Les éléments chimiques et les composés inorganiques en fonction du pourcentage dans la cellule sont divisés en trois groupes:

macronutriments : hydrogène, carbone, azote, oxygène (concentration dans la cellule - 99,9%) ;

oligo-éléments : sodium, magnésium, phosphore, soufre, chlore, potassium, calcium (concentration dans la cellule -0,1%) ;

ultramicroéléments : bore, silicium, vanadium, manganèse, fer, cobalt, cuivre, zinc, molybdène (concentration dans la cellule inférieure à 0,001%).

Les minéraux, les sels et les ions sont 2 ... 6 % volume de la cellule, certains composants minéraux sont présents dans la cellule sous forme non ionisée. Par exemple, le fer lié au carbone se trouve dans l'hémoglobine, la ferritine, les cytochromes et d'autres enzymes nécessaires au maintien d'une activité cellulaire normale.

Des sels minéraux se dissocier en anions et cations et maintenir ainsi la pression osmotique et l'équilibre acido-basique de la cellule. Les ions inorganiques servent de cofacteurs nécessaires à la mise en œuvre de l'activité enzymatique. À partir du phosphate inorganique, l'adénosine triphosphate (ATP) se forme au cours du processus de phosphorylation oxydative - une substance dans laquelle est stockée l'énergie nécessaire à l'activité vitale de la cellule. Les ions calcium se trouvent dans le sang circulant et les cellules. Dans les os, ils se combinent avec les ions phosphate et carbonate pour former une structure cristalline.

L'eau - c'est un milieu universel de dispersion de la matière vivante. Les cellules actives sont constituées de 60 à 95 % d'eau, cependant, dans les cellules et les tissus au repos, par exemple, dans les spores et les graines, la part d'eau représente généralement au moins 10 à 20 %>. Dans la cellule, l'eau se présente sous deux formes : libre et liée. L'eau libre représente 95% de toute l'eau dans la cellule et est principalement utilisée comme solvant et milieu de dispersion du système colloïdal du protoplasme. Eau liée (4-5 % de toute l'eau des cellules) est faiblement liée aux protéines par l'hydrogène et d'autres liaisons.

Matière organique - composés contenant du carbone (à l'exclusion des carbonates). La plupart des substances organiques sont des polymères composés de particules répétitives - des monomères.

Protéine- les polymères biologiques, qui constituent l'essentiel de la matière organique de la cellule, qui représentent environ 40 ... 50% de la masse sèche du protoplasme. Les protéines contiennent du carbone, de l'hydrogène, de l'oxygène, de l'azote, ainsi que du soufre et du phosphore.

Les protéines constituées uniquement d'acides aminés sont appelées protéines simples (du gr. Protos - le premier, le plus important). Ils sont généralement déposés dans la cellule en tant que substance de stockage. Les protéines complexes (protéides) se forment à la suite de la combinaison de protéines simples avec des glucides, des acides gras, des acides nucléiques. La plupart des enzymes qui déterminent et régulent tous les processus vitaux dans la cellule sont de nature protéique.

Selon la configuration spatiale, on distingue quatre niveaux structurels d'organisation des molécules protéiques. Structure primaire : Les acides aminés sont enfilés comme des perles sur une ficelle, la séquence d'arrangement est d'une grande importance biologique. Structure secondaire : les molécules sont des particules compactes, rigides, non allongées, en configuration, ces protéines ressemblent à une spirale. Structure tertiaire : les chaînes polypeptidiques, à la suite d'un repliement spatial complexe, forment une structure compacte de protéines dites globulaires. Structure quaternaire : se compose de deux ou plusieurs chaînes, qui peuvent être identiques ou différentes.

Les protéines sont constituées de monomères - acides aminés (sur les 40 acides aminés connus, 20 font partie des protéines). Les acides aminés sont des composés amphotères contenant à la fois des groupes acides (carboxyle) et basiques (amine). Lors de la condensation des acides aminés, conduisant à la formation d'une molécule de protéine, le groupe acide d'un acide aminé se combine avec le groupe principal d'un autre acide aminé. Chaque protéine contient des centaines de molécules d'acides aminés connectées dans différents ordres et rapports, ce qui détermine la variété des fonctions des molécules de protéines.

Acides nucléiques- les polymères biologiques naturels de haut poids moléculaire qui assurent le stockage et la transmission de l'information héréditaire (génétique) dans les organismes vivants. C'est le groupe le plus important de biopolymères, bien que la teneur ne dépasse pas 1 à 2 % de la masse de protoplasme.

Les molécules d'acide nucléique sont de longues chaînes linéaires de monomères - nucléotides. Chaque nucléotide contient une base azotée, un monosaccharide (pentose) et un résidu d'acide phosphorique. La principale quantité d'ADN est contenue dans le noyau, l'ARN se trouve à la fois dans le noyau et dans le cytoplasme.

Une molécule simple brin d'acide ribonucléique (ARN) a 4 ... 6 000 nucléotides, constitués de ribose, d'un résidu d'acide phosphorique et de quatre types de bases azotées : adénine (A), guanine (G), uracile (Y) et cytosine (C).

Les molécules d'ADN se composent de 10 ... 25 000 nucléotides individuels construits à partir de désoxyribose, de résidus d'acide phosphorique et de quatre types de bases azotées : adénine (A), guanine (G), uracile (Y) et thymine (T).

Une molécule d'ADN est constituée de deux brins complémentaires dont la longueur atteint plusieurs dizaines voire centaines de micromètres.

En 1953, D. Watson et F. Crick ont proposé un modèle moléculaire spatial de l'ADN (double hélice). L'ADN est capable de transporter des informations génétiques et de se reproduire avec précision - c'est l'une des découvertes les plus importantes de la biologie du 20ème siècle, qui a permis d'expliquer le mécanisme de l'hérédité et a donné une impulsion puissante au développement de la biologie moléculaire.

Lipides- corps gras, de structure et de fonction diverses. Les lipides simples - graisses, cires - sont constitués de résidus d'acides gras et d'alcools. Les lipides complexes sont des complexes de lipides avec des protéines (lipoprotéines), de l'acide phosphorique (phospholipides), des sucres (glycolipides). Ils sont généralement contenus à raison de 2 ... 3%. Les lipides sont des composants structurels des membranes qui affectent leur perméabilité et servent de réserve d'énergie pour la formation d'ATP.

Les propriétés physiques et chimiques des lipides sont déterminées par la présence dans leurs molécules à la fois de groupes polaires (chargés électriquement) (-COOH, -OH, -NH, etc.) et de chaînes hydrocarbonées non polaires. En raison de cette structure, la plupart des lipides sont des tensioactifs. Ils sont très peu solubles dans l'eau (en raison de la teneur élevée en radicaux et groupes hydrophobes) et dans les huiles (en raison de la présence de groupes polaires).

Les glucides- les composés organiques qui, selon le degré de complexité, se subdivisent en monosaccharides (glucose, fructose), disaccharides (saccharose, maltose...), polysaccharides (amidon, glycogène...). Les monosaccharides - les principaux produits de la photosynthèse, sont utilisés pour la biosynthèse de polysaccharides, d'acides aminés, d'acides gras, etc. Les polysaccharides sont stockés en tant que réserve d'énergie avec la séparation ultérieure des monosaccharides libérés pendant la fermentation ou la respiration. Les polysaccharides hydrophiles maintiennent l'hydratation des cellules.

Acide adénosine triphosphorique(ATP) se compose d'une base azotée - l'adénine, un glucide ribose et trois résidus d'acide phosphorique, entre lesquels il existe des liaisons à haute énergie.

Les protéines, les glucides et les graisses ne sont pas seulement le matériau de construction du corps, mais aussi des sources d'énergie. En oxydant les protéines, les glucides et les graisses pendant la respiration, le corps convertit l'énergie des composés organiques complexes en liaisons riches en énergie dans la molécule d'ATP. L'ATP est synthétisé dans les mitochondries, puis pénètre dans différentes parties de la cellule, fournissant de l'énergie pour tous les processus vitaux.

Tous les organismes vivants sont composés de cellules... Le corps humain a aussi structure cellulaire, grâce à quoi sa croissance, sa reproduction et son développement sont possibles.

Le corps humain se compose d'un grand nombre de cellules de différentes formes et tailles, qui dépendent de la fonction exercée. L'étude structure et fonction des cellules est engagée dans cytologie.

Chaque cellule est recouverte d'une membrane constituée de plusieurs couches de molécules, qui assure la perméabilité sélective des substances. Sous la membrane de la cellule se trouve une substance visqueuse semi-liquide - le cytoplasme avec des organites.

Mitochondries- les stations énergétiques de la cellule, les ribosomes - le lieu de formation des protéines, le réticulum endoplasmique, qui remplit la fonction de transport des substances, le noyau est le lieu de stockage des informations héréditaires, à l'intérieur du noyau se trouve le nucléole. L'acide ribonucléique s'y forme. Un centre cellulaire est situé près du noyau, ce qui est nécessaire à la division cellulaire.

Cellules humaines se composent de substances organiques et inorganiques.

Substances inorganiques :
Eau - représente 80% de la masse cellulaire, dissout les substances, participe aux réactions chimiques;
Les sels minéraux sous forme d'ions - sont impliqués dans la distribution de l'eau entre les cellules et la substance intercellulaire. Ils sont nécessaires à la synthèse des substances organiques vitales.
Matière organique:
Les protéines sont les substances de base de la cellule, les substances les plus complexes présentes dans la nature. Les protéines font partie des membranes, des noyaux, des organites et remplissent une fonction structurelle dans la cellule. Enzymes - protéines, accélérateurs de réaction;
Graisses - remplissent une fonction énergétique, elles font partie des membranes;
Les glucides - également lorsqu'ils sont décomposés, forment une grande quantité d'énergie, sont facilement solubles dans l'eau et, par conséquent, lorsqu'ils sont décomposés, l'énergie est générée très rapidement.
Acides nucléiques - ADN et ARN, ils déterminent, stockent et transmettent des informations héréditaires sur la composition des protéines cellulaires des parents à la progéniture.
Les cellules du corps humain ont un certain nombre de propriétés vitales et remplissent certaines fonctions :

V les cellules sont métabolisées accompagné de la synthèse et de la décomposition de composés organiques; le métabolisme s'accompagne de la conversion d'énergie;
Lorsque des substances se forment dans une cellule, elle se développe, la croissance des cellules est associée à une augmentation de leur nombre, cela est associé à la reproduction par division;
Les cellules vivantes sont excitables ;
L'une des caractéristiques d'une cellule est le mouvement.
Cellule du corps humain les propriétés vitales suivantes sont inhérentes : métabolisme, croissance, reproduction et excitabilité. Sur la base de ces fonctions, le fonctionnement de tout l'organisme est réalisé.

La composition chimique de la cellule.

Propriétés de base et niveaux d'organisation de la nature vivante

Les niveaux d'organisation des systèmes vivants reflètent la subordination, la hiérarchie de l'organisation structurelle de la vie :

Génétique moléculaire - biopolymères individuels (ADN, ARN, protéines);

Cellulaire - une unité élémentaire de vie auto-reproductrice (procaryotes, eucaryotes unicellulaires), tissus, organes;

Organisationnel - l'existence indépendante d'un individu distinct ;

Spécifique à une population - une unité élémentaire en évolution - une population;

Biogéocénotique - écosystèmes constitués de différentes populations et de leurs habitats ;

Biosphère - l'ensemble de la population vivante de la Terre, qui fournit le cycle des substances dans la nature.

La nature est tout le monde matériel existant dans toute la diversité de ses formes.

L'unité de la nature se manifeste dans l'objectivité de son existence, la généralité de la composition élémentaire, la subordination aux mêmes lois physiques, dans la nature systémique de l'organisation.

Divers systèmes naturels, vivants et non vivants, sont interconnectés et interagissent les uns avec les autres. Un exemple d'interaction systémique est la biosphère.

La biologie est un complexe de sciences qui étudient les modèles de développement et de vie des systèmes vivants, les raisons de leur diversité et leur adaptabilité à l'environnement, la relation avec d'autres systèmes vivants et objets de nature inanimée.

L'objet de la recherche en biologie est la faune sauvage.

Les sujets de recherche en biologie sont :

Schémas généraux et particuliers d'organisation, de développement, de métabolisme, de transmission d'informations héréditaires ;

La variété des formes de vie et des organismes eux-mêmes, ainsi que leur relation avec l'environnement.

Toute la diversité de la vie sur Terre s'explique par le processus évolutif et l'effet de l'environnement sur les organismes.

L'essence de la vie est définie par M.V.

Volkenstein comme l'existence sur Terre de « corps vivants, qui sont des systèmes ouverts d'autorégulation et d'autoreproduction construits à partir de biopolymères - protéines et acides nucléiques ».

Les principales propriétés des systèmes vivants :

Métabolisme;

Autorégulation ;

Irritabilité;

Variabilité;

Hérédité;

La reproduction;

La composition chimique de la cellule.

Substances inorganiques de la cellule

La cytologie est la science qui étudie la structure et la fonction des cellules. La cellule est une unité structurelle et fonctionnelle élémentaire des organismes vivants. Toutes les propriétés et fonctions des systèmes vivants sont inhérentes aux cellules des organismes unicellulaires.

Les cellules des organismes multicellulaires sont différenciées en structure et en fonction.

Composition atomique : la cellule contient environ 70 éléments du tableau périodique des éléments de Mendeleïev, dont 24 sont présents dans tous les types de cellules.

Macronutriments - H, O, N, C, microéléments - Mg, Na, Ca, Fe, K, P, CI, S, ultramicroéléments - Zn, Cu, I, F, Mn, Co, Si, etc.

Composition moléculaire : la cellule contient des molécules de composés inorganiques et organiques.

Substances inorganiques de la cellule

La molécule d'eau a une structure spatiale et une polarité non linéaires. Des liaisons hydrogène se forment entre les molécules individuelles, qui déterminent les propriétés physiques et chimiques de l'eau.

1. Molécule d'eau Fig. 2. Liaisons hydrogène entre les molécules d'eau

Propriétés physiques de l'eau :

L'eau peut être dans trois états - liquide, solide et gazeux;

L'eau est un solvant. Les molécules d'eau polaires dissolvent les molécules polaires d'autres substances. Les substances solubles dans l'eau sont dites hydrophiles. Les substances insolubles dans l'eau sont hydrophobes;

Capacité de chaleur spécifique élevée. Il faut beaucoup d'énergie pour briser les liaisons hydrogène qui maintiennent les molécules d'eau ensemble.

Cette propriété de l'eau assure le maintien de l'équilibre thermique dans le corps ;

Chaleur élevée de vaporisation. Il faut suffisamment d'énergie pour évaporer l'eau. Le point d'ébullition de l'eau est plus élevé que celui de nombreuses autres substances. Cette propriété de l'eau protège le corps de la surchauffe ;

Les molécules d'eau sont en mouvement constant, elles entrent en collision les unes avec les autres dans la phase liquide, ce qui est important pour les processus métaboliques;

Adhérence et tension superficielle.

Les liaisons hydrogène déterminent la viscosité de l'eau et l'adhésion de ses molécules aux molécules d'autres substances (cohésion).

En raison des forces d'adhésion des molécules, un film se forme à la surface de l'eau, caractérisé par une tension superficielle ;

Densité. Une fois refroidi, le mouvement des molécules d'eau ralentit. Le nombre de liaisons hydrogène entre les molécules devient maximum. L'eau a la densité la plus élevée à 4°C. En gelant, l'eau se dilate (il faut un endroit pour la formation de liaisons hydrogène) et sa densité diminue, de sorte que la glace flotte à la surface de l'eau, ce qui protège le réservoir du gel;

La capacité de former des structures colloïdales.

Les molécules d'eau forment une enveloppe autour des molécules insolubles de certaines substances, ce qui empêche la formation de grosses particules. Cet état de ces molécules est appelé dispersé (éparpillé). Les plus petites particules de substances, entourées de molécules d'eau, forment des solutions colloïdales (cytoplasme, fluides intercellulaires).

Fonctions biologiques de l'eau :

Transport - l'eau assure le mouvement des substances dans la cellule et le corps, l'absorption des substances et l'excrétion des produits métaboliques.

Dans la nature, l'eau transporte les déchets dans les sols et les plans d'eau ;

Métabolique - l'eau est un milieu pour toutes les réactions biochimiques et un donneur d'électrons lors de la photosynthèse, elle est nécessaire à l'hydrolyse des macromolécules en leurs monomères ;

Participe à l'éducation :

1) fluides lubrifiants qui réduisent la friction (synoviale - dans les articulations des vertébrés, pleurale, dans la cavité pleurale, péricardique - dans le sac péricardique);

2) le mucus, qui facilite le mouvement des substances dans les intestins, crée un environnement humide sur les muqueuses des voies respiratoires;

3) secrets (salive, larmes, bile, sperme, etc.) et sucs dans le corps.

Ions inorganiques.

Les ions inorganiques de la cellule sont représentés par : les cations K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH3 et les anions Cl-, NOi2-, H2PO4-, HCO3-, HPO42-.

La différence entre le nombre de cations et d'anions à la surface et à l'intérieur de la cellule permet l'émergence d'un potentiel d'action, qui sous-tend l'excitation nerveuse et musculaire.

Les anions d'acide phosphorique créent un système tampon phosphate qui maintient le pH de l'environnement intracellulaire du corps à un niveau de 6-9.

L'acide carbonique et ses anions créent un système tampon bicarbonate et maintiennent le pH du milieu extracellulaire (plasma sanguin) à 4-7.

Les composés azotés servent de source de nutrition minérale, de synthèse de protéines, d'acides nucléiques.

Les atomes de phosphore font partie des acides nucléiques, des phospholipides, ainsi que des os des vertébrés, la couverture chitineuse des arthropodes. Les ions calcium font partie de la substance osseuse, ils sont également nécessaires à la contraction musculaire, à la coagulation du sang.

La composition chimique de la cellule. Substances inorganiques

Composition atomique et moléculaire de la cellule. Une cellule microscopique contient plusieurs milliers de substances impliquées dans diverses réactions chimiques. Les processus chimiques dans une cellule sont l'une des conditions de base de sa vie, de son développement et de son fonctionnement.

Toutes les cellules des organismes animaux et végétaux, ainsi que les micro-organismes, ont une composition chimique similaire, ce qui indique l'unité du monde organique.

Le tableau montre des données sur la composition atomique des cellules.

Une majorité significative des 109 éléments du système périodique de Mendeleev se trouvent dans les cellules. Certains éléments sont contenus dans des cellules en quantités relativement importantes, d'autres en petites quantités. Le contenu de quatre éléments dans la cellule est particulièrement élevé - oxygène, carbone, azote et hydrogène. Au total, ils représentent près de 98% du contenu total de la cellule. Le groupe suivant se compose de huit éléments, dont le contenu dans la cellule est calculé en dixièmes et centièmes de pour cent. Ce sont le soufre, le phosphore, le chlore, le potassium, le magnésium, le sodium, le calcium, le fer.

Au total, ils s'élèvent à 1,9%. Tous les autres éléments sont contenus dans la cellule en quantités extrêmement faibles (moins de 0,01 %).

Ainsi, il n'y a pas d'éléments spéciaux dans la cellule qui ne soient caractéristiques que de la nature vivante. Cela indique la connexion et l'unité de la nature animée et inanimée.

Au niveau atomique, il n'y a pas de différences entre la composition chimique du monde organique et inorganique. Les différences se trouvent à un niveau d'organisation supérieur - moléculaire.

Comme le montre le tableau, dans les corps vivants, avec les substances courantes dans la nature non vivante, de nombreuses substances ne sont caractéristiques que des organismes vivants.

L'eau. En premier lieu parmi les substances de la cellule est l'eau. Il représente près de 80% de la masse cellulaire. L'eau est le composant le plus important de la cellule, pas seulement en termes de quantité. Il joue un rôle essentiel et diversifié dans la vie de la cellule.

L'eau détermine les propriétés physiques d'une cellule - son volume, son élasticité.

L'importance de l'eau dans la formation de la structure des molécules de substances organiques, en particulier la structure des protéines, qui est nécessaire à l'accomplissement de leurs fonctions, est d'une grande importance. L'importance de l'eau en tant que solvant est grande : de nombreuses substances pénètrent dans la cellule depuis l'environnement extérieur dans une solution aqueuse, et dans une solution aqueuse, les déchets sont éliminés de la cellule.

Enfin, l'eau est un participant immédiat à de nombreuses réactions chimiques (dégradation des protéines, des glucides, des graisses, etc.).

La capacité de la cellule à fonctionner dans un environnement aquatique soutient que la vie sur Terre est originaire de l'eau.

Le rôle biologique de l'eau est déterminé par la particularité de sa structure moléculaire : la polarité de ses molécules.

Les glucides.

Les glucides sont des composés organiques complexes contenant des atomes de carbone, d'oxygène et d'hydrogène.

Faites la distinction entre les glucides simples et complexes.

Les glucides simples sont appelés monosaccharides. Les glucides complexes sont des polymères dans lesquels les monosaccharides jouent le rôle de monomères.

Un disaccharide est formé de deux monosaccharides, un trisaccharide de trois et un polysaccharide de plusieurs.

Tous les monosaccharides sont des substances incolores, facilement solubles dans l'eau. Presque tous ont un goût sucré agréable. Les monosaccharides les plus courants sont le glucose, le fructose, le ribose et le désoxyribose.

2.3 La composition chimique de la cellule. Macro et microéléments

Le goût sucré des fruits et des baies, ainsi que du miel, dépend de leur teneur en glucose et en fructose. Le ribose et le désoxyribose font partie des acides nucléiques (p. 158) et de l'ATP (p.

Les di- et trisaccharides, comme les monosaccharides, se dissolvent bien dans l'eau et ont un goût sucré. Avec une augmentation du nombre d'unités monomères, la solubilité des polysaccharides diminue, le goût sucré disparaît.

Parmi les disaccharides, la betterave (ou la canne) et le sucre du lait sont importants ; parmi les polysaccharides, l'amidon (chez les plantes), le glycogène (chez les animaux) et la cellulose (cellulose) sont très répandus.

Le bois est presque de la cellulose pure. Les monomères de ces polysaccharides sont le glucose.

Le rôle biologique des glucides. Les glucides jouent le rôle de source d'énergie nécessaire à la cellule pour mener à bien diverses formes d'activité. Pour l'activité de la cellule - mouvement, sécrétion, biosynthèse, luminescence, etc. - il faut de l'énergie. De structure complexe, riches en énergie, les glucides subissent une dégradation profonde dans la cellule et, par conséquent, se transforment en composés simples et pauvres en énergie - le monoxyde de carbone (IV) et l'eau (CO2 et H2O).

L'énergie est libérée au cours de ce processus. Lorsque 1 g de glucides est décomposé, 17,6 kJ sont libérés.

En plus de l'énergie, les glucides remplissent également une fonction de construction. Par exemple, les parois des cellules végétales sont en cellulose.

Lipides. Les lipides se trouvent dans toutes les cellules des animaux et des plantes. Ils font partie de nombreuses structures cellulaires.

Les lipides sont des substances organiques, insolubles dans l'eau, mais solubles dans l'essence, l'éther, l'acétone.

Parmi les lipides, les plus courants et les plus connus sont les graisses.

Il existe cependant des cellules qui contiennent environ 90 % de graisse. Chez les animaux, ces cellules se trouvent sous la peau, dans les glandes mammaires et l'épiploon. La graisse se trouve dans le lait de tous les mammifères. Dans certaines plantes, une grande quantité de graisse est concentrée dans les graines et les fruits, par exemple dans les tournesols, le chanvre et les noix.

En plus des graisses, les cellules contiennent d'autres lipides, par exemple la lécithine, le cholestérol. Les lipides comprennent certaines vitamines (A, O) et hormones (par exemple, les hormones sexuelles).

La signification biologique des lipides est grande et diverse.

Notons tout d'abord leur fonction de construction. Les lipides sont hydrophobes. La couche la plus mince de ces substances fait partie des membranes cellulaires. Le lipide le plus courant - la graisse - est d'une grande importance en tant que source d'énergie. Les graisses peuvent être oxydées dans la cellule en monoxyde de carbone (IV) et en eau. Lors de la dégradation des graisses, deux fois plus d'énergie est libérée que lors de la dégradation des glucides. Les animaux et les plantes stockent les graisses dans une réserve et les consomment au cours de leur vie.

Il faut encore noter la valeur. graisse comme source d'eau. A partir de 1 kg de graisse lors de son oxydation, il se forme près de 1,1 kg d'eau. Cela explique comment certains animaux sont capables de vivre assez longtemps sans eau. Les chameliers, par exemple, faisant la transition à travers le désert-nyu sans eau, peuvent ne pas boire pendant 10 à 12 jours.

Les ours, marmottes et autres animaux hibernants ne boivent pas plus de deux mois. Ces animaux reçoivent l'eau nécessaire à la vie grâce à l'oxydation des graisses. En plus des fonctions structurelles et énergétiques, les lipides remplissent des fonctions protectrices : la graisse a une faible conductivité thermique. Il se dépose sous la peau, formant des accumulations importantes chez certains animaux. Ainsi, chez une baleine, l'épaisseur de la couche graisseuse sous-cutanée atteint 1 m, ce qui permet à cet animal de vivre dans les eaux froides des mers polaires.

Biopolymères : protéines, acides nucléiques.

De toutes les substances organiques, la majeure partie dans la cellule (50-70%) est protéines. La paroi cellulaire et toutes ses structures internes sont construites avec la participation de molécules protéiques. Les molécules de protéines sont très volumineuses, car elles sont constituées de plusieurs centaines de monomères différents qui forment toutes sortes de combinaisons. Par conséquent, la variété des types de protéines et de leurs propriétés est vraiment infinie.

Les protéines font partie des cheveux, des plumes, des cornes, des fibres musculaires, de la nutrition

substances des œufs et des graines et de nombreuses autres parties du corps.

La molécule de protéine est un polymère. Les monomères des molécules de protéines sont des acides aminés.

Plus de 150 acides aminés différents sont connus dans la nature, mais seulement 20 sont généralement impliqués dans la construction de protéines d'organismes vivants. structure primaire molécule de protéine (elle affiche sa formule chimique).

Habituellement, ce long fil est étroitement tordu en une spirale, dont les spires sont fermement reliées les unes aux autres par des liaisons hydrogène.

Un fil torsadé en spirale d'une molécule est structure secondaire, moléculesécureuil. Un tel écureuil peut être difficile à étirer. La molécule de protéine enroulée s'enroule ensuite dans une configuration plus dense - structure tertiaire. Certaines protéines ont une forme encore plus complexe - structure quaternaire, par exemple, dans l'hémoglobine. À la suite d'une telle torsion répétée, le fil long et fin de la molécule de protéine devient plus court, plus épais et se rassemble en un morceau compact - globule Seule la protéine globulaire remplit ses fonctions biologiques dans la cellule.

Si la structure d'une protéine est perturbée, par exemple par chauffage ou action chimique, alors elle perd sa qualité et se déroule.

Ce processus est appelé dénaturation. Si la dénaturation n'a touché que la structure tertiaire ou secondaire, alors elle est réversible : elle peut à nouveau s'enrouler en spirale et s'insérer dans la structure tertiaire (phénomène de dénaturation). Dans ce cas, les fonctions de cette protéine sont restaurées. Cette propriété la plus importante des protéines sous-tend l'irritabilité des systèmes vivants, c'est-à-dire

la capacité des cellules vivantes à répondre à des stimuli externes ou internes.

De nombreuses protéines jouent un rôle catalyseurs dans les réactions chimiques,

passant dans la cage.

Elles sont appelées enzymatiques. Les enzymes sont impliquées dans le transfert d'atomes et de molécules, dans la décomposition et la construction des protéines, des graisses, des glucides et de tous les autres composés (c'est-à-dire dans le métabolisme cellulaire). Pas une seule réaction chimique dans les cellules et les tissus vivants n'est complète sans la participation d'enzymes.

Toutes les enzymes ont une spécificité d'action - elles régulent le cours des processus ou accélèrent les réactions dans la cellule.

Les protéines de la cellule remplissent de nombreuses fonctions : elles participent à sa structure, à sa croissance et à tous les processus vitaux. La vie cellulaire est impossible sans protéines.

Les acides nucléiques ont été découverts pour la première fois dans les noyaux des cellules, en relation avec lesquels ils tirent leur nom (lat.

слеus - noyau). Il existe deux types d'acides nucléiques : l'acide désoxyribonucléique (en abrégé DIC) et l'acide ribonucléique (RIC). Molécules d'acide nucléique pré-

sont de très longues chaînes polymères (brins), des monomères

qui sont nucléotides.

Chaque nucléotide contient une molécule d'acide phosphorique et un sucre (désoxyribose ou ribose), ainsi qu'une des quatre bases azotées. Les bases azotées de l'ADN sont adénine guanine et tsumosine, et mi.min ,.

Acide désoxyribonucléique (ADN)- la substance la plus importante dans une cellule vivante. La molécule d'ADN est porteuse de l'information héréditaire de la cellule et de l'organisme dans son ensemble. A partir de la molécule d'ADN se forme chromosome.

Les organismes de chaque espèce biologique ont un certain nombre de molécules d'ADN par cellule. La séquence de nucléotides dans une molécule d'ADN est également toujours strictement individuelle et. unique non seulement pour chaque espèce biologique, mais aussi pour chaque individu.

Cette spécificité des molécules d'ADN sert de base pour établir la proximité associée des organismes.

Les molécules d'ADN de tous les eucaryotes sont situées dans le noyau cellulaire. Les procaryotes n'ont pas de noyau, leur ADN est donc situé dans le cytoplasme.

dans tous les êtres vivants, les macromolécules d'ADN sont construites selon le même type. Ils sont constitués de deux chaînes polynucléotidiques (brins) maintenues ensemble par des liaisons hydrogène des bases azotées des nucléotides (comme une fermeture éclair).

Sous la forme d'une double hélice (apparie), la molécule d'ADN est tordue de gauche à droite.

La séquence dans l'arrangement des nucléotides dans la molécule de bite détermine l'information héréditaire de la cellule.

La structure de la molécule d'ADN a été découverte en 1953 par un biochimiste américain

James Watson et le physicien anglais Francis Crick.

Pour cette découverte, les scientifiques ont reçu le prix Nobel en 1962. Ils ont prouvé que la molécule

L'ADN est constitué de deux chaînes polynucléotidiques.

Dans ce cas, les nucléotides (monomères) ne sont pas liés les uns aux autres par hasard, mais sélectivement et par paires au moyen de composés azotés. L'adénine (A) se combine toujours avec la thymine (T) et la guanine (g) - avec la cytosine (C). Cette double chaîne est torsadée étroitement en une hélice. La capacité des nucléotides à s'apparier sélectivement est appelée complémentarité(Complément latin - addition).

La réplication fonctionne comme suit.

Avec la participation de mécanismes cellulaires spéciaux (enzymes), la double hélice d'ADN se déroule, les fils divergent (comme une fermeture éclair s'ouvre) et progressivement une moitié complémentaire des nucléotides correspondants est ajoutée à chacune des deux chaînes.

En conséquence, au lieu d'une molécule d'ADN, deux nouvelles molécules identiques sont formées. De plus, chaque molécule d'ADN double brin nouvellement formée se compose d'une "ancienne" chaîne de nucléotides et d'une "nouvelle".

L'ADN étant le principal vecteur d'information, sa capacité à se dupliquer permet, lors de la division cellulaire, de transférer cette information héréditaire aux cellules filles nouvellement formées.

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Tampon et osmose.
Les sels dans les organismes vivants sont à l'état dissous sous forme d'ions - cations chargés positivement et anions chargés négativement.

La concentration de cations et d'anions dans la cellule et dans son environnement n'est pas la même. La cellule contient beaucoup de potassium et très peu de sodium. Dans l'environnement extracellulaire, par exemple, dans le plasma sanguin, dans l'eau de mer, au contraire, il y a beaucoup de sodium et peu de potassium. L'irritabilité de la cellule dépend du rapport des concentrations en ions Na+, K+, Ca2+, Mg2+.

La différence de concentrations d'ions sur les différents côtés de la membrane assure le transport actif des substances à travers la membrane.

Dans les tissus des animaux multicellulaires, Ca2+ fait partie de la substance intercellulaire, qui assure la cohésion des cellules et leur disposition ordonnée.

Chimie cellulaire

La pression osmotique dans la cellule et ses propriétés tampons dépendent de la concentration en sels.

mise en mémoire tampon est la capacité d'une cellule à maintenir une réaction légèrement alcaline de son contenu à un niveau constant.

Il existe deux systèmes tampons :

1) système tampon phosphate - les anions d'acide phosphorique maintiennent le pH de l'environnement intracellulaire à 6,9

2) système tampon bicarbonate - les anions d'acide carbonique maintiennent le pH de l'environnement extracellulaire à 7,4.

Considérez les équations des réactions dans les solutions tampons.

Si la concentration dans la cellule augmente H+ , alors l'addition du cation hydrogène à l'anion carbonate se produit :

Avec une augmentation de la concentration d'anions hydroxyde, leur liaison se produit:

H + OH– + H2O.

C'est ainsi que l'anion carbonate peut maintenir un environnement constant.

Osmotique désigne les phénomènes se produisant dans un système constitué de deux solutions séparées par une membrane semi-perméable.

Dans une cellule végétale, le rôle de films semi-perméables est joué par les couches limites du cytoplasme : plasmalemme et tonoplaste.

Le plasmalemme est la membrane externe du cytoplasme, adjacente à la membrane cellulaire. Le tonoplaste est la membrane interne du cytoplasme qui entoure la vacuole. Les vacuoles sont des cavités dans le cytoplasme remplies de sève cellulaire - une solution aqueuse de glucides, d'acides organiques, de sels, de protéines de faible poids moléculaire, de pigments.

Les concentrations de substances dans la sève cellulaire et dans l'environnement extérieur (dans le sol, les plans d'eau) ne sont généralement pas les mêmes. Si la concentration intracellulaire de substances est plus élevée que dans le milieu extérieur, l'eau de l'environnement entrera dans la cellule, plus précisément dans la vacuole, à un débit plus élevé que dans le sens inverse. Avec une augmentation du volume de suc cellulaire, due à l'entrée d'eau dans la cellule, sa pression sur le cytoplasme, qui est étroitement lié à la membrane, augmente. Lorsque la cellule est complètement saturée d'eau, elle a un volume maximum.

L'état de tension interne de la cellule, dû à la forte teneur en eau et au développement de la pression du contenu de la cellule sur sa membrane, est appelé turgescence. La turgescence garantit que les organes conservent leur forme (par exemple, feuilles, non lignifiées tiges) et leur position dans l'espace, ainsi que leur résistance à l'action de facteurs mécaniques. Une turgescence et un flétrissement réduits sont associés à une perte d'eau.

Si la cellule est dans une solution hypertonique dont la concentration est supérieure à la concentration de la sève cellulaire, alors le taux de diffusion de l'eau de la sève cellulaire dépassera le taux de diffusion de l'eau dans la cellule à partir de la solution environnante.

En raison de la libération d'eau de la cellule, le volume de jus cellulaire est réduit, la turgescence diminue. Une diminution du volume de la vacuole cellulaire s'accompagne de la séparation du cytoplasme de la membrane - se produit plasmolyse.

Au cours de la plasmolyse, la forme du protoplaste plasmolysé change. Initialement, le protoplaste ne traîne derrière la paroi cellulaire qu'à certains endroits, le plus souvent dans les coins. La plasmolyse de cette forme est appelée angulaire

Ensuite, le protoplaste continue de traîner derrière les parois cellulaires, maintenant une connexion avec elles à certains endroits ; la surface du protoplaste entre ces points a une forme concave.

A ce stade, la plasmolyse est dite concave : petit à petit, le protoplaste se détache des parois cellulaires sur toute la surface et prend une forme arrondie. Une telle plasmolyse est appelée convexe

Si une cellule plasmolysée est placée dans une solution hypotonique dont la concentration est inférieure à la concentration du suc cellulaire, l'eau de la solution environnante s'écoulera dans la vacuole. À la suite d'une augmentation du volume de la vacuole, la pression du suc cellulaire sur le cytoplasme augmentera, qui commencera à se rapprocher des parois cellulaires jusqu'à ce qu'il prenne sa position d'origine - cela se produira déplasmolyse

Tâche numéro 3

Après avoir lu le texte suggéré, répondez aux questions suivantes.

1) détermination de la mise en mémoire tampon

2) dont la concentration en anions détermine les propriétés tampon de la cellule

3) le rôle de tampon dans la cellule

4) l'équation des réactions se déroulant dans un système tampon bicarbonate (sur un tableau magnétique)

5) définition de l'osmose (donner des exemples)

6) détermination des lames de plasmolyse et de déplasmolyse

Environ 70 éléments chimiques du tableau périodique de DI Mendeleev se trouvent dans la cellule, cependant, le contenu de ces éléments diffère considérablement de leurs concentrations dans l'environnement, ce qui prouve l'unité du monde organique.

Les éléments chimiques présents dans la cellule sont divisés en trois grands groupes : les macronutriments, les mésoéléments (oligoéléments) et les oligo-éléments.

Ceux-ci comprennent le carbone, l'oxygène, l'hydrogène et l'azote, qui font partie des principales substances organiques. Les mésoéléments sont le soufre, le phosphore, le potassium, le calcium, le sodium, le fer, le magnésium, le chlore, représentant environ 1,9% de la masse cellulaire au total.

Le soufre et le phosphore sont des composants des composés organiques les plus importants. Les éléments chimiques, dont la concentration dans la cellule est d'environ 0,1%, sont des oligo-éléments. Ce sont le zinc, l'iode, le cuivre, le manganèse, le fluor, le cobalt, etc.

Les substances cellulaires sont divisées en inorganiques et organiques.

Les substances inorganiques comprennent l'eau et les sels minéraux.

De par ses propriétés physico-chimiques, l'eau dans une cellule est un solvant, un milieu de réactions, une substance initiale et un produit de réactions chimiques, elle assure des fonctions de transport et de thermorégulation, donne de l'élasticité à la cellule, et fournit le support de la cellule végétale.

Les sels minéraux dans la cellule peuvent être à l'état dissous ou non dissous.

Les sels solubles se dissocient en ions. Les cations les plus importants sont le potassium et le sodium, qui facilitent le transfert de substances à travers la membrane et sont impliqués dans l'émergence et la conduction de l'influx nerveux ; le calcium, qui participe aux processus de contraction des fibres musculaires et de coagulation sanguine, le magnésium, qui fait partie de la chlorophylle, et le fer, qui fait partie d'un certain nombre de protéines, dont l'hémoglobine. Le zinc fait partie de l'insuline, l'hormone pancréatique, le cuivre est nécessaire aux processus de photosynthèse et de respiration.

Les anions les plus importants sont l'anion phosphate, qui fait partie de l'ATP et des acides nucléiques, et le résidu acide carbonique, qui atténue les fluctuations du pH du milieu.

Le manque de calcium et de phosphore conduit au rachitisme, le manque de fer conduit à l'anémie.

Les substances organiques de la cellule sont représentées par les glucides, les lipides, les protéines, les acides nucléiques, l'ATP, les vitamines et les hormones.

La composition des glucides se compose principalement de trois éléments chimiques : le carbone, l'oxygène et l'hydrogène.

Leur formule générale est Cm (H20) n. Faites la distinction entre les glucides simples et complexes. Les glucides simples (monosaccharides) contiennent une seule molécule de sucre. Ils sont classés par le nombre d'atomes de carbone, tels que le pentose (C5) et l'hexose (C6). Les pentoses comprennent le ribose et le désoxyribose. Le ribose fait partie de l'ARN et de l'ATP. Le désoxyribose est un composant de l'ADN. Les hexoses sont le glucose, le fructose, le galactose, etc.

Ils participent activement au métabolisme de la cellule et font partie des glucides complexes - oligosaccharides et polysaccharides. Les oligosaccharides (disaccharides) comprennent le saccharose (glucose + fructose), le lactose ou le sucre de lait (glucose + galactose), etc.

Des exemples de polysaccharides sont l'amidon, le glycogène, la cellulose et la chitine.

Les glucides dans la cellule remplissent des fonctions plastiques (bâtiment), énergétiques (valeur énergétique de la décomposition de 1 g de glucides - 17,6 kJ), de stockage et de soutien. Les glucides peuvent également être trouvés dans les lipides et les protéines complexes.

Les lipides sont un groupe de substances hydrophobes.

Ceux-ci incluent les graisses, les stéroïdes de cire, les phospholipides, etc.

Structure de la molécule de graisse

La graisse est un ester d'un alcool trihydrique de glycérine et d'acides organiques (gras) supérieurs. Dans la molécule de graisse, on peut distinguer la partie hydrophile - la "tête" (résidus de glycérol) et la partie hydrophobe - les "queues" (résidus d'acides gras), par conséquent, la molécule de graisse dans l'eau est orientée de manière strictement définie : la partie hydrophile est dirigée vers l'eau, et la partie hydrophobe s'en éloigne.

Les lipides dans la cellule remplissent des fonctions plastiques (bâtiment), énergétiques (valeur énergétique de la décomposition de 1 g de graisse - 38,9 kJ), de stockage, de protection (dépréciation) et de régulation (hormones stéroïdes).

Les protéines sont des biopolymères dont les monomères sont des acides aminés.

Les acides aminés contiennent un groupe amino, un groupe carboxyle et un radical. Les acides aminés ne diffèrent que par les radicaux. Les protéines contiennent 20 acides aminés essentiels. Les acides aminés se combinent pour former une liaison peptidique.

Une chaîne de plus de 20 acides aminés est appelée polypeptide ou protéine. Les protéines forment quatre structures principales : primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire.

La structure primaire est une séquence d'acides aminés liés par une liaison peptidique.

La structure secondaire est une structure en spirale ou pliée, maintenue par des liaisons hydrogène entre les atomes d'oxygène et d'hydrogène des groupes peptidiques de différentes spires de la spirale ou des plis.

La structure tertiaire (globule) est maintenue par des liaisons hydrophobes, hydrogène, disulfure et autres.

Structure tertiaire des protéines

La structure tertiaire est caractéristique de la plupart des protéines du corps, par exemple la myoglobine musculaire.

Structure des protéines quaternaires.

La structure quaternaire est la plus complexe, formée de plusieurs chaînes polypeptidiques reliées principalement par les mêmes liaisons que dans le tertiaire.

La structure quaternaire est typique de l'hémoglobine, de la chlorophylle, etc.

Les protéines peuvent être simples ou complexes. Les protéines simples ne sont constituées que d'acides aminés, tandis que les protéines complexes (lipoprotéines, chromoprotéines, glycoprotéines, nucléoprotéines, etc.) contiennent des parties protéiques et non protéiques.

Par exemple, dans la composition de l'hémoglobine, en plus des quatre chaînes polypeptidiques de la protéine globine, il existe une partie non protéique - l'hème, au centre de laquelle se trouve un ion fer, qui donne à l'hémoglobine une couleur rouge.

L'activité fonctionnelle des protéines dépend des conditions environnementales.

La perte d'une molécule de protéine de sa structure jusqu'à la molécule primaire est appelée dénaturation. Le processus inverse de restauration des structures secondaires et supérieures est la renaturation. La destruction complète d'une molécule de protéine est appelée destruction.

Les protéines remplissent un certain nombre de fonctions dans la cellule : plastique (bâtiment), catalytique (enzymatique), énergétique (valeur énergétique de la dégradation de 1 g de protéine - 17,6 kJ), signal (récepteur), contractile (moteur), transport, protecteur , réglementaire, stockage.

Les acides nucléiques sont des biopolymères dont les monomères sont des nucléotides.

Le nucléotide contient une base azotée, un résidu sucre pentose et un résidu acide phosphorique. Il existe deux types d'acides nucléiques : l'acide ribonucléique (ARN) et l'acide désoxyribonucléique (ADN).

L'ADN comprend quatre types de nucléotides : l'adénine (A), la thymine (T), la guanine (G) et la cytosine (C). La composition de ces nucléotides comprend le sucre dézoxyribose. Les règles de Chargaff sont fixées pour l'ADN :

1) le nombre de nucléotides adényliques dans l'ADN est égal au nombre de nucléotides thymidyliques (A = T);

2) le nombre de nucléotides guanyl dans l'ADN est égal au nombre de nucléotides cytidyl (G = C);

3) la somme des nucléotides adényl et guanyl est égale à la somme du thymidyl et du cytidyl (A + G = T + C).

La structure de l'ADN a été découverte par F.

Crick et D. Watson (Prix Nobel de physiologie ou médecine 1962). La molécule d'ADN est une hélice double brin.

Cellule et sa composition chimique

Les nucléotides sont reliés les uns aux autres par des résidus d'acide phosphorique, formant une liaison phosphodiester, tandis que les bases azotées sont dirigées vers l'intérieur. La distance entre les nucléotides de la chaîne est de 0,34 nm.

Les nucléotides de différentes chaînes sont reliés entre eux par des liaisons hydrogène selon le principe de complémentarité : l'adénine se combine avec la thymine par deux liaisons hydrogène (A = T), et la guanine avec la cytosine - trois (G = C).

Structure nucléotidique

La propriété la plus importante de l'ADN est sa capacité à se répliquer (auto-duplication).

La fonction principale de l'ADN est de stocker et de transmettre des informations héréditaires.

Il est concentré dans le noyau, les mitochondries et les plastes.

L'ARN contient également quatre nucléotides : adénine (A), uracile (U), guanine (G) et cytosine (C). Le reste du sucre pentose qu'il contient est représenté par le ribose.

L'ARN est principalement constitué de molécules simple brin. Il existe trois types d'ARN : informationnel (i-ARN), de transport (t-ARN) et ribosomique (r-ARN).

Structure de l'ARNt

Tous participent activement au processus de réalisation de l'information héréditaire, qui est réécrite de l'ADN à l'ARNi, et la synthèse des protéines est réalisée sur ce dernier, l'ARNt dans le processus de synthèse des protéines apporte des acides aminés au ribosomes, l'ARNr fait partie des ribosomes eux-mêmes.

La composition chimique d'une cellule vivante

La composition de la cellule comprend divers composés chimiques. Certains d'entre eux - inorganiques - se trouvent également dans la nature inanimée. Cependant, les composés organiques sont les plus caractéristiques des cellules, dont les molécules ont une structure très complexe.

Composés inorganiques de la cellule. L'eau et les sels sont des composés inorganiques. Surtout dans les cellules de l'eau. Il est essentiel pour tous les processus de la vie.

L'eau est un bon solvant. Dans une solution aqueuse, une interaction chimique de diverses substances se produit. Les nutriments dissous de la substance intercellulaire pénètrent dans la cellule à travers la membrane. L'eau aide également à éliminer des substances cellulaires qui se forment à la suite des réactions qui s'y déroulent.

Les sels K, Na, Ca, Mg, etc. sont les plus importants pour les processus vitaux de la cellule.

Composés organiques de la cellule. Le rôle principal dans la mise en œuvre de la fonction cellulaire appartient aux composés organiques. Parmi eux, les protéines, les graisses, les glucides et les acides nucléiques sont de la plus haute importance.

Les protéines sont les substances de base et les plus complexes de toute cellule vivante.

La taille d'une molécule de protéine est des centaines et des milliers de fois plus grande que celle des molécules de composés inorganiques. Il n'y a pas de vie sans protéines. Certaines protéines accélèrent les réactions chimiques en agissant comme des catalyseurs. Ces protéines sont appelées enzymes.

Les graisses et les glucides sont moins complexes.

Ils sont le matériau de construction de la cellule et servent de sources d'énergie pour les processus vitaux du corps.

Les acides nucléiques sont produits dans le noyau cellulaire. C'est de là que vient leur nom (lat. Nucleus - core). Faisant partie des chromosomes, les acides nucléiques sont impliqués dans le stockage et la transmission des propriétés héréditaires de la cellule. Les acides nucléiques sont responsables de la formation des protéines.

Les propriétés vitales de la cellule. La principale propriété vitale d'une cellule est le métabolisme.

Les nutriments et l'oxygène sont constamment fournis par la substance intercellulaire aux cellules, et des produits de décomposition sont libérés. Les substances qui pénètrent dans la cellule sont impliquées dans les processus de biosynthèse. La biosynthèse est la formation de protéines, de graisses, de glucides et de leurs composés à partir de substances plus simples. Au cours du processus de biosynthèse, il se forme des substances caractéristiques de certaines cellules du corps.

Par exemple, les protéines sont synthétisées dans les cellules musculaires qui assurent leur contraction.

Parallèlement à la biosynthèse, les composés organiques se décomposent dans les cellules. À la suite de la décomposition, des substances de structure plus simple se forment. La majeure partie de la réaction de décomposition implique l'oxygène et la libération d'énergie.

Organisation chimique de la cellule

Cette énergie est dépensée dans les processus vitaux de la cellule. Les processus de biosynthèse et de décomposition constituent le métabolisme, qui s'accompagne de transformations énergétiques.

Les cellules se développent et se reproduisent. Les cellules du corps humain se multiplient en se divisant en deux. Chacune des cellules filles formées grandit et atteint la taille de la mère. Les nouvelles cellules fonctionnent comme la cellule mère.

La durée de vie des cellules est différente : de quelques heures à plusieurs dizaines d'années.

Les cellules vivantes sont capables de réagir aux changements physiques et chimiques de leur environnement. Cette propriété des cellules est appelée excitabilité. Dans le même temps, à partir d'un état de repos, les cellules passent à un état de travail - excitation. Lorsqu'ils sont excités dans les cellules, le taux de biosynthèse et de décomposition des substances, la consommation d'oxygène et les changements de température. Dans un état excité, différentes cellules remplissent leurs propres fonctions.

Les cellules glandulaires forment et sécrètent des substances, les cellules musculaires se contractent, un faible signal électrique apparaît dans les cellules nerveuses - une impulsion nerveuse qui peut se propager le long des membranes cellulaires.

L'environnement interne du corps.

La plupart des cellules du corps ne sont pas connectées à l'environnement extérieur. Leur activité vitale est assurée par l'environnement interne, qui est constitué de 3 types de fluides : le fluide intercellulaire (tissu), avec lequel les cellules sont en contact direct, le sang et la lymphe. L'environnement interne fournit aux cellules les substances nécessaires à leur activité vitale, et les produits de décomposition sont éliminés à travers lui.

L'environnement interne du corps a une relative constance de composition et de propriétés physiques et chimiques. Ce n'est qu'à cette condition que les cellules peuvent fonctionner normalement.

Le métabolisme, la biosynthèse et la décomposition des composés organiques, la croissance, la reproduction, l'excitabilité sont les principales propriétés vitales des cellules.

Les propriétés vitales des cellules sont fournies par la constance relative de la composition de l'environnement interne du corps.

Vous savez de par votre cours de botanique et de zoologie que les corps des plantes et des animaux sont construits à partir de cellules. Le corps humain est également constitué de cellules. En raison de la structure cellulaire du corps, sa croissance, sa reproduction, la restauration des organes et des tissus et d'autres formes d'activité sont possibles.

La forme et la taille des cellules dépendent de la fonction remplie par l'organe. L'instrument principal pour étudier la structure d'une cellule est un microscope. Un microscope optique vous permet de visualiser une cellule à un grossissement d'environ trois mille fois ; un microscope électronique, qui utilise un flux d'électrons au lieu de lumière, des centaines de milliers de fois. L'étude de la structure et des fonctions des cellules est engagée dans la cytologie (du grec. "Cytos" - une cellule).

Structure cellulaire. Chaque cellule est constituée d'un cytoplasme et d'un noyau, et à l'extérieur, elle est recouverte d'une membrane qui délimite une cellule des cellules voisines. L'espace entre les membranes des cellules voisines est rempli de liquide substance intercellulaire. Fonction principale membranes consiste dans le fait que diverses substances se déplacent à travers elle de cellule à cellule et ainsi l'échange de substances entre les cellules et la substance intercellulaire s'effectue.

Cytoplasme- une substance semi-liquide visqueuse. Le cytoplasme contient un certain nombre de structures cellulaires minuscules - organites, qui remplissent diverses fonctions. Considérez les organites les plus importants : mitochondries, réseau de tubules, ribosomes, centre cellulaire, noyau.

Mitochondries- corps courts et épaissis avec cloisons internes. Ils forment une substance riche en énergie nécessaire aux processus se déroulant dans la cellule de l'ATP. On remarque que plus la cellule travaille activement, plus elle contient de mitochondries.

Réseau de canaux imprègne tout le cytoplasme. À travers ces tubules, les substances se déplacent et une connexion s'établit entre les organites.

Ribosomes- corps denses contenant des protéines et de l'acide ribonucléique. Ils sont le siège de la formation des protéines.

Centre cellulaire formé par des corps qui participent à la division cellulaire. Ils sont situés près du noyau.

Coeur- C'est un petit corps, qui est un élément essentiel de la cellule. Au cours de la division cellulaire, la structure du noyau change. Lorsque la division cellulaire se termine, le noyau revient à son état antérieur. Il y a une substance spéciale dans le noyau - chromatine,à partir de laquelle, avant la division cellulaire, se forment des corps filamenteux - chromosomiques. Les cellules sont caractérisées par un nombre constant de chromosomes d'une certaine forme. Les cellules du corps humain contiennent 46 chromosomes et les cellules germinales en contiennent 23.

La composition chimique de la cellule. Les cellules du corps humain sont composées d'une variété de composés chimiques de nature inorganique et organique. Les substances inorganiques de la cellule comprennent l'eau et les sels. L'eau représente 80% de la masse cellulaire. Il dissout les substances impliquées dans les réactions chimiques : transfère les nutriments, élimine les déchets et les composés nocifs de la cellule. Les sels minéraux - chlorure de sodium, chlorure de potassium, etc. - jouent un rôle important dans la répartition de l'eau entre les cellules et la substance intercellulaire. Certains éléments chimiques, tels que l'oxygène, l'hydrogène, l'azote, le soufre, le fer, le magnésium, le zinc, l'iode, le phosphore, sont impliqués dans la création de composés organiques vitaux. Les composés organiques forment jusqu'à 20-30% de la masse de chaque cellule. Parmi les composés organiques, les glucides, les graisses, les protéines et les acides nucléiques sont de la plus haute importance.

Les glucides sont composés de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Les glucides comprennent le glucose, l'amidon animal - le glycogène. De nombreux glucides sont facilement solubles dans l'eau et sont les principales sources d'énergie pour tous les processus de la vie. La décomposition de 1 g de glucides libère 17,6 kJ d'énergie.

Graisses formé par les mêmes éléments chimiques que les glucides. Les graisses sont insolubles dans l'eau. Ils font partie des membranes cellulaires. Les graisses servent également de source de réserve d'énergie dans le corps. Avec une décomposition complète de 1 g de graisse, 38,9 kJ d'énergie sont libérés.

Protéine sont les principales substances de la cellule. Les protéines sont les substances organiques naturelles les plus complexes, bien qu'elles soient constituées d'un nombre relativement faible d'éléments chimiques - carbone, hydrogène, oxygène, azote, soufre. Très souvent, le phosphore est inclus dans la protéine. La molécule de protéine est grande et est une chaîne composée de dizaines et de centaines de composés plus simples - 20 types d'acides aminés.

Les protéines sont les principaux éléments constitutifs. Ils sont impliqués dans la formation des membranes cellulaires, des noyaux, du cytoplasme, des organites. De nombreuses protéines agissent comme des accélérateurs du cours des réactions chimiques - enzymatiques. Les processus biochimiques ne peuvent se produire dans une cellule qu'en présence d'enzymes spéciales qui accélèrent les transformations chimiques des substances des centaines de millions de fois.

Les protéines ont une structure variée. Une seule cellule contient jusqu'à 1000 protéines différentes.

Avec la décomposition des protéines dans le corps, environ la même quantité d'énergie est libérée qu'avec la décomposition des glucides - 17,6 kJ pour 1 g.

Acides nucléiques se forment dans le noyau de la cellule. C'est la raison de leur nom (du latin "noyau" - le noyau). Ils sont composés de carbone, d'oxygène, d'hydrogène et d'azote et de phosphore. Les acides nucléiques sont de deux types - désoxyribonucléiques (ADN) et ribonucléiques (ARN). L'ADN se trouve principalement dans les chromosomes des cellules. L'ADN détermine la composition des protéines cellulaires et le transfert des traits et propriétés héréditaires des parents à la progéniture. Les fonctions de l'ARN sont associées à la formation de protéines caractéristiques de cette cellule.

Termes et concepts de base :

La cellule est l'unité élémentaire de base de tous les êtres vivants, par conséquent, toutes les propriétés des organismes vivants lui sont inhérentes : une structure hautement ordonnée, recevant de l'énergie de l'extérieur et l'utilisant pour faire du travail et maintenir l'ordre, le métabolisme, une réponse active à la stimulation, la croissance, le développement, la reproduction, la duplication et le transfert d'informations biologiques à la descendance, la régénération (restauration des structures endommagées), l'adaptation à l'environnement.

Au milieu du 19ème siècle, le scientifique allemand T. Schwann a créé une théorie cellulaire, dont les principales dispositions témoignaient du fait que tous les tissus et organes sont composés de cellules ; les cellules végétales et animales sont fondamentalement similaires, elles apparaissent toutes de la même manière ; l'activité des organismes est la somme de l'activité vitale des cellules individuelles. Le grand scientifique allemand R. Virchow a eu une grande influence sur le développement ultérieur de la théorie cellulaire et, en général, sur la théorie de la cellule. Il a non seulement rassemblé tous les nombreux faits disparates, mais a également montré de manière convaincante que les cellules sont une structure constante et n'apparaissent que par la reproduction.

La théorie cellulaire dans l'interprétation moderne comprend les principales dispositions suivantes : la cellule est une unité élémentaire universelle du vivant ; les cellules de tous les organismes sont fondamentalement similaires dans leur structure, leur fonction et leur composition chimique ; les cellules ne se reproduisent qu'en divisant la cellule d'origine ; les organismes multicellulaires sont des assemblages cellulaires complexes qui forment des systèmes intégraux.

Grâce aux méthodes de recherche modernes, deux principaux types de cellules: cellules eucaryotes d'organisation plus complexe et hautement différenciées (plantes, animaux et certains protozoaires, algues, champignons et lichens) et cellules procaryotes d'organisation moins complexe (algues bleu-vert, actinomycètes, bactéries, spirochètes, mycoplasmes, rickettsies, chlamydia).

Contrairement à la cellule procaryote, la cellule eucaryote possède un noyau, limité par une double membrane nucléaire, et un grand nombre d'organites membranaires.

ATTENTION!

La cellule est la principale unité structurelle et fonctionnelle des organismes vivants, assurant la croissance, le développement, le métabolisme et l'énergie, stockant, traitant et réalisant l'information génétique. Du point de vue morphologique, une cellule est un système complexe de biopolymères, séparé du milieu extérieur par une membrane plasmique (plasmolemme) et constitué d'un noyau et d'un cytoplasme, dans lesquels se trouvent des organites et des inclusions (granules).

Quels types de cellules existe-t-il ?

Les cellules sont diverses dans leur forme, leur structure, leur composition chimique et la nature de leur métabolisme.

Toutes les cellules sont homologues, c'est-à-dire ont un certain nombre de caractéristiques structurelles communes dont dépend l'exécution des fonctions de base. Les cellules sont caractérisées par l'unité de structure, de métabolisme (métabolisme) et de composition chimique.

Dans le même temps, différentes cellules ont également des structures spécifiques. Cela est dû à l'exécution de fonctions spéciales par eux.

Structure cellulaire

Structure cellulaire ultramicroscopique :

1 - cytolemme (membrane plasmique); 2 - vésicules pinocytaires; 3 - centre cellulaire du centrosome (cytocentre); 4 - hyaloplasme; 5 - réticulum endoplasmique : a - membrane du réticulum granulaire ; b - ribosomes; 6 - connexion de l'espace périnucléaire avec les cavités du réticulum endoplasmique; 7 - noyau; 8 - pores nucléaires; 9 - réticulum endoplasmique non granuleux (lisse); 10 - nucléole; 11 - appareil à mailles internes (complexe de Golgi); 12 - vacuoles sécrétoires; 13 - mitochondrie; 14 - liposomes; 15 - trois stades consécutifs de phagocytose; 16 - connexion de la membrane cellulaire (cytolemme) avec les membranes du réticulum endoplasmique.

Chimie cellulaire

La cellule contient plus de 100 éléments chimiques, quatre d'entre eux représentent environ 98% de la masse, ce sont des organogènes : oxygène (65-75%), carbone (15-18%), hydrogène (8-10%) et azote (1, 5-3,0%). Le reste des éléments est divisé en trois groupes : macronutriments - leur teneur dans le corps dépasse 0,01%) ; microéléments (0,00001-0,01%) et ultramicroéléments (moins de 0,00001).

Les macronutriments comprennent le soufre, le phosphore, le chlore, le potassium, le sodium, le magnésium et le calcium.

Pour les microéléments, il y a le fer, le zinc, le cuivre, l'iode, le fluor, l'aluminium, le cuivre, le manganèse, le cobalt, etc.

Ultramicroéléments - sélénium, vanadium, silicium, nickel, lithium, argent et plus. Malgré leur très faible teneur, les oligo-éléments et ultra oligo-éléments jouent un rôle très important. Ils affectent principalement le métabolisme. Sans eux, le fonctionnement normal de chaque cellule et organisme dans son ensemble est impossible.

La cellule est composée de substances inorganiques et organiques. Parmi les inorganiques, la plus grande quantité d'eau. La quantité relative d'eau dans la cage est de 70 à 80 %. L'eau est un solvant universel, toutes les réactions biochimiques de la cellule s'y déroulent. Avec la participation de l'eau, la régulation de la chaleur est effectuée. Les substances qui se dissolvent dans l'eau (sels, bases, acides, protéines, glucides, alcools, etc.) sont dites hydrophiles. Les substances hydrophobes (graisses et assimilées) ne se dissolvent pas dans l'eau. Les autres substances inorganiques (sels, acides, bases, ions positifs et négatifs) varient de 1,0 à 1,5 %.

Les protéines (10 à 20 %), les graisses ou les lipides (1 à 5 %), les glucides (0,2 à 2,0 %), les acides nucléiques (1 à 2 %) prédominent parmi les substances organiques. La teneur en substances de faible poids moléculaire ne dépasse pas 0,5%.

Une molécule de protéine est un polymère constitué d'un grand nombre d'unités répétitives de monomères. Les monomères de protéines d'acides aminés (20 d'entre eux) sont interconnectés par des liaisons peptidiques, formant une chaîne polypeptidique (structure protéique primaire). Il s'enroule en spirale, formant à son tour la structure secondaire de la protéine. En raison d'une certaine orientation spatiale de la chaîne polypeptidique, une structure tertiaire de la protéine apparaît, qui détermine la spécificité et l'activité biologique de la molécule de protéine. Plusieurs structures tertiaires se combinent pour former une structure quaternaire.

Les protéines remplissent des fonctions essentielles. Les enzymes - les catalyseurs biologiques qui augmentent le taux de réactions chimiques dans la cellule des centaines de milliers de fois, sont des protéines. Les protéines, faisant partie de toutes les structures cellulaires, remplissent une fonction plastique (de construction). Les protéines effectuent également des mouvements cellulaires. Ils assurent le transport des substances dans la cellule, depuis la cellule et à l'intérieur de la cellule. La fonction protectrice des protéines (anticorps) est importante. Les protéines sont l'une des sources d'énergie.Les glucides sont classés en monosaccharides et polysaccharides. Ces derniers sont construits à partir de monosaccharides, qui, comme les acides aminés, sont des monomères. Parmi les monosaccharides de la cellule, les plus importants sont le glucose, le fructose (contient six atomes de carbone) et le pentose (cinq atomes de carbone). Les pentoses font partie des acides nucléiques. Les monosaccharides sont facilement solubles dans l'eau. Les polysaccharides sont peu solubles dans l'eau (glycogène dans les cellules animales, amidon et cellulose dans les cellules végétales. Les glucides sont une source d'énergie, les glucides complexes associés à des protéines (glycoprotéines), des graisses (glycolipides), participent à la formation des surfaces cellulaires et des interactions cellulaires. .

Les lipides comprennent les graisses et les substances similaires aux graisses. Les molécules de graisse sont constituées de glycérol et d'acides gras. Les substances grasses comprennent le cholestérol, certaines hormones, la lécithine. Les lipides, constituant principal des membranes cellulaires, remplissent ainsi une fonction de construction. Les lipides sont les sources d'énergie les plus importantes. Ainsi, si avec l'oxydation complète de 1 g de protéines ou de glucides, 17,6 kJ d'énergie sont libérés, alors avec l'oxydation complète de 1 g de graisse - 38,9 kJ. Les lipides régulent la thermorégulation, protègent les organes (capsules graisseuses).

ADN et ARN

Les acides nucléiques sont des molécules polymères formées par des monomères nucléotidiques. Le nucléotide est constitué d'une base purique ou pyrimidique, d'un sucre (pentose) et d'un résidu d'acide phosphorique. Dans toutes les cellules, il existe deux types d'acides nucléiques : désoxyribonoléique (ADN) et ribonucléique (ARN), qui diffèrent par la composition des bases et des sucres.

Structure spatiale des acides nucléiques :

(d'après B. Alberts et al., tel qu'amendé) I - ARN; II - ADN; bandes - squelettes sucre-phosphate; A, C, G, T, U - bases azotées, réseaux entre eux - liaisons hydrogène.

Molécule d'ADN

Une molécule d'ADN est constituée de deux chaînes polynucléotidiques enroulées l'une autour de l'autre sous la forme d'une double hélice. Les bases azotées des deux chaînes sont interconnectées par des liaisons hydrogène complémentaires. L'adénine se combine uniquement avec la thymine et la cytosine avec la guanine (A - T, G - C). L'ADN contient des informations génétiques qui déterminent la spécificité des protéines synthétisées par la cellule, c'est-à-dire la séquence d'acides aminés dans la chaîne polypeptidique. L'ADN hérite de toutes les propriétés de la cellule. L'ADN se trouve dans le noyau et les mitochondries.

Molécule d'ARN

Une molécule d'ARN est formée d'une seule chaîne polynucléotidique. Il existe trois types d'ARN dans les cellules. Informationnel, ou ARN messager ARNt (de l'anglais messenger - "médiateur"), qui transfère des informations sur la séquence nucléotidique de l'ADN dans les ribosomes (voir ci-dessous). ARN de transport (ARNt) qui transporte les acides aminés vers le ribosome. L'ARN ribosomique (ARNr), qui est impliqué dans la formation des ribosomes. L'ARN est contenu dans le noyau, les ribosomes, le cytoplasme, les mitochondries, les chloroplastes.

Composition d'acide nucléique.

Atlas : Anatomie et physiologie humaines. Guide pratique complet Elena Yurievna Zigalova

Chimie cellulaire

La cellule contient plus de 100 éléments chimiques, quatre d'entre eux représentent environ 98% de la masse, c'est organogènes: oxygène (65–75%), carbone (15–18%), hydrogène (8–10%) et azote (1,5–3,0%). Le reste des éléments est divisé en trois groupes : macronutriments - leur teneur dans le corps dépasse 0,01%) ; microéléments (0,00001-0,01%) et ultramicroéléments (moins de 0,00001). Les macronutriments comprennent le soufre, le phosphore, le chlore, le potassium, le sodium, le magnésium et le calcium. Aux microéléments - fer, zinc, cuivre, iode, fluor, aluminium, cuivre, manganèse, cobalt, etc. Aux ultramicroéléments - sélénium, vanadium, silicium, nickel, lithium, argent et plus. Malgré leur très faible teneur, les oligo-éléments et ultra oligo-éléments jouent un rôle très important. Ils affectent principalement le métabolisme. Sans eux, le fonctionnement normal de chaque cellule et organisme dans son ensemble est impossible.

Riz. 1. Structure cellulaire ultramicroscopique. 1 - cytolemme (membrane plasmique); 2 - vésicules pinocytaires; 3 - centre cellulaire du centrosome (cytocentre); 4 - hyaloplasme; 5 - réticulum endoplasmique : a - membrane du réticulum granulaire ; b - ribosomes; 6 - connexion de l'espace périnucléaire avec les cavités du réticulum endoplasmique; 7 - noyau; 8 - pores nucléaires; 9 - réticulum endoplasmique non granuleux (lisse); 10 - nucléole; 11 - appareil à mailles internes (complexe de Golgi); 12 - vacuoles sécrétoires; 13 - mitochondrie; 14 - liposomes; 15 - trois étapes consécutives de phagocytose; 16 - connexion de la membrane cellulaire (cytolemme) avec les membranes du réticulum endoplasmique

Molécule écureuil est un polymère qui se compose d'un grand nombre d'unités monomères répétitives. Les monomères de protéines d'acides aminés (il y en a 20) sont interconnectés par des liaisons peptidiques, formant une chaîne polypeptidique (structure protéique primaire). Il se tord en une spirale, formant, à son tour, la structure secondaire de la protéine. En raison d'une certaine orientation spatiale de la chaîne polypeptidique, une structure tertiaire de la protéine apparaît, qui détermine la spécificité et l'activité biologique de la molécule de protéine. Plusieurs structures tertiaires se combinent entre elles pour former une structure quaternaire.

Les protéines remplissent des fonctions essentielles. Enzymes- les catalyseurs biologiques qui augmentent la vitesse des réactions chimiques dans une cellule de centaines de milliers de millions de fois sont des protéines. Les protéines, faisant partie de toutes les structures cellulaires, remplissent une fonction plastique (de construction). Les mouvements cellulaires sont également effectués par des protéines. Ils assurent le transport des substances dans la cellule, depuis la cellule et à l'intérieur de la cellule. La fonction protectrice des protéines (anticorps) est importante. Les protéines sont l'une des sources d'énergie.

Les glucides sont subdivisés en monosaccharides et polysaccharides. Ces derniers sont construits à partir de monosaccharides, qui, comme les acides aminés, sont des monomères. Parmi les monosaccharides de la cellule, les plus importants sont le glucose, le fructose (contient six atomes de carbone) et le pentose (cinq atomes de carbone). Les pentoses font partie des acides nucléiques. Les monosaccharides sont facilement solubles dans l'eau. Les polysaccharides sont peu solubles dans l'eau (glycogène dans les cellules animales, amidon et cellulose dans les cellules végétales. Les glucides sont une source d'énergie, les glucides complexes associés à des protéines (glycoprotéines), des graisses (glycolipides), participent à la formation des surfaces cellulaires et des interactions cellulaires. .

À lipides comprennent les graisses et les substances semblables aux graisses. Les molécules de graisse sont constituées de glycérol et d'acides gras. Les substances grasses comprennent le cholestérol, certaines hormones, la lécithine. Les lipides, qui sont le composant principal des membranes cellulaires (ils sont décrits ci-dessous), remplissent ainsi une fonction de construction. Les lipides sont les sources d'énergie les plus importantes. Ainsi, si avec l'oxydation complète de 1 g de protéines ou de glucides, 17,6 kJ d'énergie sont libérés, alors avec l'oxydation complète de 1 g de graisse - 38,9 kJ. Les lipides régulent la thermorégulation, protègent les organes (capsules graisseuses).

Acides nucléiques sont des molécules polymères formées par des monomères nucléotidiques. Le nucléotide est constitué d'une base purique ou pyrimidique, d'un sucre (pentose) et d'un résidu d'acide phosphorique. Dans toutes les cellules, il existe deux types d'acides nucléiques : désoxyribonoléique (ADN) et ribonucléique (ARN), qui diffèrent par la composition des bases et des sucres (tableau 1, riz. 2).

Riz. 2. La structure spatiale des acides nucléiques (d'après B. Alberts et al., Tel que modifié). I - ARN; II - ADN; bandes - squelettes sucre-phosphate; A, C, G, T, U - bases azotées, réseaux entre eux - liaisons hydrogène

Une molécule d'ADN est constituée de deux chaînes polynucléotidiques enroulées l'une autour de l'autre sous la forme d'une double hélice. Les bases azotées des deux chaînes sont interconnectées par des liaisons hydrogène complémentaires. L'adénine ne se combine qu'avec la thymine et la cytosine avec la guanine(A - T, G - C). L'ADN contient des informations génétiques qui déterminent la spécificité des protéines synthétisées par la cellule, c'est-à-dire la séquence d'acides aminés dans la chaîne polypeptidique. L'ADN hérite de toutes les propriétés de la cellule. L'ADN se trouve dans le noyau et les mitochondries.

ARN de transport (ARNt) qui transporte les acides aminés vers le ribosome. L'ARN ribosomique (ARNr), qui est impliqué dans la formation des ribosomes. L'ARN est contenu dans le noyau, les ribosomes, le cytoplasme, les mitochondries, les chloroplastes.

Tableau 1

Composition en acides nucléiques