Cellen er den grunnleggende elementære enheten for alle levende ting, derfor er alle egenskapene til levende organismer iboende i den: en sterkt ordnet struktur, mottar energi fra utsiden og bruker den til å utføre arbeid og opprettholde orden, metabolisme, en aktiv respons til stimulering, vekst, utvikling, reproduksjon, duplisering og overføring av biologisk informasjon til etterkommere, regenerering (restaurering av skadede strukturer), tilpasning til miljøet.

På midten av 1800 -tallet opprettet den tyske forskeren T. Schwann en cellulær teori, hvis hovedbestemmelser vitnet om at alle vev og organer er sammensatt av celler; plante- og dyreceller ligner i grunnen hverandre, de oppstår alle på samme måte; aktiviteten til organismer er summen av den vitale aktiviteten til individuelle celler. Den store tyske forskeren R. Virchow hadde stor innflytelse på den videre utviklingen av celleteorien og generelt på cellens teori. Han samlet ikke bare alle de mange forskjellige fakta, men viste også overbevisende at celler er en konstant struktur og bare oppstår gjennom reproduksjon.

Celleteorien i sin moderne tolkning inkluderer følgende hovedbestemmelser: cellen er en universell elementær enhet av de levende; celler fra alle organismer er grunnleggende like i struktur, funksjon og kjemisk sammensetning; celler reproduserer bare ved å dele den opprinnelige cellen; flercellede organismer er komplekse cellesammensetninger som danner integrerte systemer.

Takket være moderne forskningsmetoder, to hovedtyper av celler: mer komplekst organiserte, sterkt differensierte eukaryote celler (planter, dyr og noen protozoer, alger, sopp og lav) og mindre komplekst organiserte prokaryote celler (blågrønne alger, actinomycetes, bakterier, spirocheter, mykoplasmer, rickettsiae, chlamydia).

I motsetning til en prokaryot celle har en eukaryot celle en kjerne avgrenset av en dobbel kjernemembran og et stort antall membranorganeller.

MERK FØLGENDE!

Cellen er den viktigste strukturelle og funksjonelle enheten til levende organismer, som utfører vekst, utvikling, metabolisme og energi, lagring, behandling og realisering av genetisk informasjon. Fra morfologiens synspunkt er en celle et komplekst system av biopolymerer, atskilt fra det ytre miljøet av en plasmamembran (plasmolemma) og som består av en kjerne og cytoplasma, der organeller og inneslutninger (granuler) befinner seg.

Hva slags celler er det?

Celler er forskjellige i form, struktur, kjemisk sammensetning og metabolisme.

Alle celler er homologe, dvs. har en rekke vanlige strukturelle trekk som ytelsen til grunnleggende funksjoner avhenger av. Cellene er preget av enhet i struktur, metabolisme (metabolisme) og kjemisk sammensetning.

Samtidig har forskjellige celler også spesifikke strukturer. Dette skyldes utførelsen av spesialfunksjoner av dem.

Cellestruktur

Ultramikroskopisk cellestruktur:

1 - cytolemma (plasmamembran); 2 - pinocytiske vesikler; 3 - sentrosom cellesenter (cytocenter); 4 - hyaloplasma; 5 - endoplasmatisk retikulum: a - membran i det granulære retikulum; b - ribosomer; 6 - tilkobling av det perinukleære rommet med hulrommene i det endoplasmatiske retikulum; 7 - kjerne; 8 - kjerneporer; 9 - ikke -kornet (glatt) endoplasmatisk retikulum; 10 - nucleolus; 11 - innvendige maskeapparater (Golgi -kompleks); 12 - sekretoriske vakuoler; 13 - mitokondrion; 14 - liposomer; 15 - tre påfølgende stadier av fagocytose; 16 - forbindelse av cellemembranen (cytolemma) med membranene i det endoplasmatiske retikulum.

Cellekjemi

Cellen inneholder mer enn 100 kjemiske elementer, fire av dem utgjør omtrent 98%av massen, disse er organogene: oksygen (65-75%), karbon (15-18%), hydrogen (8-10%) og nitrogen (1, 5-3,0%). Resten av elementene er delt inn i tre grupper: makronæringsstoffer - innholdet i kroppen overstiger 0,01%); mikroelementer (0,00001-0,01%) og ultramikroelementer (mindre enn 0,00001).

Makronæringsstoffer inkluderer svovel, fosfor, klor, kalium, natrium, magnesium, kalsium.

For mikroelementer er det jern, sink, kobber, jod, fluor, aluminium, kobber, mangan, kobolt, etc.

Ultramikroelementer - selen, vanadium, silisium, nikkel, litium, sølv og oppover. Til tross for deres svært lave innhold, spiller sporstoffer og ultrasporelementer en svært viktig rolle. De påvirker hovedsakelig stoffskiftet. Uten dem er den normale funksjonen til hver celle og organisme som helhet umulig.

Cellen består av uorganiske og organiske stoffer. Blant de uorganiske, den største mengden vann. Den relative mengden vann i buret er 70 til 80%. Vann er et universelt løsningsmiddel; alle biokjemiske reaksjoner i cellen finner sted i den. Med deltakelse av vann utføres varmeregulering. Stoffer som oppløses i vann (salter, baser, syrer, proteiner, karbohydrater, alkoholer, etc.) kalles hydrofile. Hydrofobe stoffer (fett og fettlignende) oppløses ikke i vann. Andre uorganiske stoffer (salter, syrer, baser, positive og negative ioner) varierer fra 1,0 til 1,5%.

Proteiner (10–20%), fett eller lipider (1–5%), karbohydrater (0,2–2,0%), nukleinsyrer (1-2%) dominerer blant organiske stoffer. Innholdet av stoffer med lav molekylvekt overstiger ikke 0,5%.

Et proteinmolekyl er en polymer som består av et stort antall gjentagende enheter av monomerer. Aminosyreproteinmonomerer (20 av dem) er forbundet med peptidbindinger og danner en polypeptidkjede (primær proteinstruktur). Det ruller inn i en spiral og danner i sin tur proteinets sekundære struktur. På grunn av en viss romlig orientering av polypeptidkjeden, oppstår en tertiær struktur av proteinet, som bestemmer spesifisiteten og biologiske aktiviteten til proteinmolekylet. Flere tertiære strukturer kombineres med hverandre for å danne en kvartær struktur.

Proteiner utfører viktige funksjoner. Enzymer - biologiske katalysatorer som øker frekvensen av kjemiske reaksjoner i cellen hundretusenvis av ganger, er proteiner. Proteiner, som er en del av alle mobilstrukturer, utfører en plastisk (bygnings) funksjon. Cellebevegelser utføres også av proteiner. De gir transport av stoffer inn i cellen, fra cellen og inne i cellen. Beskyttelsesfunksjonen til proteiner (antistoffer) er viktig. Proteiner er en av energikildene. Karbohydrater er klassifisert i monosakkarider og polysakkarider. Sistnevnte er bygget av monosakkarider, som i likhet med aminosyrer er monomerer. Blant monosakkaridene i cellen er de viktigste glukose, fruktose (inneholder seks karbonatomer) og pentose (fem karbonatomer). Pentoser er en del av nukleinsyrer. Monosakkarider er lett oppløselige i vann. Polysakkarider er dårlig løselig i vann (glykogen i dyreceller, stivelse og cellulose i planteceller. Karbohydrater er en energikilde, komplekse karbohydrater, kombinert med proteiner (glykoproteiner), fett (glykolipider), deltar i dannelsen av celleoverflater og celler interaksjoner.

Lipider inkluderer fett og fettlignende stoffer. Fettmolekyler er bygd av glyserol og fettsyrer. Fettlignende stoffer inkluderer kolesterol, noen hormoner, lecitin. Lipider, som er hovedkomponenten i cellemembraner, utfører derved en bygningsfunksjon. Lipider er de viktigste energikildene. Så hvis det med fullstendig oksidasjon av 1 g protein eller karbohydrater frigjøres 17,6 kJ energi, da med fullstendig oksidasjon av 1 g fett - 38,9 kJ. Lipider utfører termoregulering, beskytter organer (fettkapsler).

DNA og RNA

Nukleinsyrer er polymere molekyler dannet av nukleotidmonomerer. Nukleotidet består av en purin- eller pyrimidinbase, et sukker (pentose) og en fosforsyrerest. I alle celler er det to typer nukleinsyrer: deoksyribonulær (DNA) og ribonukleinsyre (RNA), som er forskjellige i sammensetningen av baser og sukker.

Romlig struktur av nukleinsyrer:

(ifølge B. Alberts et al., som endret) I - RNA; II - DNA; bånd - sukker -fosfat -ryggrad; A, C, G, T, U - nitrogenholdige baser, gitter mellom dem - hydrogenbindinger.

DNA -molekyl

Et DNA -molekyl består av to polynukleotidkjeder vridd rundt hverandre i form av en dobbel helix. De nitrogenholdige basene i begge kjeder er forbundet med komplementære hydrogenbindinger. Adenin kombineres kun med tymin og cytosin med guanin (A - T, G - C). DNA inneholder genetisk informasjon som bestemmer spesifisiteten til proteiner syntetisert av cellen, det vil si sekvensen av aminosyrer i polypeptidkjeden. DNA arver alle egenskapene til cellen. DNA finnes i kjernen og mitokondriene.

RNA -molekyl

Et RNA -molekyl dannes av en enkelt polynukleotidkjede. Det er tre typer RNA i celler. Informasjons- eller messenger -RNA -tRNA (fra den engelske messenger - "mediator"), som overfører informasjon om nukleotidsekvensen til DNA til ribosomer (se nedenfor). Transport RNA (tRNA) som transporterer aminosyrer til ribosomet. Ribosomalt RNA (rRNA), som er involvert i dannelsen av ribosomer. RNA finnes i kjernen, ribosomene, cytoplasma, mitokondrier, kloroplaster.

Nukleinsyresammensetning.

Celle

Fra synspunktet om begrepet levende systemer ifølge A. Lehninger.

En levende celle er et isotermisk system av organiske molekyler som er i stand til selvregulering og selvreproduksjon, og som utvinner energi og ressurser fra miljøet.

Et stort antall sekvensielle reaksjoner finner sted i cellen, hvis hastighet reguleres av cellen selv.

Cellen holder seg i en stasjonær dynamisk tilstand, langt fra likevekt med miljøet.

Celler fungerer i henhold til prinsippet om minimumsforbruk av komponenter og prosesser.

At. en celle er et elementært levende åpent system som er i stand til uavhengig eksistens, reproduksjon og utvikling. Det er en elementær strukturell og funksjonell enhet for alle levende organismer.

Kjemisk sammensetning av celler.

Av de 110 elementene i det periodiske systemet til Mendeleev, finnes 86 stadig til stede i menneskekroppen. 25 av dem er nødvendige for et normalt liv, og 18 av dem er absolutt nødvendige, og 7 er nyttige. I samsvar med prosentandelen i cellen, er kjemiske elementer delt inn i tre grupper:

Makronæringsstoffer Hovedelementene (organogener) er hydrogen, karbon, oksygen, nitrogen. Konsentrasjon: 98 - 99,9%. De er universelle komponenter i organiske celleforbindelser.

Sporelementer - natrium, magnesium, fosfor, svovel, klor, kalium, kalsium, jern. Konsentrasjonen er 0,1%.

Ultramikroelementer - bor, silisium, vanadium, mangan, kobolt, kobber, sink, molybden, selen, jod, brom, fluor. De påvirker stoffskiftet. Deres fravær er årsaken til sykdommer (sink - diabetes mellitus, jod - endemisk struma, jern - skadelig anemi, etc.).

Moderne medisin kjenner fakta om det negative samspillet mellom vitaminer og mineraler:

Sink reduserer absorpsjonen av kobber og konkurrerer om absorpsjon med jern og kalsium; (og sinkmangel forårsaker en svekkelse av immunsystemet, en rekke patologiske tilstander fra de endokrine kjertlene).

Kalsium og jern reduserer absorpsjonen av mangan;

Vitamin E er dårlig kombinert med jern, og vitamin C med B -vitaminer.

Positiv gjensidig påvirkning:

Vitamin E og selen, samt kalsium og vitamin K, virker synergistisk;

Vitamin D er nødvendig for opptak av kalsium;

Kobber fremmer absorpsjon og øker effektiviteten ved bruk av jern i kroppen.

Uorganiske komponenter i cellen.

Vann- den viktigste komponenten i cellen, det universelle spredningsmediet for levende materie. De aktive cellene til terrestriske organismer er 60 - 95% vann. I hvilende celler og vev (frø, sporer) er vannet 10 - 20%. Vann i cellen er i to former - fritt og bundet til cellulære kolloider. Fritt vann er et løsningsmiddel og spredningsmedium i det kolloidale protoplasmasystemet. Det er 95%. Bundet vann (4-5%) av alt cellevann danner skjøre hydrogen- og hydroksylbindinger med proteiner.

Vannegenskaper:

Vann er et naturlig løsningsmiddel for mineralioner og andre stoffer.

Vann er den spredte fasen av det kolloidale systemet av protoplasma.

Vann er et medium for reaksjonene ved cellemetabolisme, fordi fysiologiske prosesser forekommer i et utelukkende vannmiljø. Gir reaksjoner av hydrolyse, hydrering, hevelse.

Deltar i mange enzymatiske reaksjoner i cellen og dannes i prosessen med metabolisme.

Vann er en kilde til hydrogenioner under fotosyntesen i planter.

Biologisk betydning av vann:

De fleste biokjemiske reaksjoner finner bare sted i en vandig løsning, mange stoffer kommer inn og fjernes fra celler i en oppløst form. Dette kjennetegner vannets transportfunksjon.

Vann gir hydrolysereaksjoner - nedbrytning av proteiner, fett, karbohydrater under påvirkning av vann.

Takket være den høye fordampningsvarmen blir kroppen avkjølt. For eksempel svette hos mennesker eller transpirasjon i planter.

Vannets høye varmekapasitet og varmeledningsevne bidrar til en jevn fordeling av varme i cellen.

På grunn av vedheftskreftene (vann - jord) og kohesjonen (vann - vann) har vann egenskapen til kapillaritet.

Inkomprimerbarheten til vann bestemmer den stressede tilstanden til celleveggene (turgor), det hydrostatiske skjelettet i rundorm.

Celle- en elementær enhet av liv på jorden. Den har alle egenskapene til en levende organisme: den vokser, formerer seg, utveksler stoffer og energi med omgivelsene og reagerer på ytre stimuli. Begynnelsen på biologisk evolusjon er forbundet med fremveksten av cellulære livsformer på jorden. Enscellede organismer er celler som eksisterer atskilt fra hverandre. Kroppen til alle flercellede organismer - dyr og planter - er bygget av mer eller mindre celler, som er en slags byggesteiner som utgjør en kompleks organisme. Uansett om en celle er et integrert levende system - en egen organisme eller bare en del av den, er den utstyrt med et sett funksjoner og egenskaper som er felles for alle celler.

Cellekjemi

Omtrent 60 elementer i det periodiske systemet til Mendeleev, funnet i livløs natur, ble funnet i cellene. Dette er et av bevisene på det felles for en levende og livløs natur. I levende organismer, den vanligste hydrogen, oksygen, karbon og nitrogen, som utgjør omtrent 98% av cellemassen. Dette skyldes særegenhetene til de kjemiske egenskapene til hydrogen, oksygen, karbon og nitrogen, som et resultat av at de viste seg å være mest egnet for dannelse av molekyler som utfører biologiske funksjoner. Disse fire elementene er i stand til å danne veldig sterke kovalente bindinger gjennom sammenkobling av elektroner som tilhører to atomer. Kovalent bundne karbonatomer kan danne rammene for utallige forskjellige organiske molekyler. Siden karbonatomer lett danner kovalente bindinger med oksygen, hydrogen, nitrogen og også med svovel, oppnår organiske molekyler eksepsjonell kompleksitet og strukturelt mangfold.

I tillegg til de fire hovedelementene inneholder cellen i merkbare mengder (10. og 100. brøkdel av en prosent) jern, kalium, natrium, kalsium, magnesium, klor, fosfor og svovel... Alle andre elementer ( sink, kobber, jod, fluor, kobolt, mangan og andre) er i cellen i svært små mengder og kalles derfor sporstoffer.

Kjemiske elementer er en del av uorganiske og organiske forbindelser. Uorganiske forbindelser inkluderer vann, mineralsalter, karbondioksid, syrer og baser. Organiske forbindelser er proteiner, nukleinsyrer, karbohydrater, fett(lipider) og lipoider.

Noen proteiner inneholder svovel... En integrert del av nukleinsyrer er fosfor... Hemoglobinmolekylet inkluderer jern, magnesium deltar i konstruksjonen av et molekyl klorofyll... Sporelementer, til tross for det ekstremt lave innholdet i levende organismer, spiller en viktig rolle i vitale prosesser. Jod en del av skjoldbruskkjertelhormonet - tyroksin, kobolt- i sammensetningen av vitamin B 12 inneholder hormonet i holmen delen av bukspyttkjertelen - insulin - sink... I noen fisk tar kobber plassen til jern i de oksygenbærende pigmentmolekylene.

Uorganiske stoffer

Vann

H20 er den vanligste forbindelsen i levende organismer. Innholdet i forskjellige celler varierer ganske mye: fra 10% i tannemaljen til 98% i kroppen til en manet, men i gjennomsnitt er det omtrent 80% av kroppsvekten. Vannets ekstremt viktige rolle for å sikre viktige prosesser skyldes dets fysisk -kjemiske egenskaper. Molekylenes polaritet og evnen til å danne hydrogenbindinger gjør vann til et godt løsningsmiddel for et stort antall stoffer. De fleste av de kjemiske reaksjonene som finner sted i cellen kan bare finne sted i vandig løsning. Vann er også involvert i mange kjemiske transformasjoner.

Det totale antallet hydrogenbindinger mellom vannmolekyler varierer med t °. På t ° smeltende is ødelegger omtrent 15% av hydrogenbindinger, ved t ° 40 ° C - halvparten. Når man går i gassform blir alle hydrogenbindinger ødelagt. Dette forklarer den høye spesifikke varmekapasiteten til vann. Når temperaturen i det ytre miljøet endres, absorberer eller frigjør vann varme på grunn av brudd eller ny dannelse av hydrogenbindinger. På denne måten er svingninger i temperaturen inne i cellen mindre enn i miljøet. Den høye fordampningsvarmen ligger til grunn for den effektive varmeoverføringsmekanismen hos planter og dyr.

Vann som løsningsmiddel deltar i fenomenene osmose, som spiller en viktig rolle i kroppens celles vitale aktivitet. Osmose er penetrering av løsningsmiddelmolekyler gjennom en semipermeabel membran i en løsning av et stoff. Halvgjennomtrengelige membraner er de som lar løsningsmiddelmolekyler passere gjennom, men ikke lar molekyler (eller ioner) av et oppløst stoff passere gjennom. Følgelig er osmose en enveis diffusjon av vannmolekyler i retning av en løsning.

Mineralsalter

De fleste av de uorganiske in-in cellene er i form av salter i en dissosiert eller fast tilstand. Konsentrasjonen av kationer og anioner i cellen og i omgivelsene er ikke den samme. Cellen inneholder ganske mye K og mye Na. I det ekstracellulære miljøet, for eksempel i blodplasma, i sjøvann, tvert imot er det mye natrium og lite kalium. Cellens irritabilitet avhenger av forholdet mellom konsentrasjonene av Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ ioner. I vevet til flercellede dyr er K en del av et flercellet stoff som sikrer kohesjonen av celler og deres ordnede arrangement. Det osmotiske trykket i cellen og dens buffer -egenskaper er i stor grad avhengig av konsentrasjonen av salter. Buffering er en celles evne til å opprettholde en lett alkalisk reaksjon av innholdet på et konstant nivå. Bufferen inne i cellen tilveiebringes hovedsakelig av ionene H 2 PO 4 og HPO 4 2-. I ekstracellulære væsker og blod spiller H 2 CO 3 og HCO 3 rollen som en buffer. Anioner binder H -ioner og hydroksydioner (OH -), på grunn av hvilken reaksjonen inne i cellen til ekstracellulære væsker praktisk talt ikke endres. Uoppløselige mineralsalter (for eksempel kalsiumfosfat) gir styrke til beinvevet til virveldyr og bløtdyrskjell.

Celleorganisk materiale

Protein

Blant organiske stoffer i cellen er proteiner på førsteplass både når det gjelder mengde (10 - 12% av cellens totale masse) og i verdi. Proteiner er polymerer med høy molekylvekt (med en molekylvekt på 6000 til 1 million og over), hvis monomerer er aminosyrer. Levende organismer bruker 20 aminosyrer, selv om det er mange flere. Enhver aminosyre inneholder en aminogruppe (-NH 2), som har grunnleggende egenskaper, og en karboksylgruppe (-COOH), som har sure egenskaper. To aminosyrer kombineres til ett molekyl ved å etablere en HN-CO-binding med frigjøring av et vannmolekyl. Bindingen mellom aminogruppen til en aminosyre og karboksylen til en annen kalles en peptidbinding. Proteiner er polypeptider som inneholder titalls eller hundrevis av aminosyrer. Molekyler av forskjellige proteiner skiller seg fra hverandre i molekylvekt, antall, sammensetning av aminosyrer og sekvensen av deres arrangement i polypeptidkjeden. Derfor er det klart at proteiner er svært forskjellige, antallet i alle typer levende organismer er estimert til 10 10 - 10 12.

En kjede av aminosyreledd forbundet med kovalente peptidbindinger i en bestemt sekvens kalles den primære strukturen til et protein. I celler er proteiner i form av spiralformede fibre eller kuler (kuler). Dette skyldes det faktum at i et naturlig protein legges polypeptidkjeden på en strengt definert måte, avhengig av den kjemiske strukturen til dens bestanddeler av aminosyrer.

I utgangspunktet spoler polypeptidkjeden. Attraksjon oppstår mellom atomer i nabosløkker og hydrogenbindinger dannes, spesielt mellom NH- og CO-gruppene som ligger på tilstøtende sløyfer. En kjede av aminosyrer, vridd i en spiral, danner proteinets sekundære struktur. Som et resultat av ytterligere folding av spiralen, oppstår en konfigurasjon som er spesifikk for hvert protein, kalt den tertiære strukturen. Den tertiære strukturen skyldes virkningen av kohesjonskrefter mellom hydrofobe radikaler som finnes i noen aminosyrer og kovalente bindinger mellom SH-gruppene til aminosyren cystein (S-S-bindinger). Antallet aminosyrer av hydrofobe radikaler og cystein, samt rekkefølgen av arrangementet i polypeptidkjeden, er spesifikt for hvert protein. Følgelig bestemmes egenskapene til tertiærstrukturen til et protein av dets primære struktur. Protein utviser biologisk aktivitet bare i form av en tertiær struktur. Derfor kan erstatning av enda en aminosyre i polypeptidkjeden føre til en endring i konfigurasjonen av proteinet og til en reduksjon eller tap av dets biologiske aktivitet.

I noen tilfeller kombineres proteinmolekyler med hverandre og kan bare utføre sin funksjon i form av komplekser. Således er hemoglobin et kompleks av fire molekyler, og bare i denne formen er det i stand til å feste og transportere oksygen. Lignende aggregater representerer den kvartære strukturen til et protein. Ved sammensetningen er proteiner delt inn i to hovedklasser - enkle og komplekse. Enkle proteiner består bare av aminosyrer nukleinsyrer (nukleotider), lipider (lipoproteiner), Me (metalloproteiner), P (fosfoproteiner).

Funksjonene til proteiner i cellen er ekstremt mangfoldige. En av de viktigste er bygningsfunksjonen: proteiner er involvert i dannelsen av alle cellemembraner og celleorganeller, så vel som intracellulære strukturer. Den enzymatiske (katalytiske) rollen til proteiner er ekstremt viktig. Enzymer akselererer kjemiske reaksjoner i cellen med 10 ki og 100 ikke en million ganger. Motorfunksjonen leveres av spesielle kontraktile proteiner. Disse proteinene er involvert i alle typer bevegelser som celler og organismer er i stand til: blinking av cilia og slag av flagella i protozoer, muskelsammentrekning hos dyr, bevegelse av blader i planter, etc. Transportfunksjonen til proteiner er å feste kjemiske elementer (for eksempel fester hemoglobin O) eller biologisk aktive stoffer (hormoner) og overfører dem til vev og organer i kroppen. Beskyttelsesfunksjonen uttrykkes i form av produksjon av spesielle proteiner som kalles antistoffer som respons på inntrengning av fremmede proteiner eller celler i kroppen. Antistoffer binder og nøytraliserer fremmede stoffer. Proteiner spiller en viktig rolle som energikilder. Med fullstendig klyving, 1g. proteiner frigjøres 17,6 kJ (~ 4,2 kcal).

Karbohydrater

Karbohydrater eller sakkarider - organiske stoffer med den generelle formelen (CH20) n. De fleste karbohydrater har dobbelt så mange H -atomer som vannmolekyler. Derfor ble disse stoffene kalt karbohydrater. I en levende celle finnes karbohydrater i mengder som ikke overstiger 1-2, noen ganger 5% (i leveren, i musklene). Planteceller er rikest på karbohydrater, hvor innholdet i noen tilfeller når 90% av tørrstoffmassen (frø, potetknoller, etc.).

Karbohydrater er enkle og komplekse. Enkle karbohydrater kalles monosakkarider. Avhengig av antall karbohydratatomer i molekylet, kalles monosakkarider trioser, tetroser, pentoser eller heksoser. Av de seks karbonmonosakkaridene - heksose - er de viktigste glukose, fruktose og galaktose. Glukose finnes i blodet (0,1-0,12%). Pentoser av ribose og deoksyribose er en del av nukleinsyrer og ATP. Hvis to monosakkarider kombineres i ett molekyl, kalles en slik forbindelse et disakkarid. Spiselig sukker, hentet fra stokk eller sukkerroer, består av ett glukosemolekyl og ett fruktosemolekyl, melkesukker består av glukose og galaktose.

Komplekse karbohydrater, dannet av mange monosakkarider, kalles polysakkarider. Monomeren av slike polysakkarider som stivelse, glykogen, cellulose er glukose. Karbohydrater utfører to hovedfunksjoner: konstruksjon og energi. Cellulose danner veggene i planteceller. Det komplekse polysakkarid -kitinet fungerer som den viktigste strukturelle komponenten i det ytre skjelettet til leddyr. Kitin utfører også bygningsfunksjonen i sopp. Karbohydrater spiller rollen som den viktigste energikilden i cellen. Ved oksidasjon av 1 g karbohydrater frigjøres 17,6 kJ (~ 4,2 kcal). Stivelse i planter og glykogen i dyr deponeres i celler og fungerer som en energireserve.

Nukleinsyrer

Viktigheten av nukleinsyrer i cellen er veldig høy. Det særegne ved deres kjemiske struktur gir muligheten til å lagre, overføre og overføre informasjon om strukturen til proteinmolekyler, som syntetiseres i hvert vev på et bestemt stadium av individuell utvikling, ved arv til datterceller. Siden de fleste egenskapene og egenskapene til celler er bestemt av proteiner, er det klart at stabiliteten til nukleinsyrer er den viktigste betingelsen for normal funksjon av celler og hele organismer. Eventuelle endringer i cellestrukturen eller aktiviteten til fysiologiske prosesser i dem, og påvirker dermed vital aktivitet. Studiet av strukturen til nukleinsyrer er ekstremt viktig for å forstå arv av egenskaper hos organismer og funksjonsmønstre for både individuelle celler og cellesystemer - vev og organer.

Det er to typer nukleinsyrer - DNA og RNA. DNA er en polymer som består av to nukleotid spiraler, innelukket på en slik måte at det dannes en dobbel helix. Monomerer av DNA -molekyler er nukleotider som består av en nitrogenbasert base (adenin, tymin, guanin eller cytosin), et karbohydrat (deoksyribose) og en fosforsyrerest. De nitrogenholdige basene i DNA-molekylet er forbundet med et ulikt antall H-bindinger og er ordnet i par: adenin (A) er alltid mot tymin (T), guanin (G) mot cytosin (C).

Nukleotider er knyttet til hverandre ikke tilfeldig, men selektivt. Evnen til selektivt å interagere adenin med tymin og guanin med cytosin kalles komplementaritet. Den komplementære interaksjonen mellom visse nukleotider forklares av særegenhetene ved det romlige arrangementet av atomer i deres molekyler, som gjør at de kan nærme seg hverandre og danne H-bindinger. I polynukleotidkjeden er tilstøtende nukleotider koblet gjennom sukker (deoksyribose) og en fosforsyrerest. RNA, i likhet med DNA, er en polymer, hvis monomerer er nukleotider. De nitrogenholdige basene til de tre nukleotidene er de samme som de som utgjør DNA (A, G, C); den fjerde - uracil (U) - er tilstede i RNA -molekylet i stedet for tymin. RNA -nukleotider skiller seg fra DNA -nukleotider og i strukturen til karbohydratets bestanddel (ribose i stedet for disoksyribose).

I RNA -kjeden er nukleotider knyttet ved dannelsen av kovalente bindinger mellom ribosen til ett nukleotid og fosforsyreresiduet til et annet. To strandede RNA er forskjellige i struktur. To-strengede RNA er foresatte for genetisk informasjon i en rekke virus, dvs. de utfører funksjonene til kromosomer. Enkeltstrengede RNA-er utfører overføring av informasjon om strukturen til proteiner fra kromosomet til stedet for deres syntese og er involvert i syntesen av proteiner.

Det finnes flere typer enkeltstrenget RNA. Navnene deres skyldes funksjonen som utføres eller plasseringen i cellen. Det meste av RNA i cytoplasma (opptil 80-90%) er ribosomalt RNA (rRNA) som finnes i ribosomer. RRNA -molekyler er relativt små og består av gjennomsnittlig 10 nukleotider. En annen type RNA (mRNA) som bærer informasjon om sekvensen av aminosyrer i proteiner som skal syntetiseres til ribosomene. Størrelsen på disse RNA -ene avhenger av lengden på DNA -segmentet der de ble syntetisert. Transport -RNA har flere funksjoner. De leverer aminosyrer til proteinsyntesestedet, "gjenkjenner" (etter komplementaritetsprinsippet) tripletten og RNA som tilsvarer den overførte aminosyren, og utfører den nøyaktige orienteringen av aminosyren på ribosomet.

Fett og lipider

Fett er forbindelser av høymolekylære fettsyrer og glyserol trihydric alkohol. Fett oppløses ikke i vann - de er hydrofobe. Cellen inneholder alltid andre komplekse hydrofobe fettlignende stoffer som kalles lipoider. En av hovedfunksjonene til fett er energi. Under spaltningen av 1 g fett til CO 2 og H20 frigjøres en stor mengde energi - 38,9 kJ (~ 9,3 kcal). Fettinnholdet i cellen varierer fra 5-15% av tørrstoffvekten. I celler i levende vev øker mengden fett til 90%. Hovedfunksjonen til fett i dyre- (og delvis - plante) verden er lagring.

Med fullstendig oksidasjon av 1 g fett (til karbondioksid og vann) frigjøres omtrent 9 kcal energi. (1 kcal = 1000 cal; calorie (cal, cal) er en ikke-systemisk enhet for arbeid og energi, lik mengden varme som kreves for å varme 1 ml vann per 1 ° C ved et standard atmosfæretrykk på 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ) ... Under oksidasjon (i kroppen) frigjøres 1 g proteiner eller karbohydrater bare ca. 4 kcal / g. I et stort utvalg av vannlevende organismer - fra encellede diatomer til gigantiske haier - flyter fett, noe som reduserer gjennomsnittlig kroppstetthet. Tettheten av animalsk fett er omtrent 0,91-0,95 g / cm³. Beintettheten til virveldyr er nær 1,7-1,8 g / cm³, og gjennomsnittlig tetthet for de fleste andre vev er nær 1 g / cm³. Det er klart at det trengs mye fett for å "balansere" et tungt skjelett.

Fett og lipider utfører også en bygningsfunksjon: de er en del av cellemembraner. På grunn av sin dårlige varmeledningsevne er fett i stand til å beskytte. Hos noen dyr (sel, hval) blir det avsatt i det subkutane fettvevet og danner et lag opp til 1 m tykt. Dannelsen av noen lipoider går før syntesen av en rekke hormoner. Følgelig har disse stoffene også funksjonen til å regulere metabolske prosesser.

Cellens biologi er generelt kjent for hver av skolens læreplaner. Vi inviterer deg til å huske det du en gang lærte, samt oppdage noe nytt om henne. Navnet "bur" ble foreslått allerede i 1665 av engelskmannen R. Hooke. Det var imidlertid først på 1800 -tallet at det begynte å bli studert systematisk. Forskere var blant annet interessert og cellens rolle i kroppen. De kan være i sammensetningen av mange forskjellige organer og organismer (egg, bakterier, nerver, erytrocytter) eller være uavhengige organismer (protozoer). Til tross for alt mangfoldet, er det mye til felles i funksjonene og strukturen.

Cellefunksjoner

De er alle forskjellige i form og ofte i funksjon. Celler i vev og organer i en organisme kan variere ganske sterkt. Imidlertid skiller cellebiologi funksjoner som er iboende i alle deres varianter. Det er her proteinsyntese alltid finner sted. Denne prosessen kontrolleres. En celle som ikke syntetiserer proteiner er i hovedsak død. En levende celle er en hvis komponenter stadig endres. Imidlertid forblir hovedklassene av stoffer uendret.

Alle prosesser i cellen utføres ved hjelp av energi. Dette er ernæring, respirasjon, reproduksjon, metabolisme. Derfor er en levende celle preget av det faktum at energiutveksling skjer i den hele tiden. Hver av dem har en felles viktigste egenskap - evnen til å lagre energi og bruke den. Andre funksjoner inkluderer splittelse og irritabilitet.

Alle levende celler kan reagere på kjemiske eller fysiske endringer i miljøet. Denne egenskapen kalles irritabilitet eller irritabilitet. I celler, når de eksiteres, endres forfallshastigheten for stoffer og biosyntese, temperatur og oksygenforbruk. I denne tilstanden utfører de funksjonene som er iboende for dem.

Cellestruktur

Strukturen er ganske kompleks, selv om den regnes som den enkleste formen for liv i en slik vitenskap som biologi. Cellene er lokalisert i det intercellulære stoffet. Det gir dem pust, ernæring og mekanisk styrke. Kjernen og cytoplasma er de viktigste byggesteinene i hver celle. Hver av dem er dekket med en membran, hvis byggeelement er et molekyl. Biologi har slått fast at membranen består av mange molekyler. De er ordnet i flere lag. På grunn av membranen trenger stoffene selektivt inn. I cytoplasma er organeller - de minste strukturene. Dette er det endoplasmatiske retikulum, mitokondrier, ribosomer, cellesenter, Golgi -kompleks, lysosomer. Du vil få en bedre forståelse av hvordan celler ser ut ved å studere bildene som presenteres i denne artikkelen.

Membran

Endoplasmatisk retikulum

Denne organoiden ble navngitt slik fordi den ligger i den sentrale delen av cytoplasma (fra gresk er ordet "endon" oversatt som "innsiden"). EPS er et veldig forgrenet system av vesikler, tubuli, tubuli i forskjellige former og størrelser. De er avgrenset fra membraner.

Det er to typer EPS. Den første er granulær, som består av sisterner og tubuli, hvis overflate er prikket med granulat (korn). Den andre typen EPS er agranular, det vil si glatt. Granas er ribosomer. Det er nysgjerrig at hovedsakelig granulær EPS observeres i cellene i dyreembryoer, mens det i voksne former vanligvis er agranulært. Som du vet er ribosomer stedet for proteinsyntese i cytoplasma. Basert på dette kan det antas at granulær EPS hovedsakelig forekommer i celler der aktiv proteinsyntese forekommer. Det agranulære nettverket antas å være hovedsakelig representert i de cellene der aktiv syntese av lipider, det vil si fett og forskjellige fettlignende stoffer, finner sted.

Begge typer EPS deltar ikke bare i syntesen av organiske stoffer. Her akkumuleres disse stoffene og transporteres også til de nødvendige stedene. EPS regulerer også metabolismen som skjer mellom miljøet og cellen.

Ribosomer

Mitokondrier

Energiorganeller inkluderer mitokondrier (bildet ovenfor) og kloroplaster. Mitokondrier er en slags energistasjoner i hver celle. Det er i dem energien utvinnes fra næringsstoffer. Mitokondrier er forskjellige i form, men oftest er de granulater eller filamenter. Antall og størrelse er ikke konstant. Det avhenger av hva som er den funksjonelle aktiviteten til en bestemt celle.

Hvis du ser på et elektronmikrograf, kan du se at mitokondrier har to membraner: en indre og en ytre. Den indre danner utvekster (cristae) dekket med enzymer. På grunn av tilstedeværelsen av cristae øker den totale mitokondrielle overflaten. Dette er viktig for at enzymers aktivitet skal fortsette aktivt.

I mitokondrier har forskere funnet spesifikke ribosomer og DNA. Dette gjør at disse organellene kan formere seg uavhengig under celledeling.

Kloroplaster

Når det gjelder kloroplaster, er det i form en skive eller en kule med et dobbelt skall (indre og ytre). Inne i denne organoiden er det også ribosomer, DNA og grana - spesielle membranformasjoner knyttet både til den indre membranen og seg imellom. Klorofyll finnes nøyaktig i granmembraner. Takket være det omdannes energien fra sollys til kjemisk energi adenosintrifosfat (ATP). I kloroplaster brukes det til syntese av karbohydrater (dannet av vann og karbondioksid).

Enig, informasjonen ovenfor må du vite ikke bare for å bestå testen i biologi. Cellen er byggematerialet som kroppen vår er laget av. Og all levende natur er en kompleks samling av celler. Som du kan se, er det mange komponenter som skiller seg ut i dem. Ved første øyekast kan det virke som om det ikke er lett å studere strukturen til en celle. Men hvis du ser på det, er dette emnet ikke så vanskelig. Du må vite det for å bli godt bevandret i en slik vitenskap som biologi. Sammensetningen av cellen er et av dens grunnleggende temaer.

Som alle levende ting består menneskekroppen av celler. På grunn av kroppens cellestruktur er vekst, reproduksjon, restaurering av skadede organer og vev og andre former for aktivitet mulig. Formen og størrelsen på cellene er forskjellige og avhenger av funksjonen de utfører.

I hver celle skilles to hoveddeler - cytoplasma og kjerne, cytoplasma inneholder igjen organeller - de minste cellestrukturer som gir dens vitale aktivitet (mitokondrier, ribosomer, cellesenter, etc.). I kjernen, før celledeling, dannes spesielle trådlignende kropper - kromosomer. Utsiden av cellen er dekket med en membran som skiller en celle fra en annen. Plassen mellom cellene er fylt med flytende intercellulær substans. Hovedfunksjonen til membranen er at den sikrer selektiv inntreden av forskjellige stoffer i cellen og fjerning av metabolske produkter fra den.

Cellene i menneskekroppen består av en rekke uorganiske (vann, mineralsalter) og organiske stoffer (karbohydrater, fett, proteiner og nukleinsyrer).

Karbohydrater består av karbon, hydrogen og oksygen; mange av dem er lett oppløselige i vann og er de viktigste energikildene for implementering av vitale prosesser.

Fett dannes av de samme kjemiske elementene som karbohydrater; de er uløselige i vann. Fett er en del av cellemembraner og fungerer også som en viktig energikilde i kroppen.

Proteiner er de viktigste byggesteinene i celler. Strukturen til proteiner er kompleks: et proteinmolekyl er stort og er en kjede som består av titalls og hundrevis av enklere forbindelser - aminosyrer. Mange proteiner fungerer som enzymer som fremskynder forløpet av biokjemiske prosesser i cellen.

Nukleinsyrer produsert i cellekjernen består av karbon, oksygen, hydrogen og fosfor. Det er to typer nukleinsyrer:

1) deoksyribonukleinsyre (DNA) er lokalisert i kromosomer og bestemmer sammensetningen av celleproteiner og overføring av arvelige egenskaper og egenskaper fra foreldre til avkom;

2) ribonukleinsyre (RNA) - assosiert med dannelsen av proteiner som er karakteristiske for denne cellen.

FYSIOLOGI AV CELLEN

En levende celle har en rekke egenskaper: evnen til å metabolisere og reprodusere, irritabilitet, vekst og mobilitet, på grunnlag av hvilke funksjonene til hele organismen utføres.

Cytoplasma og cellekjerne består av stoffer som kommer inn i kroppen gjennom fordøyelsessystemet. I fordøyelsesprosessen skjer kjemisk nedbrytning av komplekse organiske stoffer med dannelse av enklere forbindelser, som bringes til cellen med blodet. Energien som frigjøres under kjemisk nedbrytning brukes til å opprettholde cellens vitale aktivitet. I prosessen med biosyntese blir enkle stoffer som kommer inn i cellen behandlet i den til komplekse organiske forbindelser. Avfallsprodukter - karbondioksid, vann og andre forbindelser - blodet transporteres ut av cellen til nyrene, lungene og huden, som slipper dem ut i det ytre miljøet. Som et resultat av en slik metabolisme fornyes sammensetningen av celler stadig: noen stoffer dannes i dem, andre ødelegges.

Cellen, som en elementær enhet i et levende system, har irritabilitet, det vil si evnen til å reagere på ytre og indre påvirkninger.

De fleste celler i menneskekroppen multipliserer med indirekte divisjon. Før deling fullføres hvert kromosom av stoffene i kjernen og blir dobbelt.

Den indirekte fisjonprosessen består av flere faser.

1. Økning av kjernen i volum; separasjon av kromosomer av hvert par fra hverandre og deres spredning gjennom cellen; dannelse fra cellesenteret i delingsspindelen.

2. Justering av kromosomer mot hverandre i celleekvatorens plan og festing av spindeltrådene til dem.

3. Divergens av parede kromosomer fra midten til de motsatte polene i cellen.

4. Dannelsen av to kjerner fra de separerte kromosomene, fremveksten av en innsnevring og deretter et septum på cellelegemet.

Som et resultat av en slik deling er det sikret en nøyaktig fordeling av kromosomer - bærere av arvelige egenskaper og organismenes egenskaper - mellom de to dattercellene.

Celler kan vokse ved å øke i volum, og noen har evnen til å bevege seg.