Cheminiai elementai ir neorganiniai junginiai pagal procentą ląstelėje skirstomi į tris grupes:

makroelementai: vandenilis, anglis, azotas, deguonis (koncentracija ląstelėje – 99,9%);

mikroelementai: natris, magnis, fosforas, siera, chloras, kalis, kalcis (koncentracija ląstelėje -0,1%);

ultramikroelementai: boras, silicis, vanadis, manganas, geležis, kobaltas, varis, cinkas, molibdenas (koncentracija ląstelėje mažesnė nei 0,001%).

Mineralai, druskos ir jonai yra 2 ... 6 % ląstelės tūrio, kai kurie mineraliniai komponentai ląstelėje yra nejonizuota forma. Pavyzdžiui, su anglimi susietos geležies yra hemoglobine, feritine, citochromuose ir kituose fermentuose, reikalinguose normaliai ląstelių veiklai palaikyti.

Mineralinės druskos disocijuoja į anijonus ir katijonus ir taip palaiko osmosinį slėgį bei rūgščių ir šarmų pusiausvyrą ląstelėje. Neorganiniai jonai tarnauja kaip kofaktoriai, reikalingi fermentiniam aktyvumui įgyvendinti. Iš neorganinio fosfato oksidacinio fosforilinimo procese susidaro adenozino trifosfatas (ATP) – medžiaga, kurioje kaupiama ląstelės gyvybei reikalinga energija. Kalcio jonai randami cirkuliuojančiame kraujyje ir ląstelėse. Kauluose jie jungiasi su fosfato ir karbonato jonais ir sudaro kristalinę struktūrą.

Vanduo - tai universali gyvosios medžiagos sklaidos terpė. Aktyviąsias ląsteles sudaro 60-95% vandens, tačiau ramybės būsenos ląstelėse ir audiniuose, pavyzdžiui, sporose ir sėklose, vandens dalis paprastai sudaro ne mažiau kaip 10-20 %>. Ląstelėje vanduo yra dviejų formų: laisvas ir surištas. Laisvas vanduo sudaro 95% viso ląstelėje esančio vandens ir daugiausia naudojamas kaip protoplazmos koloidinės sistemos tirpiklis ir dispersinė terpė. Pririštas vanduo (4-5 % viso ląstelių vandens) yra laisvai sujungtas su baltymais vandeniliu ir kitais ryšiais.

Organinės medžiagos – junginiai, turintys anglies (išskyrus karbonatus). Dauguma organinių medžiagų yra polimerai, sudaryti iš pasikartojančių dalelių – monomerų.

Voverės- biologiniai polimerai, kurie sudaro didžiąją ląstelės organinės medžiagos dalį, kuri sudaro apie 40...50% sausos protoplazmos masės. Baltymuose yra anglies, vandenilio, deguonies, azoto, taip pat sieros ir fosforo.

Baltymai, susidedantys tik iš aminorūgščių, vadinami paprastais – baltymais (iš gr. Protos – pirmieji, svarbiausi). Paprastai jie nusėda ląstelėje kaip saugojimo medžiaga. Sudėtingi baltymai (proteidai) susidaro dėl paprastų baltymų derinio su angliavandeniais, riebalų rūgštimis, nukleino rūgštimis. Dauguma fermentų, lemiančių ir reguliuojančių visus gyvybinius procesus ląstelėje, yra baltyminio pobūdžio.

Priklausomai nuo erdvinės konfigūracijos, išskiriami keturi struktūriniai baltymų molekulių organizavimo lygiai. Pirminė struktūra: Aminorūgštys suvertos kaip karoliukai ant virvelės, išsidėstymo seka turi didelę biologinę reikšmę. Antrinė struktūra: molekulės yra kompaktiškos, standžios, nepailgos dalelės, konfigūracija tokie baltymai primena spiralę. Tretinė struktūra: polipeptidinės grandinės dėl sudėtingo erdvinio lankstymo sudaro kompaktišką vadinamųjų rutulinių baltymų struktūrą. Ketvirtinė struktūra: susideda iš dviejų ar daugiau grandinių, kurios gali būti vienodos arba skirtingos.

Baltymai susideda iš monomerų – aminorūgščių (iš žinomų 40 aminorūgščių, 20 yra baltymų dalis). Aminorūgštys yra amfoteriniai junginiai, turintys ir rūgščių (karboksilo), ir bazinių (amino) grupių. Aminorūgščių kondensacijos metu, dėl kurio susidaro baltymo molekulė, vienos aminorūgšties rūgštinė grupė susijungia su kitos aminorūgšties pagrindine grupe. Kiekviename baltyme yra šimtai aminorūgščių molekulių, sujungtų įvairia tvarka ir santykiais, o tai lemia baltymų molekulių funkcijų įvairovę.

Nukleino rūgštys- natūralūs didelės molekulinės masės biologiniai polimerai, užtikrinantys paveldimos (genetinės) informacijos saugojimą ir perdavimą gyvuose organizmuose. Tai pati svarbiausia biopolimerų grupė, nors jos kiekis neviršija 1-2 % protoplazmos masės.

Nukleino rūgšties molekulės yra ilgos linijinės monomerų – nukleotidų grandinės. Kiekviename nukleotide yra azoto bazė, monosacharidas (pentozė) ir fosforo rūgšties liekanos. Pagrindinis DNR kiekis yra branduolyje, RNR randama tiek branduolyje, tiek citoplazmoje.

Viengrandė ribonukleino rūgšties (RNR) molekulė turi 4...6 tūkstančius nukleotidų, susidedančių iš ribozės, fosforo rūgšties liekanos ir keturių tipų azoto bazių: adenino (A), guanino (G), uracilo (Y) ir citozinas (C).

DNR molekulės susideda iš 10...25 tūkstančių atskirų nukleotidų, sudarytų iš dezoksiribozės, fosforo rūgšties liekanos ir keturių tipų azotinių bazių: adenino (A), guanino (G), uracilo (Y) ir timino (T).

DNR molekulė susideda iš dviejų vienas kitą papildančių gijų, kurių ilgis siekia kelias dešimtis ir net šimtus mikrometrų.

1953 m. D. Watsonas ir F. Crickas pasiūlė erdvinį molekulinį DNR modelį (dvigubą spiralę). DNR geba pernešti genetinę informaciją ir yra tiksliai atkurta – tai vienas reikšmingiausių XX amžiaus biologijos atradimų, leidusių paaiškinti paveldimumo mechanizmą ir davęs galingą impulsą molekulinės biologijos raidai.

Lipidai- į riebalus panašios medžiagos, įvairios struktūros ir funkcijos. Paprastieji lipidai – riebalai, vaškas – susideda iš riebalų rūgščių ir alkoholių likučių. Kompleksiniai lipidai – tai lipidų kompleksai su baltymais (lipoproteinais), fosforo rūgštimi (fosfolipidais), cukrumi (glikolipidais). Paprastai jų yra 2 ... 3%. Lipidai yra struktūriniai membranų komponentai, turintys įtakos jų pralaidumui, taip pat naudojami kaip energijos rezervas ATP susidarymui.

Lipidų fizines ir chemines savybes lemia tiek polinių (elektra įkrautų) grupių (-COOH, -OH, -NH ir kt.), tiek nepolinių angliavandenilių grandinių buvimas jų molekulėse. Dėl šios struktūros dauguma lipidų yra aktyviosios paviršiaus medžiagos. Jie labai blogai tirpsta vandenyje (dėl didelio hidrofobinių radikalų ir grupių kiekio) ir aliejuose (dėl polinių grupių).

Angliavandeniai- organiniai junginiai, kurie pagal sudėtingumo laipsnį skirstomi į monosacharidus (gliukozė, fruktozė), disacharidus (sacharozė, maltozė ir kt.), polisacharidus (krakmolas, glikogenas ir kt.). Monosacharidai – pirminiai fotosintezės produktai, naudojami polisacharidų, aminorūgščių, riebalų rūgščių ir tt biosintezei. Polisacharidai kaupiami kaip energijos rezervas, o vėliau fermentacijos ar kvėpavimo metu išsiskiriantys monosacharidai suskaidomi. Hidrofiliniai polisacharidai palaiko ląstelių hidrataciją.

Adenozino trifosforo rūgštis(ATP) susideda iš azoto bazės – adenino, angliavandenių ribozės ir trijų fosforo rūgšties liekanų, tarp kurių yra didelės energijos jungtys.

Baltymai, angliavandeniai ir riebalai yra ne tik statybinė medžiaga, iš kurios susideda kūnas, bet ir energijos šaltiniai. Kvėpavimo metu oksiduodamas baltymus, angliavandenius, riebalus, organizmas paverčia sudėtingų organinių junginių energiją į daug energijos turinčius ryšius ATP molekulėje. ATP sintetinamas mitochondrijose, o vėliau patenka į skirtingas ląstelės dalis, suteikdamas energijos visiems gyvybiniams procesams.

Visi gyvi organizmai susideda iš ląstelės... Žmogaus kūnas taip pat turi ląstelių struktūra, kurios dėka galimas jo augimas, dauginimasis ir vystymasis.

Žmogaus kūnas susideda iš daugybės įvairių formų ir dydžių ląstelių, kurios priklauso nuo atliekamos funkcijos. Studija ląstelių struktūra ir funkcijos yra susižadėjęs citologija.

Kiekviena ląstelė yra padengta membrana, susidedančia iš kelių molekulių sluoksnių, kuri užtikrina selektyvų medžiagų pralaidumą. Po membrana ląstelėje yra klampi pusiau skysta medžiaga – citoplazma su organelėmis.

Mitochondrijos- ląstelės energetinės stotys, ribosomos - baltymų susidarymo vieta, endoplazminis tinklas, kuris atlieka medžiagų pernešimo funkciją, branduolys yra paveldimos informacijos saugojimo vieta, branduolio viduje yra branduolys. Jame susidaro ribonukleino rūgštis. Netoli branduolio yra ląstelių centras, būtinas ląstelių dalijimuisi.

Žmogaus ląstelės susideda iš organinių ir neorganinių medžiagų.

Neorganinės medžiagos:
Vanduo – sudaro 80% ląstelės masės, tirpdo medžiagas, dalyvauja cheminėse reakcijose;
Mineralinės druskos jonų pavidalu – dalyvauja paskirstant vandenį tarp ląstelių ir tarpląstelinės medžiagos. Jie būtini gyvybiškai svarbių organinių medžiagų sintezei.
Organinės medžiagos:
Baltymai yra pagrindinės ląstelės medžiagos, sudėtingiausios gamtoje randamos medžiagos. Baltymai yra membranų, branduolių, organelių dalis ir atlieka struktūrinę funkciją ląstelėje. Fermentai – baltymai, reakcijos greitintuvai;
Riebalai – atlieka energetinę funkciją, yra membranų dalis;
Angliavandeniai – taip pat skaidydami susidaro daug energijos, lengvai tirpsta vandenyje, todėl juos skaidant energija susidaro labai greitai.
Nukleino rūgštys – DNR ir RNR, jos nustato, saugo ir perduoda palikuonims paveldimą informaciją apie ląstelių baltymų sudėtį.
Žmogaus kūno ląstelės turi daugybę gyvybiškai svarbių savybių ir atlieka tam tikras funkcijas:

V ląstelės yra metabolizuojamos lydi organinių junginių sintezė ir skilimas; medžiagų apykaitą lydi energijos konversija;
Kai ląstelėje susidaro medžiagos, ji auga, ląstelių augimas yra susijęs su jų skaičiaus padidėjimu, tai susiję su dauginimu dalijantis;
Gyvos ląstelės yra jaudinamos;
Vienas iš būdingų ląstelės bruožų yra judėjimas.
Žmogaus kūno ląstelė būdingos šios gyvybiškai svarbios savybės: medžiagų apykaita, augimas, dauginimasis ir jaudrumas. Šių funkcijų pagrindu vykdomas viso organizmo funkcionavimas.

Cheminė ląstelės sudėtis.

Pagrindinės gyvosios gamtos savybės ir organizavimo lygiai

Gyvųjų sistemų organizavimo lygiai atspindi struktūrinio gyvenimo organizavimo pavaldumą, hierarchiją:

Molekuliniai genetiniai – atskiri biopolimerai (DNR, RNR, baltymai);

Ląstelinis – elementarus savaime besidauginantis gyvybės vienetas (prokariotai, vienaląsčiai eukariotai), audiniai, organai;

Organizacinis – savarankiškas atskiro individo egzistavimas;

Konkrečiai populiacijai – elementarus besivystantis vienetas – populiacija;

Biogeocenotinės – ekosistemos, susidedančios iš skirtingų populiacijų ir jų buveinių;

Biosfera – visa gyva Žemės populiacija, kuri užtikrina medžiagų ciklą gamtoje.

Gamta yra visas egzistuojantis materialus pasaulis su visomis savo formų įvairove.

Gamtos vienovė pasireiškia jos egzistavimo objektyvumu, elementinės sudėties bendrumu, pavaldumu tiems patiems fizikiniams dėsniams, organizacijos sistemiškumu.

Įvairios gamtinės sistemos, tiek gyvos, tiek negyvos, yra tarpusavyje susijusios ir sąveikauja viena su kita. Sisteminės sąveikos pavyzdys yra biosfera.

Biologija – mokslų kompleksas, tiriantis gyvųjų sistemų vystymosi ir gyvenimo dėsningumus, jų įvairovės ir prisitaikymo prie aplinkos priežastis, santykį su kitomis gyvosiomis sistemomis ir negyvosios gamtos objektais.

Biologijos tyrimų objektas – laukinė gamta.

Biologijos tyrimų objektai yra:

Bendrieji ir specifiniai paveldimos informacijos organizavimo, vystymosi, metabolizmo, perdavimo modeliai;

Pačių gyvybės formų ir organizmų įvairovė bei jų santykis su aplinka.

Visa gyvybės Žemėje įvairovė paaiškinama evoliucijos procesu ir aplinkos poveikiu organizmams.

Gyvenimo esmę apibrėžia M.V.

Volkenšteinas kaip „gyvų kūnų, kurie yra atviros savireguliuojančios ir savaime besidauginančios sistemos, sudarytos iš biopolimerų – baltymų ir nukleino rūgščių“, egzistavimą Žemėje.

Pagrindinės gyvųjų sistemų savybės:

Metabolizmas;

Savireguliacija;

Irzlumas;

Kintamumas;

Paveldimumas;

Reprodukcija;

Cheminė ląstelės sudėtis.

Neorganinės ląstelės medžiagos

Citologija yra mokslas, tiriantis ląstelių struktūrą ir funkcijas. Ląstelė yra elementarus gyvų organizmų struktūrinis ir funkcinis vienetas. Visos gyvų sistemų savybės ir funkcijos būdingos vienaląsčių organizmų ląstelėms.

Daugialąsčių organizmų ląstelės yra skirtingos sandaros ir funkcijos.

Atominė sudėtis: ląstelėje yra apie 70 Mendelejevo periodinės elementų lentelės elementų, o 24 iš jų yra visų tipų ląstelėse.

Makroelementai - H, O, N, C, mikroelementai - Mg, Na, Ca, Fe, K, P, CI, S, ultramikroelementai - Zn, Cu, I, F, Mn, Co, Si ir kt.

Molekulinė sudėtis: ląstelėje yra neorganinių ir organinių junginių molekulių.

Neorganinės ląstelės medžiagos

Vandens molekulė turi netiesinę erdvinę struktūrą ir poliškumą. Tarp atskirų molekulių susidaro vandeniliniai ryšiai, kurie lemia fizines ir chemines vandens savybes.

1. Vandens molekulė pav. 2. Vandeniliniai ryšiai tarp vandens molekulių

Vandens fizinės savybės:

Vanduo gali būti trijų būsenų – skysto, kieto ir dujinio;

Vanduo yra tirpiklis. Poliarinės vandens molekulės ištirpdo kitų medžiagų polines molekules. Medžiagos, kurios tirpsta vandenyje, vadinamos hidrofilinėmis. Vandenyje netirpios medžiagos yra hidrofobinės;

Didelė specifinė šiluminė talpa. Norint nutraukti vandenilio ryšius, laikančius kartu vandens molekules, reikia daug energijos.

Ši vandens savybė užtikrina šilumos balanso palaikymą organizme;

Aukšta garavimo šiluma. Vandeniui išgarinti reikia pakankamai energijos. Vandens virimo temperatūra yra aukštesnė nei daugelio kitų medžiagų. Ši vandens savybė apsaugo organizmą nuo perkaitimo;

Vandens molekulės yra nuolatiniame judėjime, jos susiduria viena su kita skystoje fazėje, kuri svarbi medžiagų apykaitos procesams;

Sukibimas ir paviršiaus įtempimas.

Vandeniliniai ryšiai lemia vandens klampumą ir jo molekulių sukibimą su kitų medžiagų molekulėmis (sanglauda).

Dėl molekulių sukibimo jėgų vandens paviršiuje susidaro plėvelė, kuriai būdingas paviršiaus įtempimas;

Tankis. Atvėsus vandens molekulių judėjimas sulėtėja. Vandenilio jungčių tarp molekulių skaičius tampa didžiausias. Didžiausias vandens tankis yra 4 ° C temperatūroje. Užšalus vanduo plečiasi (reikalinga vieta vandeniliniams ryšiams susidaryti), mažėja jo tankis, todėl vandens paviršiuje plūduriuoja ledas, kuris saugo rezervuarą nuo užšalimo;

Gebėjimas formuoti koloidines struktūras.

Vandens molekulės aplink netirpias kai kurių medžiagų molekules sudaro apvalkalą, kuris neleidžia susidaryti didelėms dalelėms. Tokia šių molekulių būsena vadinama išsklaidyta (išsklaidyta). Mažiausios medžiagų dalelės, apsuptos vandens molekulių, sudaro koloidinius tirpalus (citoplazmą, tarpląstelinius skysčius).

Biologinės vandens funkcijos:

Transportas – vanduo užtikrina medžiagų judėjimą ląstelėje ir organizme, medžiagų įsisavinimą ir medžiagų apykaitos produktų išskyrimą.

Gamtoje vanduo perneša atliekas į dirvožemį ir vandens telkinius;

Metabolinis – vanduo yra terpė visoms biocheminėms reakcijoms ir elektronų donoras fotosintezės metu, būtinas makromolekulių hidrolizei iki jų monomerų;

Edukacijoje dalyvauja:

1) tepimo skysčiai, mažinantys trintį (sinoviniai - stuburinių gyvūnų sąnariuose, pleuros, pleuros ertmėje, perikardo - perikardo maišelyje);

2) gleivės, kurios palengvina medžiagų judėjimą žarnyne, sukuria drėgną aplinką ant kvėpavimo takų gleivinės;

3) paslaptys (seilės, ašaros, tulžis, sperma ir kt.) ir sultys organizme.

Neorganiniai jonai.

Neorganinius ląstelės jonus vaizduoja: K +, Na +, Ca2 +, Mg2 +, NH3 katijonai ir Cl-, NOi2-, H2PO4-, HCO3-, HPO42- anijonai.

Skirtumas tarp katijonų ir anijonų skaičiaus ląstelės paviršiuje ir viduje lemia veikimo potencialo atsiradimą, kuris yra nervų ir raumenų susijaudinimo pagrindas.

Fosforo rūgšties anijonai sukuria fosfato buferio sistemą, kuri palaiko 6-9 kūno tarpląstelinės aplinkos pH.

Anglies rūgštis ir jos anijonai sukuria bikarbonato buferinę sistemą ir palaiko ekstraląstelinės terpės (kraujo plazmos) pH 4-7.

Azoto junginiai yra mineralinės mitybos šaltinis, baltymų, nukleorūgščių sintezė.

Fosforo atomai yra nukleino rūgščių, fosfolipidų, taip pat stuburinių kaulų, nariuotakojų chitino dangos dalis. Kalcio jonai yra kaulų medžiagos dalis, jie taip pat būtini raumenų susitraukimui, kraujo krešėjimui.

Cheminė ląstelės sudėtis. Neorganinės medžiagos

Ląstelės atominė ir molekulinė sudėtis. Mikroskopinėje ląstelėje yra keli tūkstančiai medžiagų, kurios dalyvauja įvairiose cheminėse reakcijose. Cheminiai procesai ląstelėje yra viena iš pagrindinių jos gyvavimo, vystymosi ir funkcionavimo sąlygų.

Visos gyvūnų ir augalų organizmų ląstelės, taip pat mikroorganizmai yra panašios cheminės sudėties, o tai rodo organinio pasaulio vienovę.

Lentelėje pateikti duomenys apie ląstelių atominę sudėtį.

Iš 109 Mendelejevo periodinės sistemos elementų nemaža dauguma jų yra ląstelėse. Kai kurie elementai ląstelėse yra gana dideliais kiekiais, kiti - mažais. Ląstelėje ypač daug keturių elementų – deguonies, anglies, azoto ir vandenilio. Iš viso jie sudaro beveik 98% viso ląstelės turinio. Kitą grupę sudaro aštuoni elementai, kurių kiekis langelyje skaičiuojamas procentų dešimtosiomis ir šimtosiomis dalimis. Tai siera, fosforas, chloras, kalis, magnis, natris, kalcis, geležis.

Iš viso jie siekia 1,9 proc. Visų kitų elementų ląstelėje yra labai mažais kiekiais (mažiau nei 0,01%).

Taigi ląstelėje nėra ypatingų elementų, būdingų tik gyvajai gamtai. Tai rodo gyvosios ir negyvosios gamtos ryšį ir vienybę.

Atominiame lygmenyje nėra skirtumų tarp organinio ir neorganinio pasaulio cheminės sudėties. Skirtumai randami aukštesniame organizacijos lygmenyje – molekuliniame.

Kaip matyti iš lentelės, gyvuose kūnuose kartu su negyvoje gamtoje įprastomis medžiagomis yra daug medžiagų, būdingų tik gyviems organizmams.

Vanduo. Pirmoje vietoje tarp ląstelės medžiagų yra vanduo. Jis sudaro beveik 80% ląstelių masės. Vanduo yra svarbiausias ląstelės komponentas ne tik pagal kiekį. Jis atlieka esminį ir įvairų vaidmenį ląstelės gyvenime.

Vanduo lemia ląstelės fizikines savybes – jos tūrį, elastingumą.

Vandens reikšmė formuojant organinių medžiagų molekulių struktūrą, ypač baltymų struktūrą, kuri būtina jų funkcijoms atlikti. Vandens, kaip tirpiklio, svarba yra didelė: daug medžiagų į ląstelę patenka iš išorinės aplinkos vandeniniame tirpale, o vandeniniame tirpale iš ląstelės pašalinamos atliekos.

Galiausiai vanduo yra tiesioginis daugelio cheminių reakcijų (baltymų, angliavandenių, riebalų ir kt.) dalyvis.

Ląstelės gebėjimas veikti vandens aplinkoje teigia, kad gyvybė Žemėje atsirado vandenyje.

Biologinį vandens vaidmenį lemia jo molekulinės sandaros ypatumai: jo molekulių poliškumas.

Angliavandeniai.

Angliavandeniai yra sudėtingi organiniai junginiai, kurių sudėtyje yra anglies, deguonies ir vandenilio atomų.

Atskirkite paprastus ir sudėtingus angliavandenius.

Paprasti angliavandeniai vadinami monosacharidais. Sudėtiniai angliavandeniai yra polimerai, kuriuose monosacharidai atlieka monomerų vaidmenį.

Disacharidas susidaro iš dviejų monosacharidų, trisacharidas iš trijų ir polisacharidas iš daugelio.

Visi monosacharidai yra bespalvės medžiagos, lengvai tirpios vandenyje. Beveik visi jie turi malonų saldų skonį. Dažniausiai pasitaikantys monosacharidai yra gliukozė, fruktozė, ribozė ir dezoksiribozė.

2.3 Ląstelės cheminė sudėtis. Makro ir mikroelementai

Vaisių ir uogų, taip pat medaus saldus skonis priklauso nuo juose esančios gliukozės ir fruktozės kiekio. Ribozė ir dezoksiribozė yra nukleorūgščių (p. 158) ir ATP (p. 158) dalis.

Di- ir trisacharidai, kaip ir monosacharidai, gerai tirpsta vandenyje ir yra saldaus skonio. Didėjant monomerų vienetų skaičiui, mažėja polisacharidų tirpumas, dingsta saldus skonis.

Iš disacharidų svarbūs runkeliai (arba cukranendrių) ir pieno cukrus, iš polisacharidų plačiai paplitęs krakmolas (augaluose), glikogenas (gyvūnuose) ir celiuliozė (celiuliozė).

Mediena yra beveik gryna celiuliozė. Šių polisacharidų monomerai yra gliukozė.

Biologinis angliavandenių vaidmuo. Angliavandeniai atlieka energijos šaltinio, būtino ląstelei įvairioms veiklos formoms, vaidmenį. Ląstelių veiklai – judėjimui, sekrecijai, biosintezei, liuminescencijai ir kt. – reikalinga energija. Sudėtingos struktūros, turtingos energijos, angliavandeniai ląstelėje giliai skaidosi ir dėl to virsta paprastais, neturtingais energijos junginiais – anglies monoksidu (IV) ir vandeniu (CO2 ir H2O).

Šio proceso metu išsiskiria energija. Suskaidžius 1 g angliavandenių, išsiskiria 17,6 kJ.

Be energijos, angliavandeniai atlieka ir statybinę funkciją. Pavyzdžiui, augalų ląstelių sienelės pagamintos iš celiuliozės.

Lipidai. Lipidų yra visose gyvūnų ir augalų ląstelėse. Jie yra daugelio ląstelių struktūrų dalis.

Lipidai yra organinės medžiagos, netirpios vandenyje, bet tirpios benzine, eteryje, acetone.

Iš lipidų labiausiai paplitę ir žinomiausi yra riebalai.

Tačiau yra ląstelių, kuriose apie 90% riebalų. Gyvūnams tokios ląstelės yra po oda, pieno liaukose ir omentum. Riebalų yra visų žinduolių piene. Kai kurių augalų sėklose ir vaisiuose, pavyzdžiui, saulėgrąžose, kanapėse, graikiniuose riešutuose, susikaupia didelis riebalų kiekis.

Be riebalų, ląstelėse yra ir kitų lipidų, pavyzdžiui, lecitino, cholesterolio. Lipidai apima kai kuriuos vitaminus (A, O) ir hormonus (pavyzdžiui, lytinius hormonus).

Biologinė lipidų reikšmė yra didelė ir įvairi.

Pirmiausia atkreipkime dėmesį į jų konstravimo funkciją. Lipidai yra hidrofobiniai. Ploniausias šių medžiagų sluoksnis yra ląstelių membranų dalis. Labiausiai paplitęs lipidas – riebalai – turi didelę reikšmę kaip energijos šaltinis. Riebalai ląstelėje gali būti oksiduojami iki anglies monoksido (IV) ir vandens. Skilstant riebalams energijos išsiskiria dvigubai daugiau nei skaidant angliavandenius. Gyvūnai ir augalai kaupia riebalus rezerve ir vartoja juos gyvenimo procese.

Būtina toliau atkreipti dėmesį į vertę. riebalai kaip vandens šaltinis. Iš 1 kg riebalų jo oksidacijos metu susidaro beveik 1,1 kg vandens. Tai paaiškina, kaip kai kurie gyvūnai gana ilgą laiką gali išsiversti be vandens. Pavyzdžiui, kupranugarių žmonės, pereidami per bevandenę dykumą-nyu, gali negerti 10–12 dienų.

Meškos, kiaunės ir kiti žiemojantys gyvūnai negeria ilgiau nei du mėnesius. Šie gyvūnai gyvybei reikalingą vandenį gauna dėl riebalų oksidacijos. Be struktūrinių ir energetinių funkcijų, lipidai atlieka apsaugines funkcijas: riebalai turi mažą šilumos laidumą. Jis nusėda po oda, kai kuriuose gyvūnuose susidaro didelės sankaupos. Taigi, banginio poodinio riebalų sluoksnio storis siekia 1 m, o tai leidžia šiam gyvūnui gyventi šaltame poliarinių jūrų vandenyje.

Biopolimerai: baltymai, nukleorūgštys.

Iš visų organinių medžiagų didžioji dalis ląstelėje (50-70%) yra baltymai. Ląstelės sienelė ir visos jos vidinės struktūros yra pastatytos dalyvaujant baltymų molekulėms. Baltymų molekulės yra labai didelės, nes susideda iš daugybės šimtų skirtingų monomerų, kurie sudaro įvairius derinius. Todėl baltymų rūšių ir jų savybių įvairovė išties begalė.

Baltymai yra plaukų, plunksnų, ragų, raumenų skaidulų, mitybos dalis

kiaušinių ir sėklų bei daugelio kitų kūno dalių medžiagų.

Baltymų molekulė yra polimeras. Baltymų molekulių monomerai yra aminorūgštys.

Gamtoje žinoma daugiau nei 150 skirtingų aminorūgščių, tačiau gyvų organizmų baltymų konstravime dažniausiai dalyvauja tik 20. Ilga aminorūgščių, nuosekliai susijungusių viena su kita, virtinė yra pirminė struktūra baltymų molekulė (ji rodo savo cheminę formulę).

Paprastai šis ilgas siūlas yra sandariai susuktas į spiralę, kurios posūkiai yra tvirtai sujungti vienas su kitu vandeniliniais ryšiais.

Spirališkai susuktas molekulės siūlas yra antrinė struktūra, molekulės voverė. Tokią voverę gali būti sunku ištempti. Tada susivyniojusi baltymo molekulė susisuka į tankesnę konfigūraciją - tretinė struktūra. Kai kurie baltymai turi dar sudėtingesnę formą - ketvirtinė struktūra, pavyzdžiui, hemoglobino. Dėl šio pakartotinio sukimo ilgas ir plonas baltymo molekulės siūlas trumpėja, storėja ir susirenka į kompaktišką gumulą. rutuliukas Tik rutulinis baltymas ląstelėje atlieka savo biologines funkcijas.

Jei baltymo struktūra sutrinka, pavyzdžiui, kaitinant ar veikiant cheminiam poveikiui, jis praranda savo kokybę ir išsivynioja.

Šis procesas vadinamas denatūravimu. Jei denatūracija paveikė tik tretinę arba antrinę struktūrą, ji yra grįžtama: ji vėl gali susisukti į spiralę ir tilpti į tretinę struktūrą (denatūracijos reiškinys). Tokiu atveju atkuriamos šio baltymo funkcijos. Šia svarbiausia baltymų savybe grindžiamas gyvų sistemų dirglumas, t.y.

gyvų ląstelių gebėjimas reaguoti į išorinius ar vidinius dirgiklius.

Daugelis baltymų vaidina svarbų vaidmenį katalizatoriai cheminėse reakcijose,

eidamas narve.

Jie vadinami fermentai. Fermentai dalyvauja pernešant atomus ir molekules, skaidant ir gaminant baltymus, riebalus, angliavandenius ir visus kitus junginius (t.y. ląstelių metabolizme). Nei viena cheminė reakcija gyvose ląstelėse ir audiniuose neapsieina be fermentų dalyvavimo.

Visi fermentai turi veikimo specifiškumą – reguliuoja procesų eigą arba pagreitina reakcijas ląstelėje.

Baltymai ląstelėje atlieka daug funkcijų: dalyvauja jos struktūroje, augime ir visuose gyvybės procesuose. Ląstelių gyvenimas neįmanomas be baltymų.

Nukleino rūgštys pirmą kartą buvo aptiktos ląstelių branduoliuose, dėl kurių jos gavo savo pavadinimą (lat.

пусleus – šerdis). Yra dviejų tipų nukleino rūgštys: dezoksiribonukleino rūgštis (sutrumpintai kaip DIC) ir ribonukleino rūgštis (RIC). Nukleino rūgšties molekulės iš anksto

yra labai ilgos polimerinės grandinės (sruogos), monomerai

kurie yra nukleotidai.

Kiekviename nukleotide yra viena fosforo rūgšties molekulė ir vienas cukrus (dezoksiribozė arba ribozė), taip pat viena iš keturių azoto bazių. Azoto bazės DNR yra adenino guaninas ir cumosinas, ir mi.min ,.

Dezoksiribonukleorūgštis (DNR)– svarbiausia gyvos ląstelės medžiaga. DNR molekulė yra paveldimos informacijos apie ląstelę ir visą organizmą nešėja. Iš DNR susidaro molekulė chromosoma.

Kiekvienos biologinės rūšies organizmai turi tam tikrą skaičių DNR molekulių vienoje ląstelėje. Nukleotidų seka DNR molekulėje taip pat visada yra griežtai individuali ir. yra unikalus ne tik kiekvienai biologinei rūšiai, bet ir atskiriems individams.

Šis DNR molekulių specifiškumas yra pagrindas nustatant susijusį organizmų artumą.

Visų eukariotų DNR molekulės yra ląstelės branduolyje. Prokariotai neturi branduolio, todėl jų DNR yra citoplazmoje.

visuose gyvuose daiktuose DNR makromolekulės yra pastatytos pagal tą patį tipą. Jie susideda iš dviejų polinukleotidų grandinių (sruogų), kurias kartu laiko nukleotidų azotinių bazių vandeniliniai ryšiai (kaip užtrauktukas).

Dvigubos (suporuotos) spiralės pavidalu DNR molekulė yra susukta iš kairės į dešinę.

Nukleotidų išdėstymo seka penio molekulėje lemia paveldimą ląstelės informaciją.

DNR molekulės struktūrą 1953 metais atrado amerikiečių biochemikas

Jamesas Watsonas ir anglų fizikas Francisas Crickas.

Už šį atradimą mokslininkai 1962 metais buvo apdovanoti Nobelio premija. Jie įrodė, kad molekulė

DNR susideda iš dviejų polinukleotidų grandinių.

Šiuo atveju nukleotidai (monomerai) jungiasi vienas su kitu ne atsitiktinai, o selektyviai ir poromis azoto junginių pagalba. Adeninas (A) visada jungiasi su timinu (T), o guaninas (g) - su citozinu (C). Ši dviguba grandinė yra tvirtai susukta į spiralę. Nukleotidų gebėjimas selektyviai poruotis vadinamas papildomumo(lot. komplementus – priedas).

Replikacija veikia taip.

Dalyvaujant specialiems ląstelių mechanizmams (fermentams), DNR dviguba spiralė išsivynioja, gijos išsiskiria (kaip atsidaro užtrauktukas), ir palaipsniui į kiekvieną iš dviejų grandinių pridedama papildoma pusė atitinkamų nukleotidų.

Dėl to vietoj vienos DNR molekulės susidaro dvi naujos identiškos molekulės. Be to, kiekviena naujai suformuota dvigrandė DNR molekulė susideda iš vienos „senos“ nukleotidų grandinės ir vienos „naujos“.

Kadangi DNR yra pagrindinis informacijos nešėjas, jos gebėjimas dubliuotis leidžia ląstelių dalijimosi metu perduoti tą paveldimą informaciją į naujai suformuotas dukterines ląsteles.

Ankstesnis12345678Kitas

ŽIŪRĖTI DAUGIAU:

Buferis ir osmosas.
Gyvuose organizmuose esančios druskos yra ištirpusios jonų pavidalu – teigiamai įkrautų katijonų ir neigiamo krūvio anijonų.

Katijonų ir anijonų koncentracija ląstelėje ir jos aplinkoje nėra vienoda. Ląstelėje yra gana daug kalio ir labai mažai natrio. Tarpląstelinėje aplinkoje, pavyzdžiui, kraujo plazmoje, jūros vandenyje, atvirkščiai, daug natrio ir mažai kalio. Ląstelės dirglumas priklauso nuo Na +, K +, Ca2 +, Mg2 + koncentracijų santykio.

Jonų koncentracijų skirtumas skirtingose membranos pusėse užtikrina aktyvų medžiagų pernešimą per membraną.

Daugialąsčių gyvūnų audiniuose Ca2+ yra tarpląstelinės medžiagos dalis, kuri užtikrina ląstelių sanglaudą ir tvarkingą jų išsidėstymą.

Ląstelių chemija

Osmosinis slėgis ląstelėje ir jos buferinės savybės priklauso nuo druskų koncentracijos.

Buferis yra ląstelės gebėjimas palaikyti pastovaus lygio šiek tiek šarminę savo turinio reakciją.

Yra dvi buferio sistemos:

1) fosfato buferio sistema – fosforo rūgšties anijonai palaiko ląstelinės aplinkos pH 6,9

2) bikarbonatinė buferinė sistema – anglies rūgšties anijonai palaiko tarpląstelinės aplinkos pH 7,4.

Apsvarstykite reakcijų lygtis buferiniuose tirpaluose.

Jei koncentracija ląstelėje didėja H + , tada vandenilio katijonas pridedamas prie karbonato anijono:

Padidėjus hidroksido anijonų koncentracijai, jie jungiasi:

H + OH– + H2O.

Taip karbonato anijonas gali palaikyti pastovią aplinką.

Osmosinis reiškia reiškinius, vykstančius sistemoje, kurią sudaro du tirpalai, atskirti pusiau pralaidžia membrana.

Augalų ląstelėje pusiau pralaidžių plėvelių vaidmenį atlieka ribiniai citoplazmos sluoksniai: plazmolema ir tonoplastas.

Plazmalema yra išorinė citoplazmos membrana, esanti greta ląstelės membranos. Tonoplastas yra vidinė citoplazmos membrana, kuri supa vakuolę. Vakuolės – tai citoplazmoje esančios ertmės, užpildytos ląstelių sultimis – angliavandenių, organinių rūgščių, druskų, mažos molekulinės masės baltymų, pigmentų vandeniniu tirpalu.

Medžiagų koncentracija ląstelės sultyse ir išorinėje aplinkoje (dirvožemyje, vandens telkiniuose) dažniausiai nėra vienoda. Jei tarpląstelinė medžiagų koncentracija didesnė nei išorinėje aplinkoje, vanduo iš aplinkos į ląstelę, tiksliau į vakuolę, pateks didesniu greičiu nei priešinga kryptimi. Didėjant ląstelių sulčių tūriui, dėl vandens patekimo į ląstelę, didėja jos slėgis citoplazmoje, kuri yra tvirtai prisirišusi prie membranos. Kai ląstelė yra visiškai prisotinta vandens, ji turi didžiausią tūrį.

Ląstelės vidinės įtampos būsena, atsirandanti dėl didelio vandens kiekio ir besivystančio ląstelės turinio slėgio jos membranoje, vadinama turgoru. Turgoras užtikrina, kad organai išlaikytų savo formą (pavyzdžiui, lapai, nesuaugę). stiebai) ir padėtis erdvėje, taip pat jų atsparumas mechaninių veiksnių poveikiui. Sumažėjęs turgoras ir vytimas yra susiję su vandens praradimu.

Jei ląstelė yra hipertoniniame tirpale, kurio koncentracija didesnė už ląstelės sulčių koncentraciją, tai vandens difuzijos greitis iš ląstelės sulčių viršys vandens difuzijos greitį į ląstelę iš aplinkinio tirpalo.

Dėl vandens išsiskyrimo iš ląstelės sumažėja ląstelių sulčių tūris, mažėja turgoras. Ląstelės vakuolės tūrio sumažėjimą lydi citoplazmos atsiskyrimas nuo membranos - atsiranda plazmolizė.

Vykstant plazmolizei, pasikeičia plazmolizuoto protoplasto forma. Iš pradžių protoplastas nuo ląstelės sienelės atsilieka tik kai kuriose vietose, dažniausiai – kampuose. Šios formos plazmolizė vadinama kampine

Tada protoplastas ir toliau atsilieka nuo ląstelių sienelių, kai kuriose vietose palaikydamas ryšį su jomis; protoplasto paviršius tarp šių taškų yra įgaubtas.

Šiame etape plazmolizė vadinama įgaubta.Pamažu protoplastas atitrūksta nuo ląstelės sienelių per visą paviršių ir įgauna apvalią formą. Tokia plazmolizė vadinama išgaubta

Jei plazmolizuota ląstelė dedama į hipotoninį tirpalą, kurio koncentracija mažesnė už ląstelės sulčių koncentraciją, vanduo iš aplinkinio tirpalo pateks į vakuolę. Padidėjus vakuolės tūriui, padidės ląstelės sulčių slėgis citoplazmoje, kuri pradeda artėti prie ląstelės sienelių, kol užims pradinę padėtį - tai įvyks deplazmolizė

Užduotis numeris 3

Perskaitę siūlomą tekstą, atsakykite į šiuos klausimus.

1) buferio nustatymas

2) kurių anijonų koncentracija lemia ląstelės buferines savybes

3) buferio vaidmuo ląstelėje

4) bikarbonatinėje buferinėje sistemoje (magnetinėje plokštėje) vykstančių reakcijų lygtis

5) osmoso apibrėžimas (pateikite pavyzdžių)

6) plazmolizės ir deplazmolizės stiklelių nustatymas

Ląstelėje randama apie 70 cheminių DI Mendelejevo periodinės lentelės elementų, tačiau šių elementų kiekis gerokai skiriasi nuo jų koncentracijos aplinkoje, o tai įrodo organinio pasaulio vienovę.

Ląstelėje esantys cheminiai elementai skirstomi į tris dideles grupes: makroelementus, mezoelementus (oligoelementus) ir mikroelementus.

Tai anglis, deguonis, vandenilis ir azotas, kurie yra pagrindinių organinių medžiagų dalis. Mezoelementai yra siera, fosforas, kalis, kalcis, natris, geležis, magnis, chloras, kurie sudaro apie 1,9% visos ląstelės masės.

Siera ir fosforas yra svarbiausių organinių junginių komponentai. Mikroelementais vadinami cheminiai elementai, kurių koncentracija ląstelėje yra apie 0,1%. Tai cinkas, jodas, varis, manganas, fluoras, kobaltas ir kt.

Ląstelių medžiagos skirstomos į neorganines ir organines.

Neorganinės medžiagos yra vanduo ir mineralinės druskos.

Vanduo ląstelėje dėl savo fizikinių ir cheminių savybių yra tirpiklis, terpė reakcijoms, pradinė medžiaga ir cheminių reakcijų produktas, atlieka transportavimo ir termoreguliacijos funkcijas, suteikia ląstelei elastingumo, suteikia augalo ląstelės atramą.

Mineralinės druskos ląstelėje gali būti ištirpusios arba neištirpusios.

Tirpios druskos disocijuoja į jonus. Svarbiausi katijonai yra kalis ir natris, kurie palengvina medžiagų pernešimą per membraną ir dalyvauja nervinių impulsų atsiradime bei laidoje; kalcio, kuris dalyvauja raumenų skaidulų susitraukimo ir kraujo krešėjimo procesuose, magnio, kuris yra chlorofilo dalis, ir geležies, kuris yra daugelio baltymų, įskaitant hemoglobiną, dalis. Cinkas yra kasos hormono insulino dalis, varis reikalingas fotosintezės ir kvėpavimo procesams.

Svarbiausi anijonai yra fosfato anijonas, kuris yra ATP ir nukleorūgščių dalis, ir anglies rūgšties liekana, kuri sušvelnina terpės pH svyravimus.

Kalcio ir fosforo trūkumas sukelia rachitą, geležies stoką – anemiją.

Organines ląstelės medžiagas sudaro angliavandeniai, lipidai, baltymai, nukleorūgštys, ATP, vitaminai ir hormonai.

Angliavandenių sudėtis daugiausia susideda iš trijų cheminių elementų: anglies, deguonies ir vandenilio.

Jų bendroji formulė yra Cm (H20) n. Atskirkite paprastus ir sudėtingus angliavandenius. Paprastuose angliavandeniuose (monosachariduose) yra viena cukraus molekulė. Jie skirstomi pagal anglies atomų skaičių, pavyzdžiui, pentozė (C5) ir heksozė (C6). Pentozės apima ribozę ir dezoksiribozę. Ribozė yra RNR ir ATP dalis. Dezoksiribozė yra DNR komponentas. Heksozės yra gliukozė, fruktozė, galaktozė ir kt.

Jie aktyviai dalyvauja metabolizme ląstelėje ir yra sudėtinių angliavandenių – oligosacharidų ir polisacharidų – dalis. Oligosacharidus (disacharidus) sudaro sacharozė (gliukozė + fruktozė), laktozė arba pieno cukrus (gliukozė + galaktozė) ir kt.

Polisacharidų pavyzdžiai yra krakmolas, glikogenas, celiuliozė ir chitinas.

Angliavandeniai ląstelėje atlieka plastines (statybines), energetines (1 g angliavandenių suskaidymo energetinė vertė – 17,6 kJ), saugojimo ir palaikymo funkcijas. Angliavandenių taip pat galima rasti sudėtinguose lipiduose ir baltymuose.

Lipidai yra hidrofobinių medžiagų grupė.

Tai apima riebalus, vaško steroidus, fosfolipidus ir kt.

Riebalų molekulės struktūra

Riebalai yra trihidrolio glicerolio ir aukštesnių organinių (riebalų) rūgščių esteris. Riebalų molekulėje galima išskirti hidrofilinę dalį - "galvą" (glicerolio likutį) ir hidrofobinę dalį - "uodegas" (riebalų rūgščių likučius), todėl riebalų molekulė vandenyje yra orientuota griežtai apibrėžtu būdu. : hidrofilinė dalis nukreipta į vandenį, o hidrofobinė – nuo jo.

Lipidai ląstelėje atlieka plastinę (statybinę), energetinę (1 g riebalų suskaidymo energetinė vertė – 38,9 kJ), saugojimo, apsauginę (nusidėvėjimo) ir reguliavimo (steroidiniai hormonai) funkcijas.

Baltymai yra biopolimerai, kurių monomerai yra aminorūgštys.

Aminorūgštyse yra amino grupė, karboksilo grupė ir radikalas. Aminorūgštys skiriasi tik radikalais. Baltymuose yra 20 nepakeičiamų aminorūgščių. Aminorūgštys jungiasi viena su kita, sudarydamos peptidinį ryšį.

Daugiau nei 20 aminorūgščių grandinė vadinama polipeptidu arba baltymu. Baltymai sudaro keturias pagrindines struktūras: pirminę, antrinę, tretinę ir ketvirtinę.

Pirminė struktūra yra aminorūgščių seka, sujungta peptidiniu ryšiu.

Antrinė struktūra yra spiralinė arba sulankstyta struktūra, kurią laiko vandeniliniai ryšiai tarp deguonies ir vandenilio atomų, esančių skirtingų spiralės ar raukšlių posūkių peptidų grupėse.

Tretinę struktūrą (globulę) laiko hidrofobinės, vandenilio, disulfidinės ir kitos jungtys.

Baltymų tretinė struktūra

Tretinė struktūra būdinga daugumai organizmo baltymų, pavyzdžiui, raumenų mioglobinui.

Ketvirtinė baltymų struktūra.

Ketvirtinė struktūra yra sudėtingiausia, sudaryta iš kelių polipeptidinių grandinių, sujungtų daugiausia tomis pačiomis jungtimis kaip ir tretinėje.

Ketvirtinė struktūra būdinga hemoglobinui, chlorofilui ir kt.

Baltymai gali būti paprasti arba sudėtingi. Paprasti baltymai susideda tik iš aminorūgščių, o sudėtinguose baltymuose (lipoproteinai, chromoproteinai, glikoproteinai, nukleoproteinai ir kt.) yra baltyminių ir nebaltyminių dalių.

Pavyzdžiui, be keturių globino baltymo polipeptidinių grandinių, į hemoglobino sudėtį įeina nebaltyminė dalis – hemas, kurio centre yra geležies jonas, suteikiantis hemoglobinui raudoną spalvą.

Funkcinis baltymų aktyvumas priklauso nuo aplinkos sąlygų.

Baltymų molekulės struktūros praradimas iki pirminės vadinamas denatūravimu. Atvirkštinis antrinių ir aukštesniųjų struktūrų atkūrimo procesas yra renatūracija. Visiškas baltymo molekulės sunaikinimas vadinamas sunaikinimu.

Baltymai ląstelėje atlieka daugybę funkcijų: plastinės (statybinės), katalizinės (fermentinės), energetinės (1 g baltymo skilimo energinė vertė – 17,6 kJ), signalinę (receptorių), susitraukiančią (motorinę), transportinę, apsauginę. , reguliavimo, saugojimo.

Nukleorūgštys yra biopolimerai, kurių monomerai yra nukleotidai.

Nukleotidą sudaro azoto bazė, pentozės cukraus liekanos ir fosforo rūgšties liekanos. Yra dviejų tipų nukleino rūgštys: ribonukleino rūgštis (RNR) ir dezoksiribonukleino rūgštis (DNR).

DNR yra keturių tipų nukleotidai: adeninas (A), timinas (T), guaninas (G) ir citozinas (C). Šių nukleotidų sudėtis apima cukraus dezoksiribozę. Chargaff taisyklės yra nustatytos DNR:

1) adenilo nukleotidų skaičius DNR lygus timidilo nukleotidų skaičiui (A = T);

2) guanilo nukleotidų skaičius DNR lygus citidilo nukleotidų skaičiui (G = C);

3) adenilo ir guanilo nukleotidų suma lygi timidilo ir citidilo sumai (A + G = T + C).

DNR struktūrą atrado F.

Crickas ir D. Watsonas (1962 m. Nobelio fiziologijos arba medicinos premija). DNR molekulė yra dvigrandė spiralė.

Ląstelė ir jos cheminė sudėtis

Nukleotidai yra sujungti vienas su kitu per fosforo rūgšties liekanas, sudarydami fosfodiesterio ryšį, o azoto bazės nukreiptos į vidų. Atstumas tarp nukleotidų grandinėje yra 0,34 nm.

Įvairių grandinių nukleotidai yra sujungti vienas su kitu vandeniliniais ryšiais pagal komplementarumo principą: adeninas su timinu jungiasi dviem vandeniliniais ryšiais (A = T), o guaninas su citozinu - trimis (G = C).

Nukleotidų struktūra

Svarbiausia DNR savybė yra gebėjimas replikuotis (savidubliacija).

Pagrindinė DNR funkcija yra paveldimos informacijos saugojimas ir perdavimas.

Jis sutelktas branduolyje, mitochondrijose ir plastiduose.

RNR taip pat yra keturi nukleotidai: adeninas (A), uracilas (U), guaninas (G) ir citozinas (C). Likusią pentozės cukraus dalį sudaro ribozė.

RNR dažniausiai yra vienos grandinės molekulės. Yra trys RNR tipai: informacinė (i-RNR), transportinė (t-RNR) ir ribosominė (r-RNR).

TRNA struktūra

Visi jie aktyviai dalyvauja paveldimos informacijos, kuri su DNR perrašoma į i-RNR, realizavimo procese, o pastarojoje jau vyksta baltymų sintezė, t-RNR baltymų sintezės procese atneša aminorūgštis į i-RNR. ribosomos, r-RNR yra pačių ribosomų dalis.

Gyvos ląstelės cheminė sudėtis

Ląstelės sudėtis apima įvairius cheminius junginius. Kai kurie iš jų – neorganiniai – randami negyvojoje gamtoje. Tačiau organiniai junginiai labiausiai būdingi ląstelėms, kurių molekulės yra labai sudėtingos struktūros.

Neorganiniai ląstelės junginiai. Vanduo ir druskos priskiriami neorganiniams junginiams. Daugiausia vandens ląstelėse. Tai būtina visiems gyvenimo procesams.

Vanduo yra geras tirpiklis. Vandeniniame tirpale vyksta įvairių medžiagų cheminė sąveika. Iš tarpląstelinės medžiagos ištirpusios maistinės medžiagos per membraną prasiskverbia į ląstelę. Vanduo taip pat padeda pašalinti iš ląstelės medžiagas, kurios susidaro dėl joje vykstančių reakcijų.

Ląstelės gyvybiniams procesams svarbiausios yra druskos K, Na, Ca, Mg ir kt.

Organiniai ląstelės junginiai. Pagrindinis vaidmuo įgyvendinant ląstelių funkciją priklauso organiniams junginiams. Tarp jų didžiausią reikšmę turi baltymai, riebalai, angliavandeniai ir nukleorūgštys.

Baltymai yra pagrindinė ir sudėtingiausia bet kurios gyvos ląstelės medžiaga.

Baltymų molekulės dydis yra šimtus ir tūkstančius kartų didesnis už neorganinių junginių molekules. Nėra gyvenimo be baltymų. Kai kurie baltymai, veikdami kaip katalizatoriai, pagreitina chemines reakcijas. Šie baltymai vadinami fermentais.

Riebalai ir angliavandeniai yra mažiau sudėtingi.

Jie yra statybinė ląstelės medžiaga ir tarnauja kaip energijos šaltinis gyvybiniams kūno procesams.

Nukleino rūgštys gaminamos ląstelės branduolyje. Iš čia ir kilęs jų pavadinimas (lot. Branduolys – šerdis). Kaip chromosomų dalis, nukleino rūgštys yra susijusios su paveldimų ląstelės savybių saugojimu ir perdavimu. Nukleino rūgštys palaiko baltymų susidarymą.

Ląstelės gyvybinės savybės. Pagrindinė ląstelės savybė yra medžiagų apykaita.

Iš tarpląstelinės medžiagos į ląsteles nuolat tiekiamos maistinės medžiagos ir deguonis, išsiskiria irimo produktai. Medžiagos, kurios patenka į ląstelę, dalyvauja biosintezės procesuose. Biosintezė – tai baltymų, riebalų, angliavandenių ir jų junginių susidarymas iš paprastesnių medžiagų. Biosintezės procese susidaro medžiagos, būdingos tam tikroms organizmo ląstelėms.

Pavyzdžiui, raumenų ląstelėse sintetinami baltymai, kurie užtikrina raumenų susitraukimą.

Kartu su biosinteze ląstelėse suyra ir organiniai junginiai. Skilimo rezultate susidaro paprastesnės sandaros medžiagos. Didžioji dalis skilimo reakcijos apima deguonį ir energijos išsiskyrimą.

Cheminė ląstelės organizacija

Ši energija išleidžiama gyvybės procesams ląstelėje. Biosintezės ir skilimo procesai sudaro medžiagų apykaitą, kurią lydi energijos transformacijos.

Ląstelės auga ir dauginasi. Žmogaus kūno ląstelės dauginasi dalijantis per pusę. Kiekviena susidariusi dukterinė ląstelė auga ir pasiekia motinos dydį. Naujos ląstelės veikia kaip motininė ląstelė.

Ląstelių gyvenimo trukmė yra skirtinga: nuo kelių valandų iki dešimčių metų.

Gyvos ląstelės gali reaguoti į fizinius ir cheminius savo aplinkos pokyčius. Ši ląstelių savybė vadinama jaudrumu. Tokiu atveju iš ramybės būsenos ląstelės pereina į darbinę būseną – susijaudinimą. Susijaudinus ląstelėse, keičiasi biosintezės ir medžiagų skilimo greitis, deguonies suvartojimas, temperatūra. Susijaudinusios ląstelės atlieka savo funkcijas.

Liaukų ląstelės formuoja ir išskiria medžiagas, raumenų ląstelės susitraukia, nervinėse ląstelėse atsiranda silpnas elektrinis signalas – nervinis impulsas, galintis sklisti ląstelių membranomis.

Vidinė kūno aplinka.

Dauguma kūno ląstelių nėra prijungtos prie išorinės aplinkos. Jų gyvybinę veiklą užtikrina vidinė aplinka, susidedanti iš 3 rūšių skysčių: tarpląstelinio (audinio) skysčio, su kuriuo ląstelės tiesiogiai kontaktuoja, kraujo ir limfos. Vidinė aplinka aprūpina ląsteles gyvybinei veiklai būtinomis medžiagomis, per ją pašalinami irimo produktai.

Vidinė kūno aplinka turi santykinį sudėties ir fizinių bei cheminių savybių pastovumą. Tik tokiomis sąlygomis ląstelės gali normaliai funkcionuoti.

Metabolizmas, organinių junginių biosintezė ir irimas, augimas, dauginimasis, jaudrumas yra pagrindinės gyvybinės ląstelių savybės.

Ląstelių gyvybines savybes suteikia santykinis kūno vidinės aplinkos sudėties pastovumas.

Iš savo botanikos ir zoologijos kursų žinote, kad augalų ir gyvūnų kūnai yra sukurti iš ląstelių. Žmogaus kūnas taip pat susideda iš ląstelių. Dėl ląstelinės organizmo sandaros galimas jo augimas, dauginimasis, organų ir audinių atstatymas bei kitos veiklos formos.

Ląstelių forma ir dydis priklauso nuo organo atliekamos funkcijos. Pagrindinis ląstelės sandaros tyrimo instrumentas yra mikroskopas. Šviesos mikroskopas leidžia apžiūrėti ląstelę padidinus maždaug tris tūkstančius kartų; elektroninis mikroskopas, kuriame šimtus tūkstančių kartų vietoj šviesos naudojamas elektronų srautas. Ląstelių sandaros ir funkcijų tyrimas užsiima citologija (iš graik. „Cytos“ – ląstelė).

Ląstelių struktūra. Kiekviena ląstelė susideda iš citoplazmos ir branduolio, o išorėje yra padengta membrana, skiriančia vieną ląstelę nuo kaimyninių ląstelių. Tarpas tarp gretimų ląstelių membranų yra užpildytas skysčiu tarpląstelinė medžiaga. Pagrindinė funkcija membranos susideda iš to, kad per ją iš ląstelės į ląstelę juda įvairios medžiagos ir taip vyksta medžiagų apykaita tarp ląstelių ir tarpląstelinės medžiagos.

Citoplazma- klampi pusiau skysta medžiaga. Citoplazmoje yra daug mažų ląstelių struktūrų - organelės, kurios atlieka įvairias funkcijas. Apsvarstykite svarbiausius organelius: mitochondrijas, kanalėlių tinklą, ribosomas, ląstelės centrą, branduolį.

Mitochondrijos- trumpi sustorėję kūnai su vidinėmis pertvaromis. Jie sudaro medžiagą, kurioje gausu energijos, reikalingos ląstelėje vykstantiems procesams su ATP. Pastebima, kad kuo aktyviau ląstelė dirba, tuo daugiau joje yra mitochondrijų.

Kanalų tinklas prasiskverbia per visą citoplazmą. Per šiuos kanalėlius juda medžiagos ir tarp organelių užsimezga ryšys.

Ribosomos- tankūs kūnai, kuriuose yra baltymų ir ribonukleino rūgšties. Jie yra baltymų susidarymo vieta.

Ląstelių centras susidaro kūnų, dalyvaujančių ląstelių dalijimuisi. Jie yra šalia šerdies.

Šerdis- Tai mažas kūnas, kuris yra būtinas ląstelės komponentas. Ląstelių dalijimosi metu keičiasi branduolio struktūra. Kai baigiasi ląstelių dalijimasis, branduolys grįžta į ankstesnę būseną. Šerdyje yra speciali medžiaga - chromatinas, iš kurių prieš ląstelių dalijimąsi susidaro siūliški kūnai - chromosomos. Ląstelėms būdingas pastovus tam tikros formos chromosomų skaičius. Žmogaus kūno ląstelėse yra 46 chromosomos, o lytinėse ląstelėse – 23.

Cheminė ląstelės sudėtis.Žmogaus kūno ląstelės yra sudarytos iš įvairių neorganinių ir organinių cheminių junginių. Ląstelės neorganinės medžiagos yra vanduo ir druskos. Vanduo sudaro 80% ląstelės masės. Jis tirpdo cheminėse reakcijose dalyvaujančias medžiagas: perneša maistines medžiagas, pašalina iš ląstelės atliekas ir kenksmingus junginius. Mineralinės druskos – natrio chloridas, kalio chloridas ir kt. – vaidina svarbų vaidmenį paskirstant vandenį tarp ląstelių ir tarpląstelinės medžiagos. Tam tikri cheminiai elementai, tokie kaip deguonis, vandenilis, azotas, siera, geležis, magnis, cinkas, jodas, fosforas, dalyvauja kuriant gyvybiškai svarbius organinius junginius. Organiniai junginiai sudaro iki 20-30% kiekvienos ląstelės masės. Iš organinių junginių didžiausią reikšmę turi angliavandeniai, riebalai, baltymai ir nukleino rūgštys.

Angliavandeniai susideda iš anglies, vandenilio ir deguonies. Prie angliavandenių priskiriama gliukozė, gyvulinis krakmolas – glikogenas. Daugelis angliavandenių lengvai tirpsta vandenyje ir yra pagrindinis visų gyvybės procesų energijos šaltinis. Suskaidžius 1 g angliavandenių išsiskiria 17,6 kJ energijos.

Riebalai susidaro iš tų pačių cheminių elementų kaip ir angliavandeniai. Riebalai netirpsta vandenyje. Jie yra ląstelių membranų dalis. Riebalai taip pat tarnauja kaip atsarginis energijos šaltinis organizme. Visiškai suskaidžius 1 g riebalų, išsiskiria 38,9 kJ energijos.

Voverės yra pagrindinės ląstelės medžiagos. Baltymai yra sudėtingiausia iš natūraliai susidarančių organinių medžiagų, nors jie susideda iš palyginti nedaug cheminių elementų – anglies, vandenilio, deguonies, azoto, sieros. Fosforas labai paplitęs baltymuose. Baltymų molekulė yra didelė ir yra grandinė, susidedanti iš dešimčių ir šimtų paprastesnių junginių – 20 rūšių aminorūgščių.

Baltymai yra pagrindiniai statybiniai blokai. Jie dalyvauja formuojant ląstelių membranas, branduolius, citoplazmą, organelius. Daugelis baltymų veikia kaip cheminių reakcijų eigos greitintojai - fermentai. Biocheminiai procesai ląstelėje gali vykti tik esant specialiems fermentams, kurie pagreitina chemines medžiagų transformacijas šimtus milijonų kartų.

Baltymai turi skirtingą struktūrą. Tik vienoje ląstelėje yra iki 1000 skirtingų baltymų.

Suskaidžius baltymus organizme, išsiskiria maždaug tiek pat energijos, kiek ir skaidant angliavandenius – 17,6 kJ 1 g.

Nukleino rūgštys susidaro ląstelės branduolyje. Tai ir yra jų pavadinimo priežastis (iš lotynų kalbos „nucleus“ – šerdis). Jie sudaryti iš anglies, deguonies, vandenilio ir azoto bei fosforo. Nukleino rūgštys yra dviejų tipų – dezoksiribonukleino (DNR) ir ribonukleino (RNR). DNR daugiausia randama ląstelių chromosomose. DNR lemia ląstelių baltymų sudėtį ir paveldimų savybių bei savybių perdavimą iš tėvų palikuonims. RNR funkcijos yra susijusios su šiai ląstelei būdingų baltymų susidarymu.

Pagrindiniai terminai ir sąvokos:

Ląstelė yra pagrindinis elementarus visų gyvų daiktų vienetas, todėl jai būdingos visos gyvų organizmų savybės: labai sutvarkyta struktūra, gaunanti energiją iš išorės ir naudojanti ją darbui atlikti ir tvarkai palaikyti, medžiagų apykaitai, aktyviam atsakui. į biologinės informacijos stimuliavimą, augimą, vystymąsi, dauginimąsi, dauginimąsi ir perdavimą palikuonims, regeneraciją (pažeistų struktūrų atkūrimą), prisitaikymą prie aplinkos.

XIX amžiaus viduryje vokiečių mokslininkas T. Schwannas sukūrė ląstelių teoriją, kurios pagrindinės nuostatos bylojo, kad visi audiniai ir organai susideda iš ląstelių; augalų ir gyvūnų ląstelės iš esmės yra panašios viena į kitą, jos visos atsiranda vienodai; organizmų veikla yra atskirų ląstelių gyvybinės veiklos suma. Didysis vokiečių mokslininkas R. Virchow turėjo didelę įtaką tolesnei ląstelių teorijos raidai ir apskritai ląstelės teorijai. Jis ne tik sujungė visus daugybę skirtingų faktų, bet ir įtikinamai parodė, kad ląstelės yra pastovi struktūra ir atsiranda tik dauginantis.

Ląstelių teorija šiuolaikinėje interpretacijoje apima šias pagrindines nuostatas: ląstelė yra universalus elementarus gyvojo vienetas; visų organizmų ląstelės yra iš esmės panašios savo struktūra, funkcija ir chemine sudėtimi; ląstelės dauginasi tik dalijančios pirminę ląstelę; daugialąsčiai organizmai yra sudėtingos ląstelių sąrankos, kurios sudaro vientisas sistemas.

Šiuolaikinių tyrimo metodų dėka, du pagrindiniai ląstelių tipai: sudėtingiau organizuotos, labai diferencijuotos eukariotinės ląstelės (augalai, gyvūnai ir kai kurie pirmuonys, dumbliai, grybai ir kerpės) ir mažiau sudėtingai organizuotos prokariotinės ląstelės (mėlynadumbliai, aktinomicetai, bakterijos, spirochetos, mikoplazmos, riketsijos, chlamidijos).

Skirtingai nuo prokariotinės eukariotinės ląstelės, ji turi branduolį, kurį riboja dviguba branduolio membrana, ir daug membraninių organelių.

DĖMESIO!

Ląstelė yra pagrindinis gyvų organizmų struktūrinis ir funkcinis vienetas, vykdantis augimą, vystymąsi, medžiagų apykaitą ir energiją, kaupiantis, apdorojantis ir realizuojantis genetinę informaciją. Morfologijos požiūriu ląstelė yra sudėtinga biopolimerų sistema, atskirta nuo išorinės aplinkos plazmine membrana (plazmolema), susidedanti iš branduolio ir citoplazmos, kurioje yra organelės ir intarpai (granulės).

Kokios ląstelės yra?

Ląstelės yra įvairios savo forma, struktūra, chemine sudėtimi ir medžiagų apykaitos pobūdžiu.

Visos ląstelės yra homologinės, t.y. turi keletą bendrų struktūrinių ypatybių, nuo kurių priklauso pagrindinių funkcijų atlikimas. Ląstelėms būdinga struktūros, metabolizmo (metabolizmo) ir cheminės sudėties vienove.

Tuo pačiu metu skirtingos ląstelės taip pat turi specifines struktūras. Taip yra dėl to, kad jie atlieka specialias funkcijas.

Ląstelių struktūra

Ultramikroskopinė ląstelių struktūra:

1 - citolema (plazminė membrana); 2 - pinocitinės pūslelės; 3 - centrosomos ląstelių centras (citocentras); 4 - hialoplazma; 5 - endoplazminis tinklas: a - granuliuoto tinklelio membrana; b – ribosomos; 6 - perinuklearinės erdvės sujungimas su endoplazminio tinklo ertmėmis; 7 - šerdis; 8 - branduolinės poros; 9 - negrūdėtas (lygus) endoplazminis tinklas; 10 - branduolys; 11 - vidinis tinklelio aparatas (Golgi kompleksas); 12 - sekrecijos vakuolės; 13 - mitochondrija; 14 - liposomos; 15 - trys fagocitozės stadijos iš eilės; 16 - ląstelės membranos (citolemmos) sujungimas su endoplazminio tinklo membranomis.

Ląstelių chemija

Ląstelėje yra daugiau nei 100 cheminių elementų, keturi iš jų sudaro apie 98% masės, tai organogenai: deguonis (65-75%), anglis (15-18%), vandenilis (8-10%) ir azotas. (1 , 5-3,0 %). Likę elementai skirstomi į tris grupes: makroelementai – jų kiekis organizme viršija 0,01 proc.; mikroelementų (0,00001-0,01%) ir ultramikroelementų (mažiau nei 0,00001).

Makroelementai yra siera, fosforas, chloras, kalis, natris, magnis, kalcis.

Prie mikroelementų – yra geležis, cinkas, varis, jodas, fluoras, aliuminis, varis, manganas, kobaltas ir kt.

Ultramikroelementai – selenas, vanadis, silicis, nikelis, litis, sidabras ir daugiau. Nepaisant labai mažo kiekio, mikroelementai ir ultra mikroelementai atlieka labai svarbų vaidmenį. Jie daugiausia veikia medžiagų apykaitą. Be jų neįmanomas normalus kiekvienos ląstelės ir viso organizmo gyvenimas.

Ląstelė susideda iš neorganinių ir organinių medžiagų. Tarp neorganinių, didžiausias vandens kiekis. Santykinis vandens kiekis narve yra 70–80%. Vanduo yra universalus tirpiklis, jame vyksta visos biocheminės reakcijos ląstelėje. Dalyvaujant vandeniui, atliekamas šilumos reguliavimas. Medžiagos, kurios tirpsta vandenyje (druskos, bazės, rūgštys, baltymai, angliavandeniai, alkoholiai ir kt.), vadinamos hidrofilinėmis. Hidrofobinės medžiagos (riebalai ir riebalinės medžiagos) netirpsta vandenyje. Kitos neorganinės medžiagos (druskos, rūgštys, bazės, teigiami ir neigiami jonai) svyruoja nuo 1,0 iki 1,5%.

Tarp organinių medžiagų vyrauja baltymai (10–20%), riebalai arba lipidai (1–5%), angliavandeniai (0,2–2,0%), nukleino rūgštys (1–2%). Mažos molekulinės masės medžiagų kiekis neviršija 0,5%.

Baltymų molekulė yra polimeras, susidedantis iš daugybės pasikartojančių monomerų vienetų. Aminorūgščių baltymų monomerai (jų yra 20) yra tarpusavyje sujungti peptidiniais ryšiais, sudarydami polipeptidinę grandinę (pirminė baltymo struktūra). Jis virsta spirale, savo ruožtu sudarydamas antrinę baltymo struktūrą. Dėl tam tikros erdvinės polipeptidinės grandinės orientacijos atsiranda tretinė baltymo struktūra, kuri lemia baltymo molekulės specifiškumą ir biologinį aktyvumą. Kelios tretinės struktūros jungiasi viena su kita ir sudaro ketvirtinę struktūrą.

Baltymai atlieka esmines funkcijas. Fermentai yra biologiniai katalizatoriai, kurie padidina cheminių reakcijų greitį ląstelėje šimtus tūkstančių milijonų kartų; jie yra baltymai. Baltymai, būdami visų ląstelių struktūrų dalis, atlieka plastinę (statybinę) funkciją. Baltymai taip pat atlieka ląstelių judėjimą. Jie užtikrina medžiagų transportavimą į ląstelę, iš ląstelės ir ląstelės viduje. Svarbi apsauginė baltymų (antikūnų) funkcija. Baltymai yra vienas iš energijos šaltinių.Angliavandeniai skirstomi į monosacharidus ir polisacharidus. Pastarosios yra pagamintos iš monosacharidų, kurie, kaip ir aminorūgštys, yra monomerai. Iš ląstelėje esančių monosacharidų svarbiausi yra gliukozė, fruktozė (sudėtyje yra šeši anglies atomai) ir pentozė (penki anglies atomai). Pentozės yra nukleorūgščių dalis. Monosacharidai lengvai tirpsta vandenyje. Polisacharidai blogai tirpsta vandenyje (gyvūnų ląstelėse – glikogenas, augalų ląstelėse – krakmolas ir celiuliozė. Angliavandeniai yra energijos šaltinis, kompleksiniai angliavandeniai, derinami su baltymais (glikoproteinais), riebalais (glikolipidais), dalyvauja formuojant ląstelių paviršius ir ląsteles. sąveikos.

Lipidai apima riebalus ir į riebalus panašias medžiagas. Riebalų molekulės yra sudarytos iš glicerolio ir riebalų rūgščių. Į riebalus panašios medžiagos yra cholesterolis, kai kurie hormonai, lecitinas. Lipidai, kurie yra pagrindinė ląstelių membranų sudedamoji dalis, atlieka statybinę funkciją. Lipidai yra svarbiausi energijos šaltiniai. Taigi, jei visiškai oksiduojant 1 g baltymų ar angliavandenių, išsiskiria 17,6 kJ energijos, tai visiškai oksidavus 1 g riebalų - 38,9 kJ. Lipidai atlieka termoreguliaciją, saugo organus (riebalų kapsulės).

DNR ir RNR

Nukleorūgštys yra polimerinės molekulės, sudarytos iš nukleotidų monomerų. Nukleotidas susideda iš purino arba pirimidino bazės, cukraus (pentozės) ir fosforo rūgšties liekanos. Visose ląstelėse yra dviejų tipų nukleino rūgštys: dezoksiribonuleino (DNR) ir ribonukleino (RNR), kurios skiriasi bazių ir cukrų sudėtimi.

Erdvinė nukleorūgščių struktūra:

(pagal B. Alberts ir kt., su pakeitimais) I - RNR; II – DNR; juostos - cukraus-fosfato stuburai; A, C, G, T, U - azotinės bazės, gardelės tarp jų - vandeniliniai ryšiai.

DNR molekulė

DNR molekulė susideda iš dviejų polinukleotidų grandinių, susuktų viena aplink kitą dvigubos spiralės pavidalu. Abiejų grandinių azotinės bazės yra tarpusavyje sujungtos viena kitą papildančiomis vandenilio jungtimis. Adeninas jungiasi tik su timinu, o citozinas su guaninu (A – T, G – C). DNR yra genetinė informacija, kuri lemia ląstelės sintezuojamų baltymų specifiškumą, tai yra aminorūgščių seką polipeptidinėje grandinėje. DNR paveldi visas ląstelės savybes. DNR randama branduolyje ir mitochondrijose.

RNR molekulė

RNR molekulę sudaro viena polinukleotidų grandinė. Ląstelėse yra trijų tipų RNR. Informacinė, arba pasiuntinio RNR tRNR (iš angl. messenger – „tarpininkas“), pernešanti informaciją apie DNR nukleotidų seką į ribosomas (žr. toliau). Perneša RNR (tRNR), kuri perneša aminorūgštis į ribosomą. Ribosominė RNR (rRNR), kuri dalyvauja formuojant ribosomas. RNR yra branduolyje, ribosomose, citoplazmoje, mitochondrijose, chloroplastuose.

Nukleino rūgščių sudėtis.

Atlas: žmogaus anatomija ir fiziologija. Pilnas praktinis vadovas Elena Jurievna Zigalova

Ląstelių chemija

Ląstelėje yra daugiau nei 100 cheminių elementų, keturi iš jų sudaro apie 98% masės, tai organogenai: deguonis (65–75 %), anglis (15–18 %), vandenilis (8–10 %) ir azotas (1,5–3,0 %). Likę elementai skirstomi į tris grupes: makroelementai – jų kiekis organizme viršija 0,01 proc.; mikroelementų (0,00001-0,01%) ir ultramikroelementų (mažiau nei 0,00001). Makroelementai yra siera, fosforas, chloras, kalis, natris, magnis, kalcis. Į mikroelementus - geležį, cinką, varį, jodą, fluorą, aliuminį, varį, manganą, kobaltą ir kt. Iki ultramikroelementų - seleno, vanadžio, silicio, nikelio, ličio, sidabro ir daugiau. Nepaisant labai mažo kiekio, mikroelementai ir ultra mikroelementai atlieka labai svarbų vaidmenį. Jie daugiausia veikia medžiagų apykaitą. Be jų neįmanomas normalus kiekvienos ląstelės ir viso organizmo gyvenimas.

Ryžiai. 1. Ultramikroskopinė ląstelių struktūra. 1 - citolema (plazminė membrana); 2 - pinocitinės pūslelės; 3 - centrosomos ląstelių centras (citocentras); 4 - hialoplazma; 5 - endoplazminis tinklas: a - granuliuoto tinklelio membrana; b – ribosomos; 6 - perinuklearinės erdvės sujungimas su endoplazminio tinklo ertmėmis; 7 - šerdis; 8 - branduolinės poros; 9 - negrūdėtas (lygus) endoplazminis tinklas; 10 - branduolys; 11 - vidinis tinklelio aparatas (Golgi kompleksas); 12 - sekrecijos vakuolės; 13 - mitochondrija; 14 - liposomos; 15 - trys fagocitozės stadijos iš eilės; 16 - ląstelės membranos (citolemmos) sujungimas su endoplazminio tinklo membranomis

Molekulė voverė yra polimeras, susidedantis iš daugybės pasikartojančių monomerų vienetų. Aminorūgščių baltymų monomerai (jų yra 20) yra tarpusavyje sujungti peptidiniais ryšiais, sudarydami polipeptidinę grandinę (pirminė baltymo struktūra). Jis virsta spirale, savo ruožtu sudarydamas antrinę baltymo struktūrą. Dėl tam tikros erdvinės polipeptidinės grandinės orientacijos atsiranda tretinė baltymo struktūra, kuri lemia baltymo molekulės specifiškumą ir biologinį aktyvumą. Kelios tretinės struktūros jungiasi viena su kita ir sudaro ketvirtinę struktūrą.

Baltymai atlieka esmines funkcijas. Fermentai- biologiniai katalizatoriai, kurie padidina cheminių reakcijų greitį ląstelėje šimtus tūkstančių milijonų kartų, yra baltymai. Baltymai, būdami visų ląstelių struktūrų dalis, atlieka plastinę (statybinę) funkciją. Baltymai taip pat atlieka ląstelių judėjimą. Jie užtikrina medžiagų transportavimą į ląstelę, iš ląstelės ir ląstelės viduje. Svarbi apsauginė baltymų (antikūnų) funkcija. Baltymai yra vienas iš energijos šaltinių.

Angliavandeniai skirstomi į monosacharidus ir polisacharidus. Pastarosios yra pagamintos iš monosacharidų, kurie, kaip ir aminorūgštys, yra monomerai. Iš ląstelėje esančių monosacharidų svarbiausi yra gliukozė, fruktozė (sudėtyje yra šeši anglies atomai) ir pentozė (penki anglies atomai). Pentozės yra nukleorūgščių dalis. Monosacharidai lengvai tirpsta vandenyje. Polisacharidai blogai tirpsta vandenyje (gyvūnų ląstelėse – glikogenas, augalų ląstelėse – krakmolas ir celiuliozė. Angliavandeniai yra energijos šaltinis, kompleksiniai angliavandeniai, derinami su baltymais (glikoproteinais), riebalais (glikolipidais), dalyvauja formuojant ląstelių paviršius ir ląsteles. sąveikos.

KAM lipidai apima riebalus ir į riebalus panašias medžiagas. Riebalų molekulės yra sudarytos iš glicerolio ir riebalų rūgščių. Į riebalus panašios medžiagos yra cholesterolis, kai kurie hormonai, lecitinas. Lipidai, kurie yra pagrindinė ląstelių membranų sudedamoji dalis (aprašyta toliau), taip atlieka statybinę funkciją. Lipidai yra svarbiausi energijos šaltiniai. Taigi, jei visiškai oksiduojant 1 g baltymų ar angliavandenių, išsiskiria 17,6 kJ energijos, tai visiškai oksidavus 1 g riebalų - 38,9 kJ. Lipidai atlieka termoreguliaciją, saugo organus (riebalų kapsulės).

Nukleino rūgštys yra polimerinės molekulės, sudarytos iš nukleotidų monomerų. Nukleotidas susideda iš purino arba pirimidino bazės, cukraus (pentozės) ir fosforo rūgšties liekanos. Visose ląstelėse yra dviejų tipų nukleino rūgštys: dezoksiribonuleino (DNR) ir ribonukleino (RNR), kurios skiriasi bazių ir cukrų sudėtimi (1 lentelė, ryžių. 2).

Ryžiai. 2. Erdvinė nukleorūgščių struktūra (pagal B. Alberts ir kt., Su pakeitimais). I – RNR; II – DNR; juostos - cukraus-fosfato stuburai; A, C, G, T, U - azotinės bazės, gardelės tarp jų - vandenilio ryšiai

DNR molekulė susideda iš dviejų polinukleotidų grandinių, susuktų viena aplink kitą dvigubos spiralės pavidalu. Abiejų grandinių azotinės bazės yra tarpusavyje sujungtos viena kitą papildančiomis vandenilio jungtimis. Adeninas jungiasi tik su timinu, o citozinas su guaninu(A – T, G – C). DNR yra genetinė informacija, kuri lemia ląstelės sintezuojamų baltymų specifiškumą, tai yra aminorūgščių seką polipeptidinėje grandinėje. DNR paveldi visas ląstelės savybes. DNR randama branduolyje ir mitochondrijose.

Perneša RNR (tRNR), kuri perneša aminorūgštis į ribosomą. Ribosominė RNR (rRNR), kuri dalyvauja formuojant ribosomas. RNR yra branduolyje, ribosomose, citoplazmoje, mitochondrijose, chloroplastuose.

1 lentelė

Nukleino rūgščių sudėtis