسم الإنسان عددًا من الخصائص الحيوية وتؤدي وظائف معينة:

الخامس يتم استقلاب الخلايايرافقه تخليق وتحلل المركبات العضوية ؛ التمثيل الغذائي مصحوب بتحويل الطاقة ؛
عندما تتشكل المواد في الخلية ، فإنها تنمو ، ويرتبط نمو الخلايا بزيادة عددها ، وهذا يرتبط بالتكاثر عن طريق الانقسام ؛
الخلايا الحية سريعة الانفعال.
إحدى السمات المميزة للخلية هي الحركة.
خلية جسم الإنسانالخصائص الحيوية التالية متأصلة: التمثيل الغذائي والنمو والتكاثر والإثارة. على أساس هذه الوظائف ، يتم تنفيذ عمل الكائن الحي بأكمله.

التركيب الكيميائي للخلية.

الخصائص الأساسية ومستويات تنظيم الطبيعة الحية

تعكس مستويات تنظيم الأنظمة الحية التبعية والتسلسل الهرمي للتنظيم الهيكلي للحياة:

الجينات الجزيئية - البوليمرات الحيوية الفردية (DNA ، RNA ، البروتينات) ؛

الخلوية - وحدة الحياة الأولية ذاتية التكاثر (بدائيات النوى ، حقيقيات النوى أحادية الخلية) ، الأنسجة ، الأعضاء ؛

التنظيمي - الوجود المستقل لفرد منفصل ؛

خاص بالسكان - وحدة أولية متطورة - مجموعة سكانية ؛

التكاثر الحيوي - النظم الإيكولوجية التي تتكون من مجموعات سكانية مختلفة وموائلها ؛

المحيط الحيوي - جميع السكان الأحياء على الأرض ، والذي يوفر دورة المواد في الطبيعة.

الطبيعة هي العالم المادي بأكمله بكل تنوع أشكاله.

تتجلى وحدة الطبيعة في موضوعية وجودها ، وعموم التكوين الأولي ، والخضوع لنفس القوانين الفيزيائية ، في الطبيعة المنهجية للمنظمة.

الأنظمة الطبيعية المختلفة ، الحية وغير الحية ، مترابطة وتتفاعل مع بعضها البعض. مثال على التفاعل النظامي هو المحيط الحيوي.

علم الأحياء عبارة عن مجموعة من العلوم التي تدرس أنماط تطور وحياة الأنظمة الحية ، وأسباب تنوعها وقدرتها على التكيف مع البيئة ، والعلاقة مع الأنظمة الحية الأخرى والأشياء ذات الطبيعة غير الحية.

موضوع البحث في علم الأحياء هو الحياة البرية.

موضوعات البحث في علم الأحياء هي:

الأنماط العامة والخاصة للتنظيم والتطوير والتمثيل الغذائي ونقل المعلومات الوراثية ؛

تنوع أشكال الحياة والكائنات الحية نفسها ، وكذلك علاقتها بالبيئة.

يتم تفسير كل تنوع الحياة على الأرض من خلال العملية التطورية وتأثير البيئة على الكائنات الحية.

يتم تعريف جوهر الحياة بواسطة M.V.

Volkenstein هو الوجود على الأرض "للأجسام الحية ، وهي أنظمة مفتوحة ذاتية التنظيم والتكاثر الذاتي مبنية من البوليمرات الحيوية - البروتينات والأحماض النووية".

الخصائص الرئيسية لنظم المعيشة:

الأيض؛

التنظيم الذاتي

التهيج؛

تقلب

الوراثة

التكاثر

التركيب الكيميائي للخلية.

المواد غير العضوية للخلية

علم الخلايا هو العلم الذي يدرس بنية ووظيفة الخلايا. الخلية هي وحدة هيكلية ووظيفية أولية للكائنات الحية. جميع خصائص ووظائف الأنظمة الحية متأصلة في خلايا الكائنات الحية أحادية الخلية.

يتم تمييز خلايا الكائنات متعددة الخلايا في التركيب والوظيفة.

التركيب الذري: تحتوي الخلية على حوالي 70 عنصرًا من جدول العناصر الدوري لمندليف ، و 24 منها موجودة في جميع أنواع الخلايا.

المغذيات الكبيرة - H ، O ، N ، C ، العناصر الدقيقة - Mg ، Na ، Ca ، Fe ، K ، P ، CI ، S ، العناصر فائقة الصغر - Zn ، Cu ، I ، F ، Mn ، Co ، Si ، إلخ.

التركيب الجزيئي: تحتوي الخلية على جزيئات من المركبات العضوية وغير العضوية.

المواد غير العضوية للخلية

جزيء الماء له بنية مكانية غير خطية وقطبية. تتكون الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات الفردية ، والتي تحدد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للماء.

1. جزيء الماء التين. 2. الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء

الخصائص الفيزيائية للماء:

يمكن أن يكون الماء في ثلاث حالات - سائلة وصلبة وغازية ؛

الماء مذيب. تعمل جزيئات الماء القطبية على إذابة الجزيئات القطبية للمواد الأخرى. المواد القابلة للذوبان في الماء تسمى ماء. المواد غير القابلة للذوبان في الماء كارهة للماء ؛

سعة حرارية عالية النوعية. يتطلب الأمر الكثير من الطاقة لكسر الروابط الهيدروجينية التي تربط جزيئات الماء معًا.

تضمن خاصية الماء هذه الحفاظ على توازن الحرارة في الجسم ؛

ارتفاع درجة حرارة التبخر. هناك حاجة إلى طاقة كافية لتبخير الماء. درجة غليان الماء أعلى من درجة غليان العديد من المواد الأخرى. هذه الخاصية المائية تحمي الجسم من الحرارة الزائدة ؛

جزيئات الماء في حركة مستمرة ، فهي تتصادم مع بعضها البعض في المرحلة السائلة ، وهو أمر مهم لعمليات التمثيل الغذائي ؛

القبضة والتوتر السطحي.

تحدد الروابط الهيدروجينية لزوجة الماء والتصاق جزيئاته بجزيئات المواد الأخرى (التماسك).

بسبب قوى الالتصاق للجزيئات ، يتم إنشاء فيلم على سطح الماء ، والذي يتميز بالتوتر السطحي ؛

كثافة. عند التبريد ، تتباطأ حركة جزيئات الماء. يصبح عدد الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات الحد الأقصى. أعلى كثافة للماء عند 4 درجات مئوية. التجميد ، يتمدد الماء (هناك حاجة إلى مكان لتكوين الروابط الهيدروجينية) ، وتقل كثافته ، لذلك يطفو الجليد على سطح الماء ، مما يحمي الخزان من التجمد ؛

القدرة على تكوين هياكل غروانية.

تشكل جزيئات الماء غلافًا حول الجزيئات غير القابلة للذوبان لبعض المواد ، مما يمنع تكوين الجزيئات الكبيرة. تسمى هذه الحالة من هذه الجزيئات مشتتة (مبعثرة). أصغر جزيئات المواد ، المحاطة بجزيئات الماء ، تشكل محاليل غروانية (السيتوبلازم ، السوائل بين الخلايا).

الوظائف البيولوجية للمياه:

النقل - يوفر الماء حركة المواد في الخلية والجسم ، وامتصاص المواد وإفراز منتجات التمثيل الغذائي.

في الطبيعة ، تحمل المياه الفضلات إلى التربة والمسطحات المائية ؛

التمثيل الغذائي - الماء هو وسيط لجميع التفاعلات الكيميائية الحيوية ومانح الإلكترون أثناء عملية التمثيل الضوئي ، وهو ضروري للتحليل المائي للجزيئات الكبيرة لمونومراتها ؛

يشارك في التعليم:

1) سوائل التشحيم التي تقلل الاحتكاك (الزليلي - في مفاصل الفقاريات ، الجنبي ، في التجويف الجنبي ، التامور - في كيس التامور) ؛

2) المخاط ، الذي يسهل حركة المواد عبر الأمعاء ، ويخلق بيئة رطبة على الأغشية المخاطية في الجهاز التنفسي ؛

3) أسرار (اللعاب ، الدموع ، العصارة الصفراوية ، السائل المنوي ، إلخ) والعصائر في الجسم.

أيونات غير عضوية.

يتم تمثيل الأيونات غير العضوية للخلية بـ: K + ، Na + ، Ca2 + ، Mg2 + ، NH3 كاتيونات و Cl- ، NOi2- ، H2PO4- ، HCO3- ، HPO42- الأنيونات.

يوفر الاختلاف بين عدد الكاتيونات والأنيونات على السطح وداخل الخلية ظهور جهد فعل ، والذي يكمن وراء إثارة الأعصاب والعضلات.

أنيونات حمض الفوسفوريك تخلق نظامًا عازلًا للفوسفات يحافظ على الرقم الهيدروجيني للبيئة داخل الخلايا في الجسم عند مستوى 6-9.

ينشئ حمض الكربونيك وأنيوناته نظامًا عازلًا للبيكربونات ويحافظ على الرقم الهيدروجيني للوسط خارج الخلية (بلازما الدم) عند 4-7.

تعمل مركبات النيتروجين كمصدر للتغذية المعدنية وتوليف البروتينات والأحماض النووية.

ذرات الفوسفور هي جزء من الأحماض النووية ، الفسفوليبيد ، وكذلك عظام الفقاريات ، الغطاء الكيتيني للمفصليات. أيونات الكالسيوم هي جزء من مادة العظام ، كما أنها ضرورية لتقلص العضلات وتجلط الدم.

التركيب الكيميائي للخلية. مواد غير عضوية

التركيب الذري والجزيئي للخلية. تحتوي الخلية المجهرية على عدة آلاف من المواد التي تشارك في تفاعلات كيميائية مختلفة. تعتبر العمليات الكيميائية في الخلية أحد الشروط الأساسية لحياتها وتطورها وعملها.

جميع خلايا الكائنات الحية النباتية والحيوانية ، وكذلك الكائنات الحية الدقيقة ، متشابهة في التركيب الكيميائي ، مما يشير إلى وحدة العالم العضوي.

يعرض الجدول بيانات عن التركيب الذري للخلايا.

توجد أغلبية كبيرة من 109 عنصرًا من نظام مندليف الدوري في الخلايا. توجد بعض العناصر في الخلايا بكميات كبيرة نسبيًا ، والبعض الآخر بكميات صغيرة. محتوى العناصر الأربعة في الخلية مرتفع بشكل خاص - الأكسجين والكربون والنيتروجين والهيدروجين. في المجموع ، يشكلون ما يقرب من 98٪ من محتويات الخلية بالكامل. تتكون المجموعة التالية من ثمانية عناصر ، يتم حساب محتواها في الخلية بعشر وأجزاء من المائة في المائة. هذه هي الكبريت والفوسفور والكلور والبوتاسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والكالسيوم والحديد.

إجمالاً ، تبلغ 1.9٪. يتم احتواء جميع العناصر الأخرى في الخلية بكميات صغيرة للغاية (أقل من 0.01٪).

وبالتالي ، لا توجد عناصر خاصة في الخلية تتميز فقط بالطبيعة الحية. هذا يشير إلى ارتباط ووحدة الطبيعة الحية وغير الحية.

على المستوى الذري ، لا توجد فروق بين التركيب الكيميائي للعالم العضوي وغير العضوي. تم العثور على الاختلافات في مستوى أعلى من التنظيم - الجزيئية.

كما يتضح من الجدول ، في الأجسام الحية ، جنبًا إلى جنب مع المواد الشائعة في الطبيعة غير الحية ، هناك العديد من المواد المميزة فقط للكائنات الحية.

ماء. في المقام الأول من بين مواد الخلية هو الماء. تشكل ما يقرب من 80٪ من كتلة الخلية. الماء هو أهم عنصر في الخلية ، ليس فقط من حيث الكمية. إنها تلعب دورًا أساسيًا ومتنوعًا في حياة الخلية.

يحدد الماء الخصائص الفيزيائية للخلية - حجمها ومرونتها.

أهمية الماء في تكوين بنية جزيئات المواد العضوية ، ولا سيما بنية البروتينات الضرورية لأداء وظائفها ، لها أهمية كبيرة. أهمية الماء كمذيب كبيرة: تدخل العديد من المواد إلى الخلية من البيئة الخارجية في محلول مائي ، وفي محلول مائي ، تتم إزالة النفايات من الخلية.

أخيرًا ، يعد الماء مشاركًا مباشرًا في العديد من التفاعلات الكيميائية (انهيار البروتينات والكربوهيدرات والدهون وما إلى ذلك).

تقول قدرة الخلية على العمل في بيئة مائية أن الحياة على الأرض نشأت في الماء.

يتم تحديد الدور البيولوجي للماء من خلال خصوصية تركيبته الجزيئية: قطبية جزيئاته.

الكربوهيدرات.

الكربوهيدرات عبارة عن مركبات عضوية معقدة تحتوي على ذرات الكربون والأكسجين والهيدروجين.

فرّق بين الكربوهيدرات البسيطة والمعقدة.

الكربوهيدرات البسيطة تسمى السكريات الأحادية. الكربوهيدرات المعقدة عبارة عن بوليمرات تلعب فيها السكريات الأحادية دور المونومرات.

يتكون السكاريد من نوعين من السكريات الأحادية ، وثلاثي السكاريد من ثلاثة ، وعديد السكاريد من العديد.

جميع السكريات الأحادية عبارة عن مواد عديمة اللون وقابلة للذوبان في الماء بسهولة. جميعهم تقريبًا لديهم طعم حلو لطيف. السكريات الأحادية الأكثر شيوعًا هي الجلوكوز والفركتوز والريبوز وديوكسيريبوز.

2.3 التركيب الكيميائي للخلية. الماكرو والعناصر الدقيقة

يعتمد المذاق الحلو للفواكه والتوت ، وكذلك العسل ، على محتوى الجلوكوز والفركتوز. الريبوز و الديوكسيريبوز هما جزء من الأحماض النووية (ص. 158) و ATP (ص.

يذوب ثنائي وتريسكاريد ، مثل السكريات الأحادية ، جيدًا في الماء وله مذاق حلو. مع زيادة عدد وحدات المونومر ، تقل قابلية ذوبان السكريات ، ويختفي الطعم الحلو.

من السكاريد ، البنجر (أو القصب) وسكر الحليب مهمان ؛ بين السكريات ، النشا (في النباتات) ، الجليكوجين (في الحيوانات) ، والسليلوز (السليلوز) منتشرة على نطاق واسع.

الخشب عبارة عن سليلوز نقي تقريبًا. مونومرات هذه السكريات هي الجلوكوز.

الدور البيولوجي للكربوهيدرات. تلعب الكربوهيدرات دور مصدر الطاقة اللازم للخلية للقيام بأشكال مختلفة من النشاط. لنشاط الخلية - الحركة ، والإفراز ، والتخليق الحيوي ، والتلألؤ ، وما إلى ذلك - هناك حاجة إلى الطاقة. تتعرض الكربوهيدرات المعقدة في التركيب ، والغنية بالطاقة ، لانهيار عميق في الخلية ، ونتيجة لذلك ، تتحول إلى مركبات بسيطة تفتقر إلى الطاقة - أول أكسيد الكربون (IV) والماء (CO2 و H2O).

يتم إطلاق الطاقة خلال هذه العملية. عندما يتم تكسير 1 جرام من الكربوهيدرات ، يتم تحرير 17.6 كيلو جول.

بالإضافة إلى الطاقة ، تؤدي الكربوهيدرات أيضًا وظيفة بناء. على سبيل المثال ، جدران الخلايا النباتية مصنوعة من السليلوز.

الدهون. توجد الدهون في جميع خلايا الحيوانات والنباتات. هم جزء من العديد من الهياكل الخلوية.

الدهون هي مواد عضوية ، غير قابلة للذوبان في الماء ، ولكنها قابلة للذوبان في البنزين والأثير والأسيتون.

الدهون الأكثر شيوعًا والأكثر شهرة هي الدهون.

ومع ذلك ، هناك خلايا تحتوي على حوالي 90٪ من الدهون. في الحيوانات ، توجد هذه الخلايا تحت الجلد ، في الغدد الثديية ، والثرب. تم العثور على الدهون في حليب جميع الثدييات. في بعض النباتات ، تتركز كمية كبيرة من الدهون في البذور والفواكه ، على سبيل المثال ، في عباد الشمس والقنب والجوز.

بالإضافة إلى الدهون ، تحتوي الخلايا على دهون أخرى ، مثل الليسيثين والكوليسترول. تشمل الدهون بعض الفيتامينات (أ ، أ) والهرمونات (على سبيل المثال ، الجنس).

الأهمية البيولوجية للدهون كبيرة ومتنوعة.

دعونا أولا وقبل كل شيء نلاحظ وظيفة البناء الخاصة بهم. الدهون كارهة للماء. أنحف طبقة من هذه المواد هي جزء من أغشية الخلايا. تعتبر الدهون الأكثر شيوعًا - الدهون - ذات أهمية كبيرة كمصدر للطاقة. يمكن أن تتأكسد الدهون في الخلية إلى أول أكسيد الكربون (IV) والماء. أثناء تكسير الدهون ، يتم إطلاق ضعف الطاقة التي يتم إطلاقها أثناء تكسير الكربوهيدرات. تخزن الحيوانات والنباتات الدهون في احتياطي وتستهلكها في عملية الحياة.

من الضروري ملاحظة القيمة. الدهون كمصدر للمياه. من 1 كجم من الدهون أثناء الأكسدة ، يتكون ما يقرب من 1.1 كجم من الماء. هذا يفسر كيف أن بعض الحيوانات قادرة على العيش لوقت طويل بدون ماء. الناس الإبل ، على سبيل المثال ، الذين ينتقلون من خلال صحراء نيو ، قد لا يشربون لمدة 10-12 يومًا.

لا تشرب الدببة والغرير والحيوانات السباتية الأخرى أكثر من شهرين. تحصل هذه الحيوانات على الماء الضروري للحياة نتيجة أكسدة الدهون. بالإضافة إلى الوظائف الهيكلية والطاقة ، تؤدي الدهون وظائف وقائية: للدهون موصلية حرارية منخفضة. يترسب تحت الجلد مكونًا تراكمات كبيرة في بعض الحيوانات. لذلك ، في الحوت ، يصل سمك طبقة الدهون تحت الجلد إلى متر واحد ، مما يسمح لهذا الحيوان بالعيش في المياه الباردة للبحار القطبية.

البوليمرات الحيوية: البروتينات والأحماض النووية.

من بين جميع المواد العضوية ، يكون الجزء الأكبر في الخلية (50-70٪) البروتينات.يتم بناء جدار الخلية وجميع هياكلها الداخلية بمشاركة جزيئات البروتين. جزيئات البروتين كبيرة جدًا ، لأنها تتكون من عدة مئات من المونومرات المختلفة التي تشكل جميع أنواع التوليفات. لذلك ، فإن تنوع أنواع البروتينات وخصائصها لا حصر له حقًا.

البروتينات هي جزء من الشعر والريش والقرون وألياف العضلات والمواد الغذائية

مواد من البيض والبذور وأجزاء أخرى كثيرة من الجسم.

جزيء البروتين عبارة عن بوليمر. مونومرات جزيئات البروتين هي أحماض أمينية.

أكثر من 150 نوعًا من الأحماض الأمينية معروفة في الطبيعة ، ولكن 20 منها فقط تشارك في بناء بروتينات الكائنات الحية. الهيكل الأساسيجزيء البروتين (يعرض صيغته الكيميائية).

عادة ما يكون هذا الخيط الطويل ملتويًا بإحكام في لولب ، ترتبط المنعطفات ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية.

الخيط الملتوي حلزونيًا للجزيء هو التركيب الثانوي والجزيئاتسنجاب. يمكن أن يكون من الصعب تمديد مثل هذا السنجاب. ثم يلف جزيء البروتين الملفوف في تكوين أكثر كثافة - الهيكل الثالث.بعض البروتينات لها شكل أكثر تعقيدًا - هيكل رباعي،على سبيل المثال ، في الهيموجلوبين. نتيجة لهذا الالتواء المتكرر ، يصبح الخيط الطويل والرفيع لجزيء البروتين أقصر وأكثر سمكًا ويتجمع في كتلة مضغوطة - كرية دميؤدي البروتين الكروي وظائفه البيولوجية في الخلية فقط.

إذا تعرضت بنية البروتين للاضطراب ، على سبيل المثال ، عن طريق التسخين أو العمل الكيميائي ، فإنه يفقد جودته ويفقده.

هذه العملية تسمى تمسخ. إذا كان التمسخ قد أثر فقط على البنية الثلاثية أو الثانوية ، فعندئذٍ يكون قابلاً للعكس: يمكن أن يتحول مرة أخرى إلى حلزوني ويتناسب مع الهيكل الثالث (ظاهرة تمسخ). في هذه الحالة ، يتم استعادة وظائف هذا البروتين. هذه الخاصية الأكثر أهمية للبروتينات تكمن وراء تهيج النظم الحية ، أي

قدرة الخلايا الحية على الاستجابة للمنبهات الخارجية أو الداخلية.

تلعب العديد من البروتينات دورًا المحفزاتفي التفاعلات الكيميائية ،

يمر في القفص.

يطلق عليهم الانزيمات.تشارك الإنزيمات في نقل الذرات والجزيئات ، وفي تكسير وبناء البروتينات والدهون والكربوهيدرات وجميع المركبات الأخرى (أي في التمثيل الغذائي الخلوي). لا يكتمل تفاعل كيميائي واحد في الخلايا والأنسجة الحية بدون مشاركة الإنزيمات.

جميع الإنزيمات لها خصائص محددة في العمل - فهي تنظم مسار العمليات أو تسرع التفاعلات في الخلية.

تؤدي البروتينات في الخلية وظائف عديدة: فهي تشارك في بنيتها ونموها وفي جميع العمليات الحيوية. حياة الخلية مستحيلة بدون البروتينات.

تم اكتشاف الأحماض النووية لأول مرة في نوى الخلايا ، والتي حصلت على اسمها (اللات.

пуслеus - الأساسية). هناك نوعان من الأحماض النووية: الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (اختصارًا باسم DIC) وحمض الريبونوكلييك (RIC). جزيئات الحمض النووي قبل

سلاسل البوليمر طويلة جدا (خيوط) ، مونومرات

و هو النيوكليوتيدات.

يحتوي كل نوكليوتيد على جزيء واحد من حمض الفوسفوريك وسكر واحد (ديوكسي ريبوز أو ريبوز) ، بالإضافة إلى واحدة من أربع قواعد نيتروجينية. القواعد النيتروجينية في الحمض النووي هي الأدينين الجوانين والتسوموسين ،و mi.min و.

حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA)- أهم مادة في الخلية الحية. جزيء الحمض النووي هو الناقل للمعلومات الوراثية للخلية والكائن ككل. من جزيء الحمض النووي يتشكل كروموسوم.

تمتلك الكائنات الحية من كل نوع بيولوجي عددًا معينًا من جزيئات الحمض النووي لكل خلية. دائمًا ما يكون تسلسل النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي فرديًا تمامًا. فريد ليس فقط لكل نوع بيولوجي ، ولكن أيضًا للأفراد.

تعمل خصوصية جزيئات الحمض النووي كأساس لتحديد القرب ذي الصلة من الكائنات الحية.

توجد جزيئات الحمض النووي في جميع حقيقيات النوى في نواة الخلية. لا تحتوي بدائيات النوى على نواة ، لذلك يقع الحمض النووي الخاص بها في السيتوبلازم.

في جميع الكائنات الحية ، تُبنى جزيئات الحمض النووي الكبيرة وفقًا لنفس النوع. وهي تتكون من سلسلتين عديد النوكليوتيدات (خيوط) مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية للقواعد النيتروجينية للنيوكليوتيدات (مثل السوستة).

في شكل حلزون مزدوج (مزدوج) ، يتم لف جزيء الحمض النووي من اليسار إلى اليمين.

يحدد التسلسل في ترتيب النيوكليوتيدات في جزيء القضيب المعلومات الوراثية للخلية.

تم اكتشاف بنية جزيء الحمض النووي في عام 1953 من قبل عالم الكيمياء الحيوية الأمريكي

جيمس واتسون والفيزيائي الإنجليزي فرانسيس كريك.

لهذا الاكتشاف ، حصل العلماء على جائزة نوبل في عام 1962. لقد أثبتوا أن الجزيء

يتكون الحمض النووي من سلسلتين عديد النوكليوتيدات.

في هذه الحالة ، لا ترتبط النيوكليوتيدات (المونومرات) ببعضها عن طريق الصدفة ، ولكن بشكل انتقائي وفي أزواج عن طريق المركبات النيتروجينية. يتحد Adenine (A) دائمًا مع الثايمين (T) ، والجوانين (g) - مع السيتوزين (C). هذه السلسلة المزدوجة ملتوية بإحكام في شكل حلزون. تسمى قدرة النيوكليوتيدات على الاقتران الانتقائي التكامل(مكمل لاتيني - إضافة).

النسخ المتماثل يعمل على النحو التالي.

بمشاركة الآليات الخلوية الخاصة (الإنزيمات) ، يتم فك اللولب المزدوج للحمض النووي ، وتتباعد الخيوط (مثل فتح السوستة) ، ويتم إضافة نصف مكمل من النيوكليوتيدات بشكل تدريجي إلى كل من السلسلتين.

نتيجة لذلك ، بدلاً من جزيء DNA واحد ، يتم تكوين جزيئين متطابقين. علاوة على ذلك ، يتكون كل جزيء DNA مزدوج الشريطة حديث التكوين من سلسلة "قديمة" من النيوكليوتيدات وسلسلة واحدة "جديدة".

نظرًا لأن الحمض النووي هو الناقل الرئيسي للمعلومات ، فإن قدرته على التكرار تسمح ، أثناء الانقسام الخلوي ، بنقل تلك المعلومات الوراثية إلى الخلايا الوليدة المشكلة حديثًا.

السابق 12345678 التالي

شاهد المزيد:

التخزين المؤقت والتناضح.
تكون الأملاح في الكائنات الحية في حالة مذابة على شكل أيونات - كاتيونات موجبة الشحنة وأنيونات سالبة الشحنة.

تركيز الكاتيونات والأنيونات في الخلية وفي بيئتها ليس هو نفسه. تحتوي الخلية على قدر كبير من البوتاسيوم وقليل جدًا من الصوديوم. في البيئة خارج الخلية ، على سبيل المثال ، في بلازما الدم ، في مياه البحر ، على العكس من ذلك ، هناك الكثير من الصوديوم وقليل من البوتاسيوم. تهيج الخلية يعتمد على نسبة تركيزات Na +، K +، Ca2 +، Mg2 +.

يضمن الاختلاف في تركيزات الأيونات على جوانب مختلفة من الغشاء النقل الفعال للمواد عبر الغشاء.

في أنسجة الحيوانات متعددة الخلايا ، يعتبر Ca2 + جزءًا من المادة بين الخلايا ، والتي تضمن تماسك الخلايا وترتيبها المرتب.

كيمياء الخلية

يعتمد الضغط الاسموزي في الخلية وخصائصه التخزينية على تركيز الأملاح.

التخزين المؤقت هي قدرة الخلية على الحفاظ على تفاعل قلوي قليل لمحتوياتها عند مستوى ثابت.

هناك نوعان من أنظمة التخزين المؤقت:

1) نظام عازلة الفوسفات - أنيونات حمض الفوسفوريك تحافظ على الرقم الهيدروجيني للبيئة داخل الخلايا عند 6.9

2) نظام عازلة البيكربونات - أنيون حمض الكربونيك تحافظ على الرقم الهيدروجيني للبيئة خارج الخلية عند 7.4.

ضع في اعتبارك معادلات التفاعلات في المحاليل العازلة.

إذا زاد التركيز في الخليةح + ، ثم تحدث إضافة كاتيون الهيدروجين إلى أنيون الكربونات:

مع زيادة تركيز أنيونات الهيدروكسيد ، يحدث ارتباطها:

H + OH– + H2O.

هذه هي الطريقة التي يمكن بها لأنيون الكربونات الحفاظ على بيئة ثابتة.

تناضحييشير إلى الظواهر التي تحدث في نظام يتكون من حلين يفصل بينهما غشاء نصف نافذ.

في الخلية النباتية ، يتم لعب دور الأغشية شبه القابلة للنفاذ من خلال الطبقات الحدودية للسيتوبلازم: البلازمية والبلازما اللونية.

Plasmalemma هو الغشاء الخارجي للسيتوبلازم المجاور لغشاء الخلية. تونوبلاست هو الغشاء الداخلي للسيتوبلازم الذي يحيط بالفجوة. الفجوات هي تجاويف في السيتوبلازم مليئة بعصارة الخلية - محلول مائي من الكربوهيدرات والأحماض العضوية والأملاح والبروتينات منخفضة الوزن الجزيئي والأصباغ.

عادة ما يكون تركيز المواد في النسغ الخلوي وفي البيئة الخارجية (في التربة والأجسام المائية) غير متماثل. إذا كان تركيز المواد داخل الخلايا أعلى منه في البيئة الخارجية ، فإن الماء من البيئة سيدخل الخلية ، بشكل أكثر دقة في الفجوة ، بمعدل أعلى من الاتجاه المعاكس. مع زيادة حجم عصير الخلية ، بسبب دخول الماء إلى الخلية ، يزداد ضغطها على السيتوبلازم ، المرتبط بإحكام بالغشاء. عندما تكون الخلية مشبعة تمامًا بالماء ، يكون لها حجم أقصى.

تسمى حالة التوتر الداخلي للخلية ، بسبب المحتوى المائي العالي والضغط المتزايد لمحتويات الخلية على غشاءها ، تورغور. ينبع) وموضعه في الفضاء ، وكذلك مقاومته لعمل العوامل الميكانيكية. يرتبط انخفاض التورم والذبول بفقدان الماء.

إذا كانت الخلية في محلول مفرط التوتر ، يكون تركيزه أكبر من تركيز عصارة الخلية ، فإن معدل انتشار الماء من عصارة الخلية سيتجاوز معدل انتشار الماء في الخلية من المحلول المحيط.

بسبب إطلاق الماء من الخلية ، يقل حجم عصير الخلية ، ويقل التورم. يصاحب انخفاض حجم فجوة الخلية انفصال السيتوبلازم عن الغشاء - يحدث تحلل البلازما.

أثناء تحلل البلازما ، يتغير شكل البروتوبلاست المتحلل بالبلازما. في البداية ، يتخلف البروتوبلاست خلف جدار الخلية فقط في بعض الأماكن ، وغالبًا في الزوايا. يسمى تحلل البلازما من هذا الشكل الزاوي

ثم يستمر البروتوبلاست في التخلف خلف جدران الخلية ، ويحافظ على الاتصال بها في بعض الأماكن ، ويكون سطح البروتوبلاست بين هذه النقاط على شكل مقعر.

في هذه المرحلة ، يسمى انحلال البلازما مقعرًا ، وتدريجيًا ينفصل البروتوبلاست عن جدران الخلية على طول السطح بأكمله ويأخذ شكلًا مستديرًا. يسمى تحلل البلازما هذا محدب

إذا تم وضع الخلية المتحللة بالبلازما في محلول ناقص التوتر ، يكون تركيزه أقل من تركيز عصير الخلية ، فإن الماء من المحلول المحيط سيتدفق إلى الفجوة. نتيجة لزيادة حجم الفجوة ، سيزداد ضغط عصير الخلية على السيتوبلازم ، والذي يبدأ في الاقتراب من جدران الخلية حتى تتخذ موقعها الأصلي - سيحدث تحلل

رقم المهمة 3

بعد قراءة النص المقترح ، أجب عن الأسئلة التالية.

1) تحديد التخزين المؤقت

2) تركيز الأنيونات التي تحدد خصائص المخزن المؤقت للخلية

3) دور التخزين المؤقت في الخلية

4) معادلة التفاعلات التي تحدث في نظام عازلة للبيكربونات (على لوح مغناطيسي)

5) تعريف التناضح (أعط أمثلة)

6) تحديد شرائح تحلل البلازما وانحلال البلازما

تم العثور على حوالي 70 عنصرًا كيميائيًا من الجدول الدوري لـ DI Mendeleev في الخلية ، ومع ذلك ، يختلف محتوى هذه العناصر بشكل كبير عن تركيزاتها في البيئة ، مما يثبت وحدة العالم العضوي.

تنقسم العناصر الكيميائية الموجودة في الخلية إلى ثلاث مجموعات كبيرة: المغذيات الكبيرة ، والعناصر الوسيطة (oligoelements) والعناصر النزرة.

وهي تشمل الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين ، وهي جزء من المواد العضوية الرئيسية. العناصر الوسطى هي الكبريت والفوسفور والبوتاسيوم والكالسيوم والصوديوم والحديد والمغنيسيوم والكلور ، وتشكل حوالي 1.9٪ من كتلة الخلية في المجموع.

الكبريت والفوسفور مكونان من أهم المركبات العضوية. العناصر الكيميائية ، التي يكون تركيزها في الخلية حوالي 0.1٪ ، هي عناصر ضئيلة. هذه هي الزنك واليود والنحاس والمنغنيز والفلور والكوبالت ، إلخ.

تنقسم المواد الخلوية إلى مواد عضوية وغير عضوية.

تشمل المواد غير العضوية الماء والأملاح المعدنية.

نظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية ، فإن الماء في الخلية عبارة عن مذيب ، ووسيط للتفاعلات ، ومادة أولية ومنتج للتفاعلات الكيميائية ، وهو يؤدي وظائف النقل والتنظيم الحراري ، ويمنح مرونة الخلية ، ويوفر دعامة للخلية النباتية.

يمكن أن تكون الأملاح المعدنية في الخلية في حالة مذابة أو غير منحلة.

الأملاح القابلة للذوبان تتفكك إلى أيونات. أهم الكاتيونات هي البوتاسيوم والصوديوم ، والتي تسهل نقل المواد عبر الغشاء وتشارك في ظهور وتوصيل النبضات العصبية ؛ الكالسيوم الذي يشارك في عمليات تقلص الألياف العضلية وتجلط الدم والمغنيسيوم وهو جزء من الكلوروفيل والحديد وهو جزء من عدد من البروتينات بما في ذلك الهيموجلوبين. الزنك هو جزء من هرمون الأنسولين البنكرياس ، والنحاس ضروري لعمليات التمثيل الضوئي والتنفس.

أهم الأنيونات هي أنيون الفوسفات ، وهو جزء من ATP والأحماض النووية ، وبقايا حمض الكربونيك ، الذي يخفف من التقلبات في درجة الحموضة في الوسط.

يؤدي نقص الكالسيوم والفوسفور إلى كساح الأطفال ونقص الحديد يؤدي إلى فقر الدم.

يتم تمثيل المواد العضوية للخلية بالكربوهيدرات ، والدهون ، والبروتينات ، والأحماض النووية ، و ATP ، والفيتامينات ، والهرمونات.

يتكون تكوين الكربوهيدرات أساسًا من ثلاثة عناصر كيميائية: الكربون والأكسجين والهيدروجين.

صيغتهم العامة هي Cm (H20) n. فرّق بين الكربوهيدرات البسيطة والمعقدة. تحتوي الكربوهيدرات البسيطة (السكريات الأحادية) على جزيء سكر واحد. يتم تصنيفها حسب عدد ذرات الكربون ، على سبيل المثال ، البنتوز (C5) و hexose (C6). وتشمل بينتوز ريبوز وديوكسيريبوز. الريبوز هو جزء من RNA و ATP. ديوكسيريبوز هو أحد مكونات الحمض النووي. الهكسوز هو الجلوكوز ، الفركتوز ، الجالاكتوز ، إلخ.

يلعبون دورًا نشطًا في عملية التمثيل الغذائي في الخلية ويشكلون جزءًا من الكربوهيدرات المعقدة - السكريات قليلة السكاريد والسكريات المتعددة. تشمل السكريات القليلة (السكريات) السكروز (الجلوكوز + الفركتوز) ، اللاكتوز أو سكر الحليب (الجلوكوز + الجالاكتوز) ، إلخ.

من أمثلة السكريات النشا والجليكوجين والسليلوز والكيتين.

تقوم الكربوهيدرات في الخلية بالبلاستيك (البناء) ، والطاقة (قيمة الطاقة لتفكك 1 غرام من الكربوهيدرات - 17.6 كيلوجول) ، ووظائف التخزين والدعم. يمكن أيضًا العثور على الكربوهيدرات في الدهون المعقدة والبروتينات.

الدهون هي مجموعة من المواد الكارهة للماء.

وتشمل هذه الدهون ، المنشطات الشمعية ، الفوسفوليبيد ، إلخ.

هيكل جزيء الدهون

الدهون عبارة عن إستر من كحول ثلاثي الماء من الجلسرين والأحماض العضوية (الدهنية) الأعلى. في جزيء الدهون ، يمكن تمييز الجزء المحب للماء - "الرأس" (بقايا الجلسرين) والجزء الكارهة للماء - "ذيول" (بقايا الأحماض الدهنية) ، وبالتالي ، يتم توجيه جزيء الدهون في الماء بطريقة محددة بدقة : الجزء المحب للماء موجه نحو الماء ، والجزء الطارد للماء يبتعد عنه.

تؤدي الدهون في الخلية وظائف بلاستيكية (بناء) ، وطاقة (قيمة الطاقة لتفكك 1 غرام من الدهون - 38.9 كيلوجول) ، والتخزين ، والوظائف الوقائية (الاستهلاك) والتنظيمية (هرمونات الستيرويد).

البروتينات عبارة عن بوليمرات حيوية ، ومونومراتها عبارة عن أحماض أمينية.

تحتوي الأحماض الأمينية على مجموعة أمينية ومجموعة كربوكسيل وجذر. الأحماض الأمينية تختلف فقط في الجذور. تحتوي البروتينات على 20 من الأحماض الأمينية الأساسية. تتحد الأحماض الأمينية مع بعضها البعض لتشكيل رابطة الببتيد.

سلسلة من أكثر من 20 من الأحماض الأمينية تسمى بولي ببتيد أو بروتين. تشكل البروتينات أربعة تراكيب رئيسية: الابتدائية والثانوية والثالثية والرباعية.

الهيكل الأساسي هو سلسلة من الأحماض الأمينية المرتبطة برابطة الببتيد.

الهيكل الثانوي عبارة عن حلزون ، أو هيكل مطوي ، يتم تثبيته بواسطة روابط هيدروجينية بين ذرات الأكسجين والهيدروجين لمجموعات الببتيد ذات المنعطفات المختلفة للحلزون أو الطيات.

يتم الاحتفاظ بالبنية الثلاثية (الكريات) بواسطة روابط كارهة للماء والهيدروجين وثاني كبريتيد وغيرها من الروابط.

هيكل البروتين الثلاثي

تعتبر البنية الثلاثية من سمات معظم البروتينات في الجسم ، على سبيل المثال ، ميوغلوبين العضلات.

هيكل البروتين الرباعي.

الهيكل الرباعي هو الأكثر تعقيدًا ، ويتكون من عدة سلاسل متعددة الببتيد متصلة بشكل أساسي بنفس الروابط كما في المرحلة الثالثة.

التركيب الرباعي نموذجي للهيموجلوبين ، الكلوروفيل ، إلخ.

يمكن أن تكون البروتينات بسيطة أو معقدة. تتكون البروتينات البسيطة فقط من الأحماض الأمينية ، بينما تحتوي البروتينات المعقدة (البروتينات الدهنية والبروتينات الصبغية والبروتينات السكرية والبروتينات النووية وما إلى ذلك) على أجزاء بروتينية وغير بروتينية.

على سبيل المثال ، في تكوين الهيموجلوبين ، بالإضافة إلى السلاسل الأربعة متعددة الببتيد لبروتين الغلوبين ، يوجد جزء غير بروتيني - الهيم ، وفي وسطه يوجد أيون الحديد ، والذي يعطي الهيموجلوبين لونًا أحمر.

يعتمد النشاط الوظيفي للبروتينات على الظروف البيئية.

يسمى فقدان جزيء البروتين من بنيته حتى الجزيء الأساسي تمسخ. العملية العكسية لترميم الهياكل الثانوية والعالية هي إعادة التشبع. يسمى التدمير الكامل لجزيء البروتين بالتدمير.

تؤدي البروتينات عددًا من الوظائف في الخلية: البلاستيك (البناء) ، الحفاز (الأنزيمية) ، الطاقة (قيمة الطاقة لانهيار 1 جرام من البروتين - 17.6 كيلو جول) ، الإشارة (المستقبل) ، الانقباض (المحرك) ، النقل ، الحماية التخزين التنظيمي.

الأحماض النووية عبارة عن بوليمرات حيوية تكون مونومراتها نيوكليوتيدات.

يحتوي النوكليوتيد على قاعدة نيتروجينية وبقايا سكر بنتوز وبقايا حمض الفوسفوريك. هناك نوعان من الأحماض النووية: الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA).

يشتمل الحمض النووي على أربعة أنواع من النيوكليوتيدات: الأدينين (A) والثيمين (T) والجوانين (G) والسيتوزين (C). تحتوي هذه النيوكليوتيدات على سكر منزوع الزوكسيريبوز. تم تعيين قواعد Chargaff للحمض النووي:

1) عدد نيوكليوتيدات الأدينيل في الحمض النووي يساوي عدد نيوكليوتيدات الثيميديل (A = T) ؛

2) عدد نيوكليوتيدات الغوانيل في الحمض النووي يساوي عدد نيوكليوتيدات السيتيدل (G = C) ؛

3) مجموع نيوكليوتيدات الأدينيل والجوانيل يساوي مجموع ثيميديل وسيتيديل (A + G = T + C).

تم اكتشاف بنية الحمض النووي بواسطة F.

كريك ود. واطسون (جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب 1962). جزيء الحمض النووي هو حلزون مزدوج تقطعت به السبل.

الخلية وتكوينها الكيميائي

ترتبط النيوكليوتيدات ببعضها البعض من خلال بقايا حمض الفوسفوريك ، وتشكل رابطة فسفودايستر ، بينما يتم توجيه القواعد النيتروجينية إلى الداخل. المسافة بين النيوكليوتيدات في السلسلة 0.34 نانومتر.

ترتبط النيوكليوتيدات ذات السلاسل المختلفة ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية وفقًا لمبدأ التكامل: يتحد الأدينين مع الثايمين بواسطة رابطتين هيدروجينيتين (A = T) ، والجوانين مع السيتوزين - ثلاثة (G = C).

هيكل النوكليوتيدات

أهم خصائص الحمض النووي هي القدرة على التكرار (الازدواج الذاتي).

تتمثل الوظيفة الرئيسية للحمض النووي في تخزين المعلومات الوراثية ونقلها.

يتركز في النواة والميتوكوندريا والبلاستيدات.

يحتوي الحمض النووي الريبي أيضًا على أربعة نيوكليوتيدات: الأدينين (A) ، واليوراسيل (U) ، والجوانين (G) ، والسيتوزين (C). ما تبقى من السكر البنتوز فيه يمثله الريبوز.

RNA هو في الغالب جزيئات مفردة تقطعت بهم السبل. هناك ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي: المعلوماتية (i-RNA) والنقل (t-RNA) والريبوزومية (r-RNA).

هيكل TRNA

يلعب كل منهم دورًا نشطًا في عملية تحقيق المعلومات الوراثية ، والتي تتم إعادة كتابتها من DNA إلى i-RNA ، ويتم إجراء تخليق البروتين على الأخير ، حيث يقوم t-RNA في عملية تخليق البروتين بإحضار الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات ، r-RNA هو جزء من الريبوسومات نفسها.

التركيب الكيميائي للخلية الحية

يتضمن تكوين الخلية مركبات كيميائية مختلفة. تم العثور على بعضها - غير عضوي - أيضًا في الطبيعة غير الحية. ومع ذلك ، فإن المركبات العضوية هي أكثر ما يميز الخلايا ، حيث تحتوي جزيئاتها على بنية معقدة للغاية.

مركبات الخلية غير العضوية. الماء والأملاح مركبات غير عضوية. الأهم من ذلك كله في خلايا الماء. إنه ضروري لجميع عمليات الحياة.

الماء مذيب جيد. في محلول مائي يحدث تفاعل كيميائي لمواد مختلفة. المغذيات الذائبة من المادة بين الخلايا تخترق الخلية من خلال الغشاء. يساعد الماء أيضًا في إزالة المواد التي تتشكل نتيجة التفاعلات التي تحدث فيه من الخلية.

تعتبر الأملاح K و Na و Ca و Mg وما إلى ذلك أكثر أهمية للعمليات الحيوية للخلية.

المركبات العضوية للخلية. الدور الرئيسي في تنفيذ وظيفة الخلية ينتمي إلى المركبات العضوية. من بينها البروتينات والدهون والكربوهيدرات والأحماض النووية لها أهمية قصوى.

البروتينات هي المواد الأساسية والأكثر تعقيدًا لأي خلية حية.

حجم جزيء البروتين أكبر بمئات وآلاف المرات من جزيئات المركبات غير العضوية. لا توجد حياة بدون بروتينات. تعمل بعض البروتينات على تسريع التفاعلات الكيميائية من خلال العمل كمحفزات. تسمى هذه البروتينات بالإنزيمات.

الدهون والكربوهيدرات أقل تعقيدًا.

إنها مادة بناء الخلية وتعمل كمصادر للطاقة للعمليات الحيوية للجسم.

يتم إنتاج الأحماض النووية في نواة الخلية. هذا هو المكان الذي جاءوا من اسمه (اللات. النواة - النواة). كجزء من الكروموسومات ، تشارك الأحماض النووية في تخزين ونقل الخصائص الوراثية للخلية. الأحماض النووية مسؤولة عن تكوين البروتينات.

الخصائص الحيوية للخلية. الخاصية الحيوية الرئيسية للخلية هي التمثيل الغذائي.

يتم توفير العناصر الغذائية والأكسجين باستمرار من المادة بين الخلايا إلى الخلايا ، ويتم إطلاق منتجات التسوس. المواد التي تدخل الخلية تشارك في عمليات التخليق الحيوي. التخليق الحيوي هو تكوين البروتينات والدهون والكربوهيدرات ومركباتها من مواد أبسط. في عملية التخليق الحيوي ، يتم تكوين مواد مميزة لخلايا معينة من الجسم.

على سبيل المثال ، يتم تصنيع البروتينات في خلايا العضلات التي تضمن تقلصها.

بالتزامن مع التخليق الحيوي ، تتحلل المركبات العضوية في الخلايا. نتيجة التحلل ، تتشكل مواد ذات بنية أبسط. يحدث الكثير من تفاعل التحلل بمشاركة الأكسجين وإطلاق الطاقة.

التنظيم الكيميائي للخلية

يتم إنفاق هذه الطاقة على عمليات الحياة في الخلية. تشكل عمليات التخليق الحيوي والانحلال عملية التمثيل الغذائي ، التي تصاحبها تحولات في الطاقة.

تنمو الخلايا وتتكاثر. تتكاثر خلايا جسم الإنسان عن طريق الانقسام إلى النصف. تنمو كل خلية من الخلايا الوليدة وتصل إلى حجم الأم. تعمل الخلايا الجديدة كخلية أم.

يختلف عمر الخلايا: من عدة ساعات إلى عشرات السنين.

الخلايا الحية قادرة على الاستجابة للتغيرات الفيزيائية والكيميائية في بيئتها. هذه الخاصية للخلايا تسمى استثارة. في الوقت نفسه ، من حالة الراحة ، تنتقل الخلايا إلى حالة العمل - الإثارة. عند الإثارة في الخلايا ، فإن معدل التخليق الحيوي وتحلل المواد ، واستهلاك الأكسجين ، وتغير درجة الحرارة. في حالة الإثارة ، تؤدي الخلايا المختلفة وظائفها الخاصة.

تشكل الخلايا الغدية المواد وتفرزها ، وتتقلص الخلايا العضلية ، وتنشأ إشارة كهربائية ضعيفة في الخلايا العصبية - وهو نبضة عصبية يمكن أن تنتشر على طول أغشية الخلايا.

البيئة الداخلية للجسم.

معظم خلايا الجسم غير متصلة بالبيئة الخارجية. يتم توفير نشاطها الحيوي من خلال البيئة الداخلية ، والتي تتكون من 3 أنواع من السوائل: السائل بين الخلايا (الأنسجة) ، الذي تكون الخلايا على اتصال مباشر به ، والدم واللمف. تزود البيئة الداخلية الخلايا بالمواد اللازمة لنشاطها الحيوي ، ويتم من خلالها إزالة نواتج الاضمحلال.

البيئة الداخلية للجسم لها ثبات نسبي في التركيب والخصائص الفيزيائية والكيميائية. فقط في ظل هذه الحالة يمكن للخلايا أن تعمل بشكل طبيعي.

الأيض والتخليق الحيوي وانحلال المركبات العضوية والنمو والتكاثر والإثارة هي الخصائص الحيوية الرئيسية للخلايا.

يتم توفير الخصائص الحيوية للخلايا من خلال الثبات النسبي لتكوين البيئة الداخلية للجسم.

أنت تعلم من خلال دورة علم النبات وعلم الحيوان أن أجسام النباتات والحيوانات مبنية من الخلايا. يتكون جسم الإنسان أيضًا من خلايا. بسبب التركيب الخلوي للجسم ، من الممكن نموه وتكاثره واستعادة الأعضاء والأنسجة وغيرها من أشكال النشاط.

يعتمد شكل وحجم الخلايا على الوظيفة التي يؤديها العضو. الأداة الرئيسية لدراسة بنية الخلية هي المجهر. يسمح لك المجهر الضوئي بمشاهدة خلية بتكبير يبلغ حوالي ثلاثة آلاف مرة ؛ مجهر إلكتروني ، يستخدم تيارًا من الإلكترونات بدلاً من الضوء ، مئات الآلاف من المرات. تشارك دراسة بنية ووظائف الخلايا في علم الخلايا (من اليونانية. "Cytos" - خلية).

هيكل الخلية.تتكون كل خلية من السيتوبلازم والنواة ، وخارجها مغطاة بغشاء يفصل خلية واحدة عن الخلايا المجاورة. تمتلئ المسافة بين أغشية الخلايا المجاورة بالسائل مادة بين الخلايا.الوظيفة الأساسية أغشيةيتكون من حقيقة أن المواد المختلفة تنتقل من خلالها من خلية إلى أخرى وبالتالي يتم تنفيذ تبادل المواد بين الخلايا والمواد بين الخلايا.

السيتوبلازم- مادة لزجة شبه سائلة. يحتوي السيتوبلازم على عدد من الهياكل الخلوية الدقيقة - العضيات ،التي تؤدي وظائف مختلفة. دعونا ننظر في أهم العضيات: الميتوكوندريا ، شبكة الأنابيب ، الريبوسومات ، مركز الخلية ، النواة.

الميتوكوندريا- أجسام قصيرة سميكة ذات حواجز داخلية. إنها تشكل مادة غنية بالطاقة اللازمة للعمليات التي تحدث في خلية ATP. ويلاحظ أنه كلما زادت فعالية عمل الخلية ، زاد عدد الميتوكوندريا التي تحتوي عليها.

شبكة القناةيتخلل السيتوبلازم بأكمله. من خلال هذه الأنابيب ، تتحرك المواد ويتم إنشاء اتصال بين العضيات.

الريبوسومات- أجسام كثيفة تحتوي على البروتين والحمض النووي الريبي. هم موقع تكوين البروتين.

مركز الخليةتتكون من أجسام تشارك في انقسام الخلايا. تقع بالقرب من القلب.

جوهر- هذا جسم صغير ، وهو مكون أساسي للخلية. أثناء انقسام الخلية ، يتغير هيكل النواة. عندما ينتهي انقسام الخلية ، تعود النواة إلى حالتها السابقة. يوجد في القلب مادة خاصة - الكروماتينية،منها ، قبل انقسام الخلية ، تتشكل أجسام شبيهة بالخيوط - الكروموسومات.تتميز الخلايا بعدد ثابت من الكروموسومات ذات شكل معين. تحتوي خلايا جسم الإنسان على 46 كروموسومًا ، وتحتوي الخلايا الجرثومية على 23 كروموسومًا.

التركيب الكيميائي للخلية.تتكون خلايا جسم الإنسان من مجموعة متنوعة من المركبات الكيميائية ذات الطبيعة العضوية وغير العضوية. تشمل المواد غير العضوية للخلية الماء والأملاح. يشكل الماء 80٪ من كتلة الخلية. يذيب المواد المتضمنة في التفاعلات الكيميائية: ينقل العناصر الغذائية ويزيل النفايات والمركبات الضارة من الخلية. تلعب الأملاح المعدنية - كلوريد الصوديوم وكلوريد البوتاسيوم وما إلى ذلك - دورًا مهمًا في توزيع الماء بين الخلايا والمواد بين الخلايا. تشارك عناصر كيميائية معينة ، مثل الأكسجين ، والهيدروجين ، والنيتروجين ، والكبريت ، والحديد ، والمغنيسيوم ، والزنك ، واليود ، والفوسفور ، في تكوين المركبات العضوية الحيوية. تشكل المركبات العضوية ما يصل إلى 20-30٪ من كتلة كل خلية. من بين المركبات العضوية ، تعتبر الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والأحماض النووية ذات أهمية قصوى.

الكربوهيدراتتتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين. تشمل الكربوهيدرات الجلوكوز والنشا الحيواني - الجليكوجين. العديد من الكربوهيدرات قابلة للذوبان في الماء بسهولة وهي المصادر الرئيسية للطاقة لجميع العمليات الحياتية. يطلق تكسير 1 جرام من الكربوهيدرات 17.6 كيلو جول من الطاقة.

الدهونتتكون من نفس العناصر الكيميائية مثل الكربوهيدرات. الدهون غير قابلة للذوبان في الماء. هم جزء من أغشية الخلايا. تعمل الدهون أيضًا كمصدر احتياطي للطاقة في الجسم. مع التحلل الكامل ل 1 جرام من الدهون ، يتم تحرير 38.9 كيلو جول من الطاقة.

بروتينهي المواد الرئيسية للخلية. البروتينات هي أكثر المواد العضوية التي تحدث بشكل طبيعي تعقيدًا ، على الرغم من أنها تتكون من عدد صغير نسبيًا من العناصر الكيميائية - الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت. غالبًا ما يتم تضمين الفوسفور في البروتين. جزيء البروتين كبير وهو عبارة عن سلسلة تتكون من عشرات ومئات المركبات الأبسط - 20 نوعًا من الأحماض الأمينية.

البروتينات هي لبنات البناء الرئيسية. يشاركون في تكوين أغشية الخلايا ، النوى ، السيتوبلازم ، العضيات. تعمل العديد من البروتينات كمسرعات لمسار التفاعلات الكيميائية - الانزيمات.يمكن أن تحدث العمليات الكيميائية الحيوية في الخلية فقط في وجود إنزيمات خاصة تسرع التحولات الكيميائية للمواد مئات الملايين من المرات.

البروتينات لها هيكل متنوع. تحتوي خلية واحدة فقط على ما يصل إلى 1000 بروتين مختلف.

مع انهيار البروتينات في الجسم ، يتم إطلاق نفس كمية الطاقة تقريبًا كما هو الحال مع تحلل الكربوهيدرات - 17.6 كيلو جول لكل 1 جرام.

احماض نوويةتتشكل في نواة الخلية. هذا هو سبب تسميتهم (من اللاتينية "النواة" - النواة). وهي تتكون من الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والفوسفور. الأحماض النووية من نوعين - ديوكسي ريبونوكلييك (دنا) و ريبونوكلييك (رنا). يوجد الحمض النووي بشكل رئيسي في كروموسومات الخلايا. يحدد الحمض النووي تكوين بروتينات الخلية ونقل الصفات والخصائص الوراثية من الآباء إلى الأبناء. ترتبط وظائف الحمض النووي الريبي بتكوين البروتينات المميزة لهذه الخلية.

المصطلحات والمفاهيم الأساسية:

الخلية هي الوحدة الأولية الأساسية لجميع الكائنات الحية ، وبالتالي ، فإن جميع خصائص الكائنات الحية متأصلة فيها: بنية عالية التنظيم ، وتتلقى الطاقة من الخارج وتستخدمها للقيام بالعمل والحفاظ على النظام ، والتمثيل الغذائي ، والاستجابة النشطة لتحفيز ونمو وتطوير وتكاثر ونسخ ونقل المعلومات البيولوجية إلى المتحدرين ، والتجديد (ترميم الهياكل التالفة) ، والتكيف مع البيئة.

ابتكر العالم الألماني T. Schwann في منتصف القرن التاسع عشر نظرية خلوية ، وشهدت أحكامها الرئيسية على حقيقة أن جميع الأنسجة والأعضاء تتكون من خلايا ؛ تتشابه الخلايا النباتية والحيوانية بشكل أساسي مع بعضها البعض ، فكلها تنشأ بنفس الطريقة ؛ نشاط الكائنات الحية هو مجموع النشاط الحيوي للخلايا الفردية. كان للعالم الألماني العظيم R. Virchow تأثير كبير على التطوير الإضافي لنظرية الخلية وبشكل عام على نظرية الخلية. فهو لم يجمع كل الحقائق المتباينة العديدة فحسب ، بل أظهر أيضًا بشكل مقنع أن الخلايا هي بنية ثابتة ولا تنشأ إلا من خلال التكاثر.

تتضمن النظرية الخلوية في التفسير الحديث الأحكام الرئيسية التالية: الخلية هي وحدة أولية عالمية من الكائنات الحية ؛ تتشابه خلايا جميع الكائنات الحية بشكل أساسي في بنيتها ووظيفتها وتركيبها الكيميائي ؛ تتكاثر الخلايا فقط عن طريق تقسيم الخلية الأصلية ؛ الكائنات متعددة الخلايا عبارة عن تجمعات خلوية معقدة تشكل أنظمة متكاملة.

بفضل طرق البحث الحديثة ، نوعان رئيسيان من الخلايا: خلايا حقيقية النواة أكثر تعقيدًا ومتمايزة للغاية (نباتات وحيوانات وبعض الأوليات والطحالب والفطريات والأشنات) وخلايا بدائية النواة أقل تعقيدًا (الطحالب الخضراء المزرقة ، الفطريات الشعاعية ، البكتيريا ، اللولبيات ، الميكوبلازما ، الريكتسيا ، الكلاميديا).

على النقيض من بدائية النواة ، تحتوي الخلية حقيقية النواة على نواة ، مقيدة بغشاء نووي مزدوج ، وعدد كبير من العضيات الغشائية.

الانتباه!

الخلية هي الوحدة الهيكلية والوظيفية الرئيسية للكائنات الحية ، حيث تقوم بالنمو والتطور والتمثيل الغذائي والطاقة وتخزين ومعالجة وتحقيق المعلومات الجينية. من وجهة نظر التشكل ، الخلية عبارة عن نظام معقد من البوليمرات الحيوية ، مفصولة عن البيئة الخارجية بواسطة غشاء بلازما (بلازما الدم) وتتكون من نواة وسيتوبلازم ، حيث توجد العضيات والشوائب (الحبيبات).

ما نوع الخلايا الموجودة؟

تتنوع الخلايا في شكلها وبنيتها وتركيبها الكيميائي وطبيعة التمثيل الغذائي.

جميع الخلايا متجانسة ، أي لديها عدد من السمات الهيكلية المشتركة التي يعتمد عليها أداء الوظائف الأساسية. تتميز الخلايا بوحدة التركيب والتمثيل الغذائي (التمثيل الغذائي) والتركيب الكيميائي.

في الوقت نفسه ، تحتوي الخلايا المختلفة أيضًا على هياكل محددة. هذا يرجع إلى أداء وظائف خاصة من قبلهم.

هيكل الخلية

هيكل الخلية فوق المجهرية:

1 - الغشاء الخلوي (غشاء البلازما) ؛ 2 - حويصلات بينية. 3 - مركز الخلايا المركزية (cytocenter) ؛ 4 - الهيالوبلازم. 5 - الشبكة الإندوبلازمية: أ - غشاء الشبكة الحبيبية. ب - الريبوسومات. 6 - اتصال الفضاء حول النواة مع تجاويف الشبكة الإندوبلازمية ؛ 7 - الأساسية ؛ 8 - المسام النووية 9 - الشبكة الإندوبلازمية غير الحبيبية (الملساء) ؛ 10 - نواة. 11 - جهاز شبكي داخلي (مجمع جولجي) ؛ 12 - فجوات إفرازية. 13 - الميتوكوندريا. 14 - الجسيمات الشحمية ؛ 15 - ثلاث مراحل متتالية من البلعمة ؛ 16- اتصال غشاء الخلية (السيتوليما) بأغشية الشبكة الإندوبلازمية.

كيمياء الخلية

تحتوي الخلية على أكثر من 100 عنصر كيميائي ، أربعة منها تشكل حوالي 98٪ من الكتلة ، وهي عبارة عن كائنات عضوية: الأكسجين (65-75٪) ، الكربون (15-18٪) ، الهيدروجين (8-10٪) والنيتروجين. (1، 5-3.0٪). تنقسم بقية العناصر إلى ثلاث مجموعات: المغذيات الكبيرة - يتجاوز محتواها في الجسم 0.01٪) ؛ العناصر الدقيقة (0.00001-0.01٪) والعناصر الدقيقة (أقل من 0.00001).

تشمل المغذيات الكبيرة المقدار الكبريت والفوسفور والكلور والبوتاسيوم والصوديوم والمغنيسيوم والكالسيوم.

بالنسبة للعناصر الدقيقة - يوجد الحديد والزنك والنحاس واليود والفلور والألمنيوم والنحاس والمنغنيز والكوبالت ، إلخ.

العناصر فائقة الصغر - السيلينيوم والفاناديوم والسيليكون والنيكل والليثيوم والفضة وما فوق. على الرغم من محتواها المنخفض جدًا ، تلعب العناصر النزرة والعناصر النزرة جدًا دورًا مهمًا للغاية. أنها تؤثر بشكل رئيسي على عملية التمثيل الغذائي. بدونها ، يكون الأداء الطبيعي لكل خلية وكائن حي ككل مستحيلًا.

تتكون الخلية من مواد عضوية وغير عضوية. من بين غير العضوية ، أكبر كمية من الماء. الكمية النسبية للماء في القفص هي 70 إلى 80٪. الماء مذيب عالمي ؛ كل التفاعلات الكيميائية الحيوية في الخلية تحدث فيه. بمشاركة الماء ، يتم تنظيم الحرارة. المواد التي تذوب في الماء (الأملاح ، القواعد ، الأحماض ، البروتينات ، الكربوهيدرات ، الكحوليات ، إلخ) تسمى ماء. المواد الكارهة للماء (الدهون وما شابهها) لا تذوب في الماء. المواد غير العضوية الأخرى (الأملاح ، الأحماض ، القواعد ، الأيونات الموجبة والسالبة) تتراوح من 1.0 إلى 1.5٪.

تسود البروتينات (10-20٪) ، الدهون ، أو الدهون (1-5٪) ، الكربوهيدرات (0.2-2.0٪) ، الأحماض النووية (1-2٪) بين المواد العضوية. لا يتجاوز محتوى المواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض 0.5٪.

جزيء البروتين عبارة عن بوليمر يتكون من عدد كبير من وحدات المونومرات المتكررة. ترتبط مونومرات بروتين الأحماض الأمينية (20 منها) ببعضها البعض عن طريق روابط الببتيد ، وتشكل سلسلة متعددة الببتيد (بنية بروتينية أولية). يتحول إلى حلزوني ، ويشكل بدوره الهيكل الثانوي للبروتين. بسبب اتجاه مكاني معين لسلسلة البولي ببتيد ، تنشأ بنية ثلاثية للبروتين ، والتي تحدد الخصوصية والنشاط البيولوجي لجزيء البروتين. تتحد العديد من الهياكل الثلاثية مع بعضها البعض لتشكيل هيكل رباعي.

تؤدي البروتينات وظائف أساسية. الإنزيمات - المحفزات البيولوجية التي تزيد من معدل التفاعلات الكيميائية في الخلية مئات الآلاف من المرات ، هي بروتينات. تؤدي البروتينات ، باعتبارها جزءًا من جميع الهياكل الخلوية ، وظيفة (بناء) بلاستيكية. تقوم البروتينات أيضًا بحركات الخلايا. أنها توفر نقل المواد إلى الخلية ، من الخلية وداخل الخلية. وظيفة الحماية للبروتينات (الأجسام المضادة) مهمة. البروتينات هي أحد مصادر الطاقة ، وتصنف الكربوهيدرات إلى السكريات الأحادية والسكريات المتعددة. هذه الأخيرة مبنية من السكريات الأحادية ، والتي هي ، مثل الأحماض الأمينية ، مونومرات. من بين السكريات الأحادية في الخلية ، أهمها الجلوكوز والفركتوز (يحتوي على ست ذرات كربون) والبنتوز (خمس ذرات كربون). البنتوز هي جزء من الأحماض النووية. السكريات الأحادية قابلة للذوبان في الماء بسهولة. السكريات ضعيفة الذوبان في الماء (الجليكوجين في الخلايا الحيوانية ، والنشا والسليلوز في الخلايا النباتية. الكربوهيدرات هي مصدر للطاقة ، والكربوهيدرات المعقدة ، مع البروتينات (البروتينات السكرية) ، والدهون (الجليكوجين) ، وتشارك في تكوين أسطح الخلايا والخلية التفاعلات.

تشمل الدهون الدهون والمواد الشبيهة بالدهون. جزيئات الدهون مبنية من الجلسرين والأحماض الدهنية. تشمل المواد الشبيهة بالدهون الكوليسترول وبعض الهرمونات والليسيثين. الدهون ، وهي المكون الرئيسي لأغشية الخلايا ، تؤدي وظيفة بناء. الدهون هي أهم مصادر الطاقة. لذلك ، إذا كانت الأكسدة الكاملة لـ 1 غرام من البروتين أو الكربوهيدرات ، يتم تحرير 17.6 كيلو جول من الطاقة ، ثم مع الأكسدة الكاملة لـ 1 غرام من الدهون - 38.9 كيلو جول. تقوم الدهون بالتنظيم الحراري وحماية الأعضاء (كبسولات الدهون).

DNA و RNA

الأحماض النووية عبارة عن جزيئات بوليمرية تتكون من مونومرات النيوكليوتيدات. يتكون النيوكليوتيد من قاعدة البيورين أو بيريميدين ، والسكر (البنتوز) ، وبقايا حمض الفوسفوريك. يوجد في جميع الخلايا نوعان من الأحماض النووية: deoxyribonuleic (DNA) و ribonucleic (RNA) ، والتي تختلف في تكوين القواعد والسكريات.

التركيب المكاني للأحماض النووية:

(وفقًا لـ B. Alberts وآخرون ، بصيغته المعدلة) I - RNA ؛ الثاني - الحمض النووي ؛ الأشرطة - العمود الفقري للسكر والفوسفات ؛ A ، C ، G ، T ، U - القواعد النيتروجينية ، المشابك بينها - الروابط الهيدروجينية.

جزيء الحمض النووي

يتكون جزيء الحمض النووي من سلسلتين من عديد النوكليوتيدات ملتوية حول بعضها البعض على شكل حلزون مزدوج. ترتبط القواعد النيتروجينية لكلا السلاسل ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية مكملة. يتحد الأدينين فقط مع الثايمين ، والسيتوزين مع الجوانين (A - T ، G - C). يحتوي الحمض النووي على معلومات وراثية تحدد خصوصية البروتينات التي تصنعها الخلية ، أي تسلسل الأحماض الأمينية في سلسلة البولي ببتيد. يرث الحمض النووي جميع خصائص الخلية. تم العثور على الحمض النووي في النواة والميتوكوندريا.

جزيء RNA

يتكون جزيء الحمض النووي الريبي من سلسلة واحدة من عديد النوكليوتيدات. هناك ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي في الخلايا. المعلوماتية ، أو الحمض الريبي النووي الريبوزي الرسول (من الرسول الإنجليزي - "الوسيط") ، الذي ينقل المعلومات حول تسلسل النوكليوتيدات للحمض النووي إلى الريبوسومات (انظر أدناه). نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) الذي يحمل الأحماض الأمينية إلى الريبوسوم. RNA Ribosomal RNA (الرنا الريباسي) ، والذي يشارك في تكوين الريبوسومات. تم العثور على الحمض النووي الريبي في النواة ، الريبوسومات ، السيتوبلازم ، الميتوكوندريا ، البلاستيدات الخضراء.

تكوين الحمض النووي.

أطلس: علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء. دليل عملي كامل إيلينا يوريفنا زيغالوفا

كيمياء الخلية

تحتوي الخلية على أكثر من 100 عنصر كيميائي ، أربعة منها تشكل حوالي 98٪ من الكتلة ، وهذا هو الكائنات العضوية: الأكسجين (65-75٪) ، الكربون (15-18٪) ، الهيدروجين (8-10٪) والنيتروجين (1.5–3.0٪). تنقسم بقية العناصر إلى ثلاث مجموعات: المغذيات الكبيرة - يتجاوز محتواها في الجسم 0.01٪) ؛ العناصر الدقيقة (0.00001-0.01٪) والعناصر الدقيقة (أقل من 0.00001). تشمل المغذيات الكبيرة المقدار الكبريت والفوسفور والكلور والبوتاسيوم والصوديوم والمغنيسيوم والكالسيوم. إلى العناصر الدقيقة - الحديد والزنك والنحاس واليود والفلور والألمنيوم والنحاس والمنغنيز والكوبالت وما إلى ذلك إلى العناصر فائقة الصغر - السيلينيوم والفاناديوم والسيليكون والنيكل والليثيوم والفضة وما فوق. على الرغم من محتواها المنخفض جدًا ، تلعب العناصر النزرة والعناصر النزرة جدًا دورًا مهمًا للغاية. أنها تؤثر بشكل رئيسي على عملية التمثيل الغذائي. بدونها ، يكون الأداء الطبيعي لكل خلية وكائن حي ككل مستحيلًا.

أرز. 1. هيكل الخلية بالميكروسكوبية. 1 - الغشاء الخلوي (غشاء البلازما) ؛ 2 - حويصلات بينية. 3 - مركز الخلايا المركزية (cytocenter) ؛ 4 - الهيالوبلازم. 5 - الشبكة الإندوبلازمية: أ - غشاء الشبكة الحبيبية. ب - الريبوسومات. 6 - اتصال الفضاء حول النواة مع تجاويف الشبكة الإندوبلازمية ؛ 7 - الأساسية ؛ 8 - المسام النووية 9 - الشبكة الإندوبلازمية غير الحبيبية (الملساء) ؛ 10 - نواة. 11 - جهاز شبكي داخلي (مجمع جولجي) ؛ 12 - فجوات إفرازية. 13 - الميتوكوندريا. 14 - الجسيمات الشحمية ؛ 15 - ثلاث مراحل متتالية من البلعمة ؛ 16- اتصال غشاء الخلية (السيتوليما) بأغشية الشبكة الإندوبلازمية

مركب سنجابهو بوليمر يتكون من عدد كبير من وحدات المونومر المتكررة. ترتبط مونومرات بروتين الأحماض الأمينية (20 منها) ببعضها البعض عن طريق روابط الببتيد ، وتشكل سلسلة متعددة الببتيد (بنية بروتينية أولية). يتحول إلى حلزوني ، ويشكل بدوره الهيكل الثانوي للبروتين. بسبب اتجاه مكاني معين لسلسلة البولي ببتيد ، تنشأ بنية ثلاثية للبروتين ، والتي تحدد الخصوصية والنشاط البيولوجي لجزيء البروتين. تتحد العديد من الهياكل الثلاثية مع بعضها البعض لتشكيل هيكل رباعي.

تؤدي البروتينات وظائف أساسية. الانزيمات- المحفزات البيولوجية التي تزيد من معدل التفاعلات الكيميائية في الخلية بمئات الآلاف من الملايين من المرات هي بروتينات. تؤدي البروتينات ، باعتبارها جزءًا من جميع الهياكل الخلوية ، وظيفة (بناء) بلاستيكية. تقوم البروتينات أيضًا بحركات الخلايا. أنها توفر نقل المواد إلى الخلية ، من الخلية وداخل الخلية. وظيفة الحماية للبروتينات (الأجسام المضادة) مهمة. البروتينات هي أحد مصادر الطاقة.

الكربوهيدراتتنقسم إلى السكريات الأحادية والسكريات. هذه الأخيرة مبنية من السكريات الأحادية ، والتي هي ، مثل الأحماض الأمينية ، مونومرات. من بين السكريات الأحادية في الخلية ، أهمها الجلوكوز والفركتوز (يحتوي على ست ذرات كربون) والبنتوز (خمس ذرات كربون). البنتوز هي جزء من الأحماض النووية. السكريات الأحادية قابلة للذوبان في الماء بسهولة. السكريات ضعيفة الذوبان في الماء (الجليكوجين في الخلايا الحيوانية ، والنشا والسليلوز في الخلايا النباتية. الكربوهيدرات هي مصدر للطاقة ، والكربوهيدرات المعقدة ، مع البروتينات (البروتينات السكرية) ، والدهون (الجليكوجين) ، وتشارك في تكوين أسطح الخلايا والخلية التفاعلات.

إلى الدهونتشمل الدهون والمواد الشبيهة بالدهون. جزيئات الدهون مبنية من الجلسرين والأحماض الدهنية. تشمل المواد الشبيهة بالدهون الكوليسترول وبعض الهرمونات والليسيثين. الدهون ، وهي المكون الرئيسي لأغشية الخلايا (موصوفة أدناه) ، وبالتالي تؤدي وظيفة البناء. الدهون هي أهم مصادر الطاقة. لذلك ، إذا كانت الأكسدة الكاملة لـ 1 غرام من البروتين أو الكربوهيدرات ، يتم تحرير 17.6 كيلو جول من الطاقة ، ثم مع الأكسدة الكاملة لـ 1 غرام من الدهون - 38.9 كيلو جول. تقوم الدهون بالتنظيم الحراري وحماية الأعضاء (كبسولات الدهون).

احماض نوويةهي جزيئات بوليمرية تتكون من مونومرات النوكليوتيدات. يتكون النيوكليوتيد من قاعدة البيورين أو بيريميدين ، والسكر (البنتوز) ، وبقايا حمض الفوسفوريك. يوجد في جميع الخلايا نوعان من الأحماض النووية: deoxyribonuleic (DNA) و ribonucleic (RNA) ، والتي تختلف في تكوين القواعد والسكريات (الجدول 1 ، أرز. 2).

أرز. 2. التركيب المكاني للأحماض النووية (وفقًا لـ B. Alberts وآخرون ، بصيغته المعدلة).أنا - RNA ؛ الثاني - الحمض النووي ؛ الأشرطة - العمود الفقري للسكر والفوسفات ؛ A ، C ، G ، T ، U - القواعد النيتروجينية ، المشابك بينها - الروابط الهيدروجينية

يتكون جزيء الحمض النووي من سلسلتين من عديد النوكليوتيدات ملتوية حول بعضها البعض على شكل حلزون مزدوج. ترتبط القواعد النيتروجينية لكلا السلاسل ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية مكملة. يتحد الأدينين فقط مع الثايمين ، والسيتوزين مع الجوانين(أ - تي ، جي - سي). يحتوي الحمض النووي على معلومات وراثية تحدد خصوصية البروتينات التي تصنعها الخلية ، أي تسلسل الأحماض الأمينية في سلسلة البولي ببتيد. يرث الحمض النووي جميع خصائص الخلية. تم العثور على الحمض النووي في النواة والميتوكوندريا.

نقل الحمض النووي الريبي (tRNA) الذي يحمل الأحماض الأمينية إلى الريبوسوم. RNA Ribosomal RNA (الرنا الريباسي) ، والذي يشارك في تكوين الريبوسومات. تم العثور على الحمض النووي الريبي في النواة ، الريبوسومات ، السيتوبلازم ، الميتوكوندريا ، البلاستيدات الخضراء.

الجدول 1

تكوين الحمض النووي