ქიმიკატების ფუნქციები უჯრედულ ცხრილში. უჯრედის ქიმიური შემადგენლობა. წყლისა და არაორგანული ნივთიერებების როლი უჯრედების სიცოცხლეში

უჯრედი არის ცოცხალი არსების ელემენტარული ერთეული, რომელსაც გააჩნია ორგანიზმის ყველა მახასიათებელი: გამრავლების, ზრდის, ნივთიერებების და ენერგიის მეტაბოლიზმის უნარი. გარემო, გაღიზიანებადობა, მუდმივი ქიმიური გამოფიტვა.
მაკროელემენტები არის ელემენტები, რომელთა რაოდენობა უჯრედში შეადგენს სხეულის წონის 0,001%-მდე. მაგალითებია ჟანგბადი, ნახშირბადი, აზოტი, ფოსფორი, წყალბადი, გოგირდი, რკინა, ნატრიუმი, კალციუმი და ა.შ.
მიკროელემენტები არის ელემენტები, რომელთა რაოდენობა უჯრედში მერყეობს სხეულის წონის 0,001%-დან 0,000001%-მდე. მაგალითებია ბორი, სპილენძი, კობალტი, თუთია, იოდი და ა.შ.
ულტრამიკროელემენტები არის ელემენტები, რომელთა შემცველობა უჯრედში არ აღემატება სხეულის წონის 0,000001%-ს. მაგალითებია ოქრო, ვერცხლისწყალი, ცეზიუმი, სელენი და ა.შ.

2. შეადგინეთ „უჯრედული ნივთიერებების“ დიაგრამა.

3. რას ამბობს? მეცნიერული ფაქტიმსგავსება ცოცხალი და არაცოცხალი ბუნების ელემენტარულ ქიმიურ შემადგენლობას შორის?
ეს მიუთითებს ცოცხალი და უსულო ბუნების საერთოობაზე.

არაორგანული ნივთიერებები. წყლის როლი და მინერალებიუჯრედის ცხოვრებაში.
1. მიეცით ცნებების განმარტებები.
არაორგანული ნივთიერებებია წყალი, მინერალური მარილებიმჟავები, ანიონები და კათიონები, რომლებიც გვხვდება როგორც ცოცხალ, ისე არაცოცხალ ორგანიზმებში.
წყალი ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებულია არაორგანული ნივთიერებებიბუნებაში, რომლის მოლეკულა შედგება ორი წყალბადის ატომისა და ერთი ჟანგბადის ატომისგან.

2. დახაზეთ „წყლის სტრუქტურის“ დიაგრამა.

3. რა სტრუქტურულ თავისებურებებს აძლევს მას წყლის მოლეკულები უნიკალური თვისებები, რომლის გარეშეც ცხოვრება შეუძლებელია?
წყლის მოლეკულის სტრუქტურას ქმნის ორი წყალბადის ატომები და ერთი ჟანგბადის ატომი, რომლებიც ქმნიან დიპოლს, ანუ წყალს აქვს ორი პოლარობა „+“ და „-“. დაითხოვოს ქიმიკატები. გარდა ამისა, წყლის დიპოლები ერთმანეთთან წყალბადის ბმებით არის დაკავშირებული, რაც უზრუნველყოფს მის უნარს იყოს აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში, ასევე დაშალოს ან არ დაითხოვოს სხვადასხვა ნივთიერებები.

4. შეავსეთ ცხრილი „წყლისა და მინერალების როლი უჯრედში“.

5. რას ნიშნავს ფარდობითი მუდმივობა? შიდა გარემოუჯრედები მისი სიცოცხლის პროცესების უზრუნველსაყოფად?
უჯრედის შიდა გარემოს მუდმივობას ჰომეოსტაზი ეწოდება. ჰომეოსტაზის დარღვევა იწვევს უჯრედების დაზიანებას ან სიკვდილს, პლასტიკური გაცვლას და ენერგეტიკული მეტაბოლიზმი, ეს არის ნივთიერებათა ცვლის ორი კომპონენტი და ამ პროცესის დარღვევა იწვევს მთელი ორგანიზმის დაზიანებას ან სიკვდილს.

6. რა არის მიზანი ბუფერული სისტემებიცოცხალი ორგანიზმები და როგორია მათი ფუნქციონირების პრინციპი?
ბუფერული სისტემები ინარჩუნებენ გარემოს გარკვეულ pH მნიშვნელობას (მჟავიანობის მაჩვენებელი). ბიოლოგიური სითხეები. მოქმედების პრინციპია ის, რომ გარემოს pH დამოკიდებულია ამ გარემოში პროტონების კონცენტრაციაზე (H+). ბუფერულ სისტემას შეუძლია პროტონების შთანთქმა ან დონაცია, რაც დამოკიდებულია გარემოში მათი გარედან შეღწევის ან, პირიქით, გარემოდან მოცილების მიხედვით, ხოლო pH არ შეიცვლება. ბუფერული სისტემების არსებობა აუცილებელია ცოცხალ ორგანიზმში, რადგან გარემო პირობების ცვლილების გამო, pH შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს და ფერმენტების უმეტესობა მუშაობს მხოლოდ გარკვეული pH მნიშვნელობით.
ბუფერული სისტემების მაგალითები:
კარბონატ-ჰიდროკარბონატი (Na2СО3 და NaHCO3 ნარევი)
ფოსფატი (K2HPO4 და KH2PO4-ის ნარევი).

ორგანული ნივთიერებები. ნახშირწყლების, ლიპიდების და ცილების როლი უჯრედების სიცოცხლეში.
1. მიეცით ცნებების განმარტებები.
ორგანული ნივთიერებები არის ნივთიერებები, რომლებიც აუცილებლად შეიცავს ნახშირბადს; ისინი ცოცხალი ორგანიზმების ნაწილია და მხოლოდ მათი მონაწილეობით ყალიბდებიან.
ცილები არის მაღალი მოლეკულური წონის ორგანული ნივთიერებები, რომლებიც შედგება ალფა ამინომჟავებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია ჯაჭვში პეპტიდური კავშირით.
ლიპიდები არის ბუნებრივი ორგანული ნაერთების დიდი ჯგუფი, მათ შორის ცხიმები და ცხიმის მსგავსი ნივთიერებები. მარტივი ლიპიდური მოლეკულები შედგება ალკოჰოლისგან და ცხიმოვანი მჟავებიკომპლექსი - ალკოჰოლის, მაღალმოლეკულური ცხიმოვანი მჟავებისა და სხვა კომპონენტებისგან.
ნახშირწყლები არის ორგანული ნივთიერებები, რომლებიც შეიცავს კარბონილის და რამდენიმე ჰიდროქსილის ჯგუფს და სხვაგვარად უწოდებენ შაქარს.

2. შეავსეთ ცხრილი გამოტოვებული ინფორმაციით „უჯრედის ორგანული ნივთიერებების სტრუქტურა და ფუნქციები“.

3. რა იგულისხმება ცილის დენატურაციაში?
ცილის დენატურაცია არის ცილის ბუნებრივი სტრუქტურის დაკარგვა.

ნუკლეინის მჟავები, ATP და უჯრედის სხვა ორგანული ნაერთები.
1. მიეცით ცნებების განმარტებები.
ნუკლეინის მჟავები არის ბიოპოლიმერები, რომლებიც შედგება მონომერებისგან - ნუკლეოტიდებისგან.
ATP არის ნაერთი, რომელიც შედგება აზოტის ბაზის ადენინის, ნახშირწყლების რიბოზის და სამი ფოსფორის მჟავის ნარჩენებისგან.
ნუკლეოტიდი არის ნუკლეინის მჟავის მონომერი, რომელიც შედგება ფოსფატის ჯგუფის, ხუთნახშირბადოვანი შაქრისგან (პენტოზა) და აზოტოვანი ფუძისგან.
მაკროერგიული ბმა არის კავშირი ATP-ში ფოსფორის მჟავას ნარჩენებს შორის.
კომპლემენტარულობა არის ნუკლეოტიდების სივრცითი ურთიერთშესაბამისობა.

2. დაამტკიცეთ, რომ ნუკლეინის მჟავები ბიოპოლიმერებია.
ნუკლეინის მჟავები შედგება დიდი რაოდენობით განმეორებადი ნუკლეოტიდებისგან და აქვთ 10000-დან რამდენიმე მილიონ ნახშირბადის ერთეულების მასა.

3. აღწერეთ ნუკლეოტიდის მოლეკულის სტრუქტურული თავისებურებები.
ნუკლეოტიდი არის სამი კომპონენტის ნაერთი: ფოსფორის მჟავის ნარჩენი, ხუთნახშირბადიანი შაქარი (რიბოზა) და ერთ-ერთი აზოტოვანი ნაერთი (ადენინი, გუანინი, ციტოზინი, თიმინი ან ურაცილი).

4. როგორია დნმ-ის მოლეკულის აგებულება?
დნმ არის ორმაგი სპირალი, რომელიც შედგება მრავალი ნუკლეოტიდისგან, რომლებიც თანმიმდევრულად არიან დაკავშირებული ერთმანეთთან კოვალენტური ბმების გამო ერთის დეზოქსირიბოზასა და სხვა ნუკლეოტიდის ფოსფორის მჟავას ნარჩენებს შორის. აზოტოვანი ფუძეები, რომლებიც განლაგებულია ერთი ჯაჭვის ხერხემლის ერთ მხარეს, ურთიერთკომპლიმენტურობის პრინციპით მეორე ჯაჭვის აზოტოვან ფუძეებთან არის დაკავშირებული H- ბმებით.

5. კომპლემენტარობის პრინციპის გამოყენებით ააგეთ დნმ-ის მეორე ჯაჭვი.
T-A-T-C-A-G-A-C-C-T-A-C
ა-თ-ა-გ-თ-ც-თ-გ-გ-ა-თ-გ.

6. რა არის დნმ-ის ძირითადი ფუნქციები უჯრედში?
ოთხი ტიპის ნუკლეოტიდის დახმარებით ყველაფერი იწერება დნმ-ში მნიშვნელოვანი ინფორმაციაუჯრედში ორგანიზმის შესახებ, რომელიც გადაეცემა მომდევნო თაობებს.

7. რით განსხვავდება რნმ-ის მოლეკულა დნმ-ის მოლეკულისგან?
რნმ არის დნმ-ზე პატარა ერთი ჯაჭვი. ნუკლეოტიდები შეიცავს შაქრის რიბოზას და არა დეზოქსირიბოზას, როგორც დნმ-ში. აზოტოვანი ფუძე, თიმინის ნაცვლად, არის ურაცილი.

8. რა საერთო აქვთ დნმ-ისა და რნმ-ის მოლეკულების სტრუქტურებს?
ორივე რნმ და დნმ არის ბიოპოლიმერები, რომლებიც შედგება ნუკლეოტიდებისგან. ნუკლეოტიდებს სტრუქტურაში საერთო აქვთ ფოსფორის მჟავას ნარჩენების და ადენინის, გუანინის და ციტოზინის ფუძეების არსებობა.

9. შეავსეთ ცხრილი „რნმ-ის ტიპები და მათი ფუნქციები უჯრედში“.

10. რა არის ATP? რა როლი აქვს მას უჯრედში?
ATP - ადენოზინტრიფოსფატი, მაღალი ენერგიის ნაერთი. მისი ფუნქციებია უჯრედში ენერგიის უნივერსალური შემნახველი და მატარებელი.

11. როგორია ATP მოლეკულის აგებულება?
ATP შედგება სამი ფოსფორის მჟავის ნარჩენებისგან, რიბოზასა და ადენინისაგან.

12. რა არის ვიტამინები? რა ორ დიდ ჯგუფად იყოფა ისინი?
ვიტამინები ბიოლოგიურად აქტიური ორგანული ნაერთებია, რომლებიც თამაშობენ მნიშვნელოვანი როლიმეტაბოლურ პროცესებში. ისინი იყოფა წყალში ხსნად (C, B1, B2 და სხვ.) და ცხიმში ხსნად (A, E და სხვ.).

13. შეავსეთ ცხრილი „ვიტამინები და მათი როლი ადამიანის ორგანიზმში“.

უჯრედი ეწოდება ელემენტარული ერთეულიცოცხალი ორგანიზმების სტრუქტურები. ყველა ცოცხალ არსებას - იქნება ეს ადამიანი, ცხოველი, მცენარე, სოკო თუ ბაქტერია - აქვს უჯრედი ბირთვში. ვიღაცის სხეულში ბევრი ასეთი უჯრედია - ასობით ათასი უჯრედი ქმნის ძუძუმწოვრებისა და ქვეწარმავლების სხეულს, მაგრამ ვიღაცის სხეულში ცოტაა - ბევრი ბაქტერია მხოლოდ ერთი უჯრედისგან შედგება. მაგრამ უჯრედების რაოდენობა არ არის ისეთი მნიშვნელოვანი, როგორც მათი არსებობა.

უკვე დიდი ხანია ცნობილია, რომ უჯრედებს აქვთ ცოცხალი არსების ყველა თვისება: ისინი სუნთქავენ, იკვებებიან, მრავლდებიან, ადაპტირდებიან ახალ პირობებთან და კვდებიან კიდეც. და, როგორც ყველა ცოცხალი არსება, უჯრედები შეიცავს ორგანულ და არაორგანულ ნივთიერებებს.

უფრო მეტიც, რადგან ეს არის წყალიც და, რა თქმა უნდა, უდიდესი ნაწილიგანყოფილება სახელწოდებით "უჯრედის არაორგანული ნივთიერებები" გამოყოფილია წყალზე - ის შეადგენს უჯრედის მთლიანი მოცულობის 40-98%-ს.

უჯრედში წყალი ასრულებს ბევრ მნიშვნელოვან ფუნქციას: ის უზრუნველყოფს უჯრედის ელასტიურობას, მასში მიმდინარე ქიმიური რეაქციების სიჩქარეს, შემომავალი ნივთიერებების გადაადგილებას მთელ უჯრედში და მათ მოცილებას. გარდა ამისა, ბევრი ნივთიერება იხსნება წყალში, მას შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს ქიმიურ რეაქციებში და ეს არის წყალი, რომელიც პასუხისმგებელია მთელი სხეულის თერმორეგულაციაზე, რადგან წყალს აქვს კარგი თბოგამტარობა.

წყლის გარდა, უჯრედის არაორგანულ ნივთიერებებში ასევე შედის მრავალი მინერალური ნივთიერება, რომელიც იყოფა მაკროელემენტებად და მიკროელემენტებად.

მაკროელემენტებში შედის ისეთი ნივთიერებები, როგორიცაა რკინა, აზოტი, კალიუმი, მაგნიუმი, ნატრიუმი, გოგირდი, ნახშირბადი, ფოსფორი, კალციუმი და მრავალი სხვა.

კვალი ელემენტები ძირითადად მძიმე ლითონებია, როგორიცაა ბორი, მანგანუმი, ბრომი, სპილენძი, მოლიბდენი, იოდი და თუთია.

სხეული ასევე შეიცავს ულტრამიკროელემენტებს, მათ შორის ოქრო, ურანი, ვერცხლისწყალი, რადიუმი, სელენი და სხვა.

უჯრედის ყველა არაორგანული ნივთიერება თავის მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. ამრიგად, აზოტი მონაწილეობს ნაერთების მრავალფეროვნებაში - როგორც ცილოვან, ასევე არაცილოვანში და ხელს უწყობს ვიტამინების, ამინომჟავების და პიგმენტების წარმოქმნას.

კალციუმი არის კალიუმის ანტაგონისტი და ემსახურება როგორც წებო მცენარეთა უჯრედებისთვის.

რკინა ჩართულია სუნთქვის პროცესში და არის ჰემოგლობინის მოლეკულების ნაწილი.

სპილენძი პასუხისმგებელია სისხლის უჯრედების ფორმირებაზე, გულის ჯანმრთელობასა და კარგ მადაზე.

ბორი პასუხისმგებელია ზრდის პროცესზე, განსაკუთრებით მცენარეებში.

კალიუმი უზრუნველყოფს ციტოპლაზმის კოლოიდურ თვისებებს, ცილების წარმოქმნას და გულის ნორმალურ ფუნქციონირებას.

ნატრიუმი ასევე უზრუნველყოფს გულის აქტივობის სწორ რიტმს.

გოგირდი მონაწილეობს ზოგიერთი ამინომჟავის წარმოქმნაში.

ფოსფორი მონაწილეობს დიდი რაოდენობით არსებითი ნაერთების ფორმირებაში, როგორიცაა ნუკლეოტიდები, ზოგიერთი ფერმენტი, AMP, ATP, ADP.

და მხოლოდ ულტრამიკროელემენტების როლი ჯერ კიდევ სრულიად უცნობია.

მაგრამ მხოლოდ უჯრედის არაორგანული ნივთიერებები ვერ აქცევდა მას სრულყოფილს და ცოცხალს. ორგანული ნივთიერებები ისეთივე მნიშვნელოვანია.

C მოიცავს ნახშირწყლებს, ლიპიდებს, ფერმენტებს, პიგმენტებს, ვიტამინებს და ჰორმონებს.

ნახშირწყლები იყოფა მონოსაქარიდებად, დისაქარიდებად, პოლისაქარიდებად და ოლიგოსაქარიდებად. მონო-დი- და პოლისაქარიდები არის ენერგიის ძირითადი წყარო უჯრედისა და სხეულისთვის, მაგრამ ოლიგოსაქარიდები, რომლებიც წყალში უხსნადია, წებო. შემაერთებელი ქსოვილიდა იცავს უჯრედებს მავნე გარე გავლენისგან.

ლიპიდები იყოფა თავად ცხიმებად და ლიპოიდებად - ცხიმის მსგავს ნივთიერებებად, რომლებიც ქმნიან ორიენტირებულ მოლეკულურ შრეებს.

ფერმენტები არის კატალიზატორები, რომლებიც აჩქარებენ ბიოქიმიურ პროცესებს ორგანიზმში. გარდა ამისა, ფერმენტები ამცირებენ მოლეკულის რეაქტიულობის შესაქმნელად მოხმარებული ენერგიის რაოდენობას.

ვიტამინები აუცილებელია ამინომჟავების და ნახშირწყლების დაჟანგვის დასარეგულირებლად, ასევე სრული ზრდისა და განვითარებისთვის.

ჰორმონები აუცილებელია ორგანიზმის ფუნქციონირების დასარეგულირებლად.

წყალი.უჯრედის შემადგენელი არაორგანული ნივთიერებებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანია წყალი. მისი რაოდენობა უჯრედის მთლიანი მასის 60-დან 95%-მდე მერყეობს. წყალი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს უჯრედების და ზოგადად ცოცხალი ორგანიზმების ცხოვრებაში. გარდა იმისა, რომ ის მათი შემადგენლობის ნაწილია, მრავალი ორგანიზმისთვის ის ასევე არის ჰაბიტატი.

წყლის როლი უჯრედში განისაზღვრება მისი უნიკალური ქიმიური და ფიზიკური თვისებები, ძირითადად დაკავშირებულია მოლეკულების მცირე ზომებთან, მისი მოლეკულების პოლარობასთან და მათ უნართან, შექმნან წყალბადის ბმები ერთმანეთთან.

წყალი, როგორც ბიოლოგიური სისტემების კომპონენტი, ასრულებს შემდეგს: აუცილებელი ფუნქციები:

1. წყალი - უნივერსალური გამხსნელიპოლარული ნივთიერებებისთვის, როგორიცაა მარილები, შაქარი, ალკოჰოლი, მჟავები და ა.შ. წყალში ძალიან ხსნადი ნივთიერებები ე.წ. ჰიდროფილური.როდესაც ნივთიერება გადადის ხსნარში, მის მოლეკულებს ან იონებს შეუძლიათ უფრო თავისუფლად გადაადგილება; შესაბამისად, იზრდება ნივთიერების რეაქტიულობა. სწორედ ამ მიზეზით ხდება უჯრედში ქიმიური რეაქციების უმეტესობა წყალხსნარები. მისი მოლეკულები მონაწილეობენ მრავალ ქიმიურ რეაქციაში, მაგალითად, პოლიმერების წარმოქმნაში ან ჰიდროლიზში. ფოტოსინთეზის პროცესში წყალი არის ელექტრონის დონორი, წყალბადის იონების და თავისუფალი ჟანგბადის წყარო.
2. წყალი არ ხსნის არაპოლარულ ნივთიერებებს და არ ერევა მათთან, რადგან მას არ შეუძლია შექმნას წყალბადის ბმები მათთან. წყალში უხსნად ნივთიერებებს უწოდებენ ჰიდროფობიური.ჰიდროფობიური მოლეკულები ან მათი ნაწილები წყალმა მოიგერია და მისი თანდასწრებით ისინი იზიდავენ ერთმანეთს. ასეთი ურთიერთქმედება მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მემბრანების სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად, ისევე როგორც მრავალი ცილის მოლეკულის, ნუკლეინის მჟავებისა და მრავალი უჯრედული სტრუქტურის უზრუნველყოფაში.
3. წყალს აქვს მაღალი სპეციფიკა სითბოს ტევადობა.წყალბადის ობლიგაციების დასამსხვრევად, რომლებიც წყლის მოლეკულებს ერთმანეთთან აკავებს, საჭიროა შთანთქმა დიდი რიცხვიენერგია. ეს თვისება უზრუნველყოფს ორგანიზმის თერმული ბალანსის შენარჩუნებას გარემოში მნიშვნელოვანი ტემპერატურის ცვლილებების დროს. გარდა ამისა, წყალი განსხვავებულია მაღალი თბოგამტარობა,რაც საშუალებას აძლევს სხეულს შეინარჩუნოს იგივე ტემპერატურა მთელ მოცულობაში.
4. წყალი ხასიათდება აორთქლების მაღალი სითბო, ე.ი.ე) მოლეკულების უნარი, გაატარონ სითბოს მნიშვნელოვანი რაოდენობა სხეულის ერთდროულად გაგრილების დროს. წყლის ამ თვისების წყალობით, რომელიც ვლინდება ძუძუმწოვრებში ოფლიანობის, ნიანგებისა და სხვა ცხოველების თერმული ქოშინისა და მცენარეებში ტრანსპირაციის დროს, თავიდან აიცილება გადახურება.
5. ეს მხოლოდ წყლისთვისაა დამახასიათებელი მაღალი ზედაპირული დაძაბულობა.ეს თვისება ძალზე მნიშვნელოვანია ადსორბციული პროცესებისთვის, ქსოვილებში ხსნარების გადაადგილებისთვის (სისხლის მიმოქცევა, აღმავალი და დაღმავალი დენები მცენარეებში). ბევრი პატარა ორგანიზმისთვის, ზედაპირული დაძაბულობა მათ წყალზე ცურვის ან მის ზედაპირზე სრიალის საშუალებას აძლევს.
6. წყალი უზრუნველყოფს ნივთიერებების მოძრაობაუჯრედსა და სხეულში, ნივთიერებების შეწოვა და მეტაბოლური პროდუქტების გამოყოფა.
7. მცენარეებში წყალი განსაზღვრავს ტურგორიუჯრედებში და ზოგიერთ ცხოველში ასრულებს დამხმარე ფუნქციები,არის ჰიდროსტატიკური ჩონჩხი (მრგვალი და ანელიდები, ექინოდერმები).
8. წყალი განუყოფელი ნაწილია საპოხი სითხეები(სინოვიალური - ხერხემლიანთა სახსრებში, პლევრის - შიგნით პლევრის ღრუ, პერიკარდიული - პერიკარდიუმის პარკში) და ლორწო(აადვილებს ნივთიერებების მოძრაობას ნაწლავებში, ქმნის ტენიან გარემოს ლორწოვან გარსებზე სასუნთქი გზები). ეს არის ნერწყვის, ნაღვლის, ცრემლების, სპერმის და ა.შ.

მინერალური მარილები.არაორგანული ნივთიერებები უჯრედში, გარდა წყლისა, პრეცპავლევის მინერალური მარილები.მარილის მოლეკულები წყალხსნარში იშლება კატიონებად და ანიონებად. ყველაზე მნიშვნელოვანია კათიონები (K +, Na +, Ca 2+, Mg:+, NH 4 +) და ანიონები (C1, H 2 P0 4 -, HP0 4 2-, HC0 3 -, NO3 2--, SO 4 2-) მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ შინაარსი, არამედ იონების თანაფარდობა უჯრედში.

სხვაობა კათიონებისა და ანიონების რაოდენობას შორის ზედაპირზე და უჯრედის შიგნით უზრუნველყოფს წარმოქმნას პოტენციური მოქმედება,რა უდევს საფუძვლად ნერვული და კუნთების აგზნების წარმოქმნას. მემბრანის სხვადასხვა მხარეს იონის კონცენტრაციის სხვაობა განსაზღვრავს ნივთიერებების აქტიურ გადატანას მემბრანის გასწვრივ, ასევე ენერგიის გარდაქმნას.

უჯრედი არ არის მხოლოდ ყველა ცოცხალი არსების სტრუქტურული ერთეული, სიცოცხლის ერთგვარი სამშენებლო ბლოკი, არამედ პატარა ბიოქიმიური ქარხანა, რომელშიც სხვადასხვა ტრანსფორმაციები და რეაქციები ხდება წამის ყოველ ნაწილზე. ასე ყალიბდება ორგანიზმის სიცოცხლისა და ზრდისთვის აუცილებელი კომპონენტები. სტრუქტურული კომპონენტები: უჯრედის მინერალები, წყალი და ორგანული ნაერთები. ამიტომ, ძალიან მნიშვნელოვანია ვიცოდეთ, რა მოხდება, თუ რომელიმე მათგანი არ არის საკმარისი. რა როლს თამაშობენ სხვადასხვა ნაერთები ცოცხალი სისტემების ამ პაწაწინა სტრუქტურული ნაწილაკების სიცოცხლეში, შეუიარაღებელი თვალით უხილავი? შევეცადოთ გავიგოთ ეს საკითხი.

უჯრედული ნივთიერებების კლასიფიკაცია

ყველა ნაერთები, რომლებიც ქმნიან უჯრედის მასას, ქმნიან მის სტრუქტურულ ნაწილებს და პასუხისმგებელნი არიან მის განვითარებაზე, კვებაზე, სუნთქვაზე, პლასტიკურ და ნორმალურ განვითარებაზე, შეიძლება დაიყოს სამ დიდ ჯგუფად. ეს არის კატეგორიები, როგორიცაა:

• ორგანული;
• უჯრედები (მინერალური მარილები);
• წყალი.

ხშირად ეს უკანასკნელი კლასიფიცირდება როგორც არაორგანული კომპონენტების მეორე ჯგუფი. ამ კატეგორიების გარდა, ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ ისეთებიც, რომლებიც შედგება მათი კომბინაციით. ეს არის ლითონები, რომლებიც ორგანული ნაერთების მოლეკულის ნაწილია (მაგალითად, ჰემოგლობინის მოლეკულა, რომელიც შეიცავს რკინის იონს, ბუნებით ცილაა).

უჯრედის მინერალები

თუ კონკრეტულად ვსაუბრობთ მინერალურ ან არაორგანულ ნაერთებზე, რომლებიც ქმნიან თითოეულ ცოცხალ ორგანიზმს, მაშინ ისინი ასევე განსხვავდებიან ბუნებით და რაოდენობრივი შემცველობით. აქედან გამომდინარე, მათ აქვთ საკუთარი კლასიფიკაცია.

ყველა არაორგანული ნაერთი შეიძლება დაიყოს სამ ჯგუფად.

1. მაკროელემენტები. ისინი, რომელთა შემცველობა უჯრედის შიგნით არის არაორგანული ნივთიერებების მთლიანი მასის 0,02%-ზე მეტი. მაგალითები: ნახშირბადი, ჟანგბადი, წყალბადი, აზოტი, მაგნიუმი, კალციუმი, კალიუმი, ქლორი, გოგირდი, ფოსფორი, ნატრიუმი.
2. მიკროელემენტები - 0,02%-ზე ნაკლები. ესენია: თუთია, სპილენძი, ქრომი, სელენი, კობალტი, მანგანუმი, ფტორი, ნიკელი, ვანადიუმი, იოდი, გერმანიუმი.
3. ულტრამიკროელემენტები - შემცველობა 0,0000001%-ზე ნაკლები. მაგალითები: ოქრო, ცეზიუმი, პლატინი, ვერცხლი, ვერცხლისწყალი და სხვა.

თქვენ ასევე შეგიძლიათ განსაკუთრებით გამოყოთ რამდენიმე ელემენტი, რომლებიც არის ორგანული, ანუ ისინი ქმნიან ორგანული ნაერთების საფუძველს, საიდანაც აგებულია ცოცხალი ორგანიზმის სხეული. ეს ისეთი ელემენტებია, როგორიცაა:

• წყალბადი;
• აზოტი;
• ნახშირბადის;
• ჟანგბადი.

ისინი აშენებენ ცილების მოლეკულებს (სიცოცხლის საფუძველს), ნახშირწყლებს, ლიპიდებს და სხვა ნივთიერებებს. თუმცა, მინერალები ასევე პასუხისმგებელნი არიან სხეულის ნორმალურ ფუნქციონირებაზე. Ქიმიური შემადგენლობაუჯრედი შეიცავს ათობით ელემენტს პერიოდული ცხრილიდან, რომლებიც წარმატებული ცხოვრების გასაღებია. ყველა ატომიდან მხოლოდ დაახლოებით 12 არ თამაშობს როლს, ან ის უმნიშვნელოა და არ არის შესწავლილი.

განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ზოგიერთი მარილი, რომელიც ყოველდღიურად უნდა მიეწოდოს ორგანიზმს საკვებით საკმარისი რაოდენობით, რათა არ განვითარდეს. სხვადასხვა დაავადებები. მცენარეებისთვის, ეს არის, მაგალითად, ნატრიუმი; ადამიანებისა და ცხოველებისთვის, ეს არის კალციუმის მარილები, მარილიროგორც ნატრიუმის და ქლორის წყარო და ა.შ.

წყალი

უჯრედის მინერალური ნივთიერებები შერწყმულია წყალთან საერთო ჯგუფში, ამიტომ შეუძლებელია არ ითქვას მის მნიშვნელობაზე. რა როლს ასრულებს ის ცოცხალი არსებების სხეულში? უზარმაზარი. სტატიის დასაწყისში უჯრედი შევადარეთ ბიოქიმიურ ქარხანას. ასე რომ, ნივთიერებების ყველა ტრანსფორმაცია, რომელიც ყოველ წამს ხდება, ხდება წყლის გარემოში. ეს არის უნივერსალური გამხსნელი და საშუალო ქიმიური ურთიერთქმედების, სინთეზისა და დაშლის პროცესებისთვის.

გარდა ამისა, წყალი შიდა გარემოს ნაწილია:

• ციტოპლაზმა;
• უჯრედის წვენი მცენარეებში;
• სისხლი ცხოველებში და ადამიანებში;
• შარდი;
• ნერწყვი და სხვა ბიოლოგიური სითხეები.

დეჰიდრატაცია ნიშნავს სიკვდილს ყველა ორგანიზმისთვის გამონაკლისის გარეშე. წყალი არის საცხოვრებელი გარემო ფლორისა და ფაუნის უზარმაზარი მრავალფეროვნებისთვის. ამიტომ, ძნელია ამ არაორგანული ნივთიერების მნიშვნელობის გადაჭარბება; ის მართლაც უსასრულოდ დიდია.

მაკრონუტრიენტები და მათი მნიშვნელობა

უჯრედის მინერალები მისთვის ნორმალური ოპერაციადიდი მნიშვნელობა აქვს. პირველ რიგში, ეს ეხება მაკროელემენტებს. თითოეული მათგანის როლი დეტალურად არის შესწავლილი და დიდი ხანია ჩამოყალიბებული. ზემოთ უკვე ჩამოვთვალეთ რომელი ატომები ქმნიან მაკროელემენტების ჯგუფს, ამიტომ არ გავიმეოროთ. მოკლედ ჩამოვთვალოთ მთავარის როლი.

1. კალციუმი. მისი მარილები აუცილებელია ორგანიზმისთვის Ca 2+ იონების მიწოდებისთვის. თავად იონები მონაწილეობენ სისხლის შეჩერებისა და კოაგულაციის პროცესებში, უზრუნველყოფენ უჯრედების ეგზოციტოზს, ასევე კუნთების შეკუმშვას, მათ შორის გულის შეკუმშვას. უხსნადი მარილები - საფუძველი ძლიერი ძვლებიდა ცხოველების და ადამიანის კბილები.
2. კალიუმი და ნატრიუმი. ისინი ინარჩუნებენ უჯრედის მდგომარეობას და ქმნიან ნატრიუმ-კალიუმის ტუმბოს გულისთვის.
3. ქლორი - მონაწილეობს უჯრედის ელექტრული ნეიტრალიტეტის უზრუნველყოფაში.
4. ფოსფორი, გოგირდი, აზოტი მრავალი ორგანული ნაერთის კომპონენტებია და ასევე მონაწილეობენ კუნთების ფუნქციონირებასა და ძვლის შემადგენლობაში.

რა თქმა უნდა, თუ თითოეულ ელემენტს უფრო დეტალურად განვიხილავთ, მაშინ ბევრის თქმა შეიძლება როგორც ორგანიზმში მის სიჭარბეზე, ასევე მის ნაკლებობაზე. ყოველივე ამის შემდეგ, ორივე საზიანოა და იწვევს სხვადასხვა სახის დაავადებებს.

მიკროელემენტები

ასევე დიდია უჯრედში მინერალების როლი, რომლებიც მიეკუთვნებიან მიკროელემენტების ჯგუფს. მიუხედავად იმისა, რომ მათი შემცველობა უჯრედში ძალიან მცირეა, მათ გარეშე ის დიდხანს ვერ იმუშავებს ნორმალურად. ამ კატეგორიაში ზემოთ ჩამოთვლილ ყველა ატომს შორის ყველაზე მნიშვნელოვანია:

• თუთია;
• სპილენძი;
• სელენი;
• ფტორი;
• კობალტი.

ფუნქციის შესანარჩუნებლად საჭიროა იოდის ნორმალური დონე ფარისებრი ჯირკვალიდა ჰორმონის წარმოება. ფტორი სხეულს სჭირდება კბილის მინანქრის გასამაგრებლად, მცენარეებს კი ფოთლების ელასტიურობისა და მდიდარი ფერის შესანარჩუნებლად.

თუთია და სპილენძი არის ელემენტები, რომლებიც გვხვდება ბევრ ფერმენტსა და ვიტამინში. ისინი მნიშვნელოვანი მონაწილეები არიან სინთეზისა და პლასტიკური გაცვლის პროცესებში.

სელენი - აქტიური მონაწილერეგულირების პროცესები, აუცილებელია სამუშაოსთვის ენდოკრინული სისტემაელემენტი. კობალტს სხვა სახელი აქვს - ვიტამინი B 12 და ამ ჯგუფის ყველა ნაერთი უაღრესად მნიშვნელოვანია იმუნური სისტემისთვის.

ამრიგად, უჯრედში მინერალური ნივთიერებების ფუნქციები, რომლებიც წარმოიქმნება მიკროელემენტებით, არ არის ნაკლები მაკროსტრუქტურების მიერ შესრულებული ფუნქციები. აქედან გამომდინარე, მნიშვნელოვანია ორივეს მოხმარება საკმარისი რაოდენობით.

ულტრამიკროელემენტები

უჯრედის მინერალური ნივთიერებები, რომლებიც წარმოიქმნება ულტრამიკროელემენტებით, არ თამაშობენ ისეთ მნიშვნელოვან როლს, როგორც ზემოთ. თუმცა, მათმა ხანგრძლივმა დეფიციტმა შეიძლება გამოიწვიოს ჯანმრთელობისთვის ძალიან უსიამოვნო და ზოგჯერ ძალიან საშიში შედეგების განვითარება.

მაგალითად, ამ ჯგუფს მიეკუთვნება სელენიც. მისი გრძელვადიანი ნაკლებობა იწვევს განვითარებას სიმსივნური სიმსივნეები. ამიტომ, იგი შეუცვლელად ითვლება. მაგრამ ოქრო და ვერცხლი არის ლითონები, რომლებიც უარყოფით გავლენას ახდენენ ბაქტერიებზე, ანადგურებენ მათ. ამიტომ, უჯრედების შიგნით ისინი ასრულებენ ბაქტერიციდულ როლს.

თუმცა, ზოგადად, უნდა ითქვას, რომ ულტრამიკროელემენტების ფუნქციები მეცნიერთა მიერ ჯერ ბოლომდე არ არის გამოვლენილი და მათი მნიშვნელობა გაურკვეველი რჩება.

ლითონები და ორგანული ნივთიერებები

ბევრი ლითონი გვხვდება ორგანულ მოლეკულებში. მაგალითად, მაგნიუმი არის ქლოროფილის კოენზიმი, რომელიც აუცილებელია მცენარეთა ფოტოსინთეზისთვის. რკინა ჰემოგლობინის მოლეკულის ნაწილია, რომლის გარეშეც შეუძლებელია სუნთქვა. სპილენძი, თუთია, მანგანუმი და სხვა არის ფერმენტების, ვიტამინებისა და ჰორმონების მოლეკულების ნაწილები.

ცხადია, ყველა ეს ნაერთი მნიშვნელოვანია ორგანიზმისთვის. შეუძლებელია მათი მთლიანად კლასიფიკაცია მინერალებად, მაგრამ ნაწილობრივ მაინც უნდა იყოს.

უჯრედის მინერალები და მათი მნიშვნელობა: კლასი 5, ცხრილი

იმისათვის, რომ შევაჯამოთ ის, რაც სტატიის დროს ვთქვით, შევადგენთ ზოგად ცხრილს, რომელშიც ასახავს რა მინერალური ნაერთები არსებობს და რატომ არის საჭირო ისინი. მისი გამოყენება შესაძლებელია სკოლის მოსწავლეებისთვის ამ თემის ახსნისას, მაგალითად, მეხუთე კლასში.

ამრიგად, უჯრედის მინერალურ ნივთიერებებს და მათ მნიშვნელობას სკოლის მოსწავლეები სწავლის ძირითად ეტაპზე შეისწავლიან.

მინერალური ნაერთების ნაკლებობის შედეგები

როდესაც ვსაუბრობთ უჯრედში მინერალების როლის მნიშვნელობაზე, უნდა მოვიყვანოთ ამ ფაქტის დამადასტურებელი მაგალითები.

მოდით ჩამოვთვალოთ რამდენიმე დაავადება, რომელიც ვითარდება სტატიაში გამოვლენილი რომელიმე ნაერთების დეფიციტით ან სიჭარბით.

1. ჰიპერტენზია.
2. იშემია, გულის უკმარისობა.
3. ჩიყვი და ფარისებრი ჯირკვლის სხვა დაავადებები (გრეივის დაავადება და სხვა).
4. ანემია.
5. არასწორი ზრდა და განვითარება.
6. სიმსივნური სიმსივნეები.
7. ფლუოროზი და კარიესი.
8. სისხლის დაავადებები.
9. კუნთოვანი და ნერვული სისტემის დარღვევა.
10. საჭმლის მონელების დარღვევა.

რა თქმა უნდა, ეს შორს არის სრული სია. აქედან გამომდინარე, საჭიროა ყურადღებით უზრუნველყოთ, რომ ყოველდღიური დიეტა იყოს სწორი და დაბალანსებული.

ცოცხალი უჯრედის შემადგენლობაში შედის იგივე ქიმიური ელემენტები, რომლებიც უსულო ბუნების ნაწილია. 104 ელემენტიდან პერიოდული ცხრილიდ.ი.მენდელეევმა საკნებში 60 აღმოაჩინა.

ისინი იყოფა სამ ჯგუფად:

1. ძირითადი ელემენტებია ჟანგბადი, ნახშირბადი, წყალბადი და აზოტი (უჯრედის შემადგენლობის 98%);
2. მეათედი და მეასედი პროცენტის შემადგენელი ელემენტები - კალიუმი, ფოსფორი, გოგირდი, მაგნიუმი, რკინა, ქლორი, კალციუმი, ნატრიუმი (სულ 1,9%);
3. ყველა სხვა ელემენტი, რომელიც გვხვდება კიდევ უფრო მცირე რაოდენობით, არის მიკროელემენტები.

უჯრედის მოლეკულური შემადგენლობა რთული და ჰეტეროგენულია. ცალკეული ნაერთები - წყალი და მინერალური მარილები - გვხვდება უსულო ბუნებაშიც; სხვები - ორგანული ნაერთები: ნახშირწყლები, ცხიმები, ცილები, ნუკლეინის მჟავები და სხვა - დამახასიათებელია მხოლოდ ცოცხალი ორგანიზმებისთვის.

არაორგანული ნივთიერებები

წყალი შეადგენს უჯრედის მასის დაახლოებით 80%-ს; ახალგაზრდა სწრაფად მზარდ უჯრედებში - 95%-მდე, ძველ უჯრედებში - 60%.

წყლის როლი უჯრედში დიდია.

ის არის მთავარი საშუალება და გამხსნელი, მონაწილეობს ქიმიურ რეაქციებში, ნივთიერებების მოძრაობაში, თერმორეგულაციაში, უჯრედული სტრუქტურების ფორმირებაში და განსაზღვრავს უჯრედის მოცულობასა და ელასტიურობას. ნივთიერებების უმეტესობა ორგანიზმში შედის და გამოდის წყალხსნარში. ბიოლოგიური როლიწყალი განისაზღვრება მისი სტრუქტურის სპეციფიკით: მისი მოლეკულების პოლარობა და წყალბადის ბმების წარმოქმნის უნარი, რის გამოც წარმოიქმნება რამდენიმე წყლის მოლეკულის კომპლექსები. თუ წყლის მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ენერგია ნაკლებია, ვიდრე წყლის მოლეკულებსა და ნივთიერებს შორის, ის წყალში იხსნება. ასეთ ნივთიერებებს ჰიდროფილურს უწოდებენ (ბერძნულიდან "ჰიდრო" - წყალი, "ფილე" - სიყვარული). ეს არის მრავალი მინერალური მარილი, ცილა, ნახშირწყლები და ა.შ. თუ წყლის მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ენერგია აღემატება წყლის მოლეკულებსა და ნივთიერებას შორის მიზიდულობის ენერგიას, ასეთი ნივთიერებები უხსნადია (ან ოდნავ ხსნადი), მათ ჰიდროფობიურს უწოდებენ. ბერძნული "ფობოსიდან" - შიში) - ცხიმები, ლიპიდები და ა.

მინერალური მარილები უჯრედის წყალხსნარებში იშლება კატიონებად და ანიონებად, რაც უზრუნველყოფს საჭირო ნივთიერებების სტაბილურ რაოდენობას. ქიმიური ელემენტებიდა ოსმოსური წნევა. კათიონებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანია K +, Na +, Ca 2+, Mg +. ცალკეული კათიონების კონცენტრაცია უჯრედში და უჯრედგარე გარემოში არ არის იგივე. ცოცხალ უჯრედში K-ის კონცენტრაცია მაღალია, Na + დაბალია, ხოლო სისხლის პლაზმაში, პირიქით, Na + მაღალია და K + დაბალი. ეს გამოწვეულია მემბრანების შერჩევითი გამტარიანობით. უჯრედსა და გარემოში იონების კონცენტრაციის განსხვავება უზრუნველყოფს წყლის შემოდინებას გარემოდან უჯრედში და წყლის შეწოვას მცენარეთა ფესვებით. ცალკეული ელემენტების ნაკლებობა - Fe, P, Mg, Co, Zn - ბლოკავს ნუკლეინის მჟავების, ჰემოგლობინის, ცილების და სხვა სასიცოცხლო ნივთიერებების წარმოქმნას და იწვევს სერიოზული დაავადებები. ანიონები განსაზღვრავენ pH-უჯრედული გარემოს მუდმივობას (ნეიტრალური და ოდნავ ტუტე). ანიონებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანია HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

ორგანული ნივთიერებები

ორგანული ნივთიერებები კომპლექსში ქმნიან უჯრედის შემადგენლობის დაახლოებით 20-30%-ს.

ნახშირწყლები- ორგანული ნაერთები, რომლებიც შედგება ნახშირბადის, წყალბადისა და ჟანგბადისგან. ისინი იყოფა მარტივ - მონოსაქარიდებად (ბერძნულიდან "monos" - ერთი) და რთულ - პოლისაქარიდებად (ბერძნულიდან "პოლი" - ბევრი).

მონოსაქარიდები(მათი ზოგადი ფორმულა C n H 2n O n) არის უფერო ნივთიერებები სასიამოვნო ტკბილი გემოთი, წყალში ძალიან ხსნადი. ისინი განსხვავდებიან ნახშირბადის ატომების რაოდენობით. მონოსაქარიდებიდან ყველაზე გავრცელებულია ჰექსოზები (6 C ატომით): გლუკოზა, ფრუქტოზა (ნაყოფში, თაფლში, სისხლში) და გალაქტოზა (რძეშია). პენტოზებიდან (5 C ატომით) ყველაზე გავრცელებულია რიბოზა და დეზოქსირიბოზა, რომლებიც ნუკლეინის მჟავების და ატფ-ის ნაწილია.

პოლისაქარიდებიეხება პოლიმერებს - ნაერთებს, რომლებშიც ერთი და იგივე მონომერი ბევრჯერ მეორდება. პოლისაქარიდების მონომერებია მონოსაქარიდები. პოლისაქარიდები წყალში ხსნადია და ბევრს აქვს ტკბილი გემო. მათგან უმარტივესი არის დისაქარიდები, რომლებიც შედგება ორი მონოსაქარიდისგან. მაგალითად, საქაროზა შედგება გლუკოზისა და ფრუქტოზისგან; რძის შაქარი- გლუკოზისა და გალაქტოზისგან. მონომერების რაოდენობის მატებასთან ერთად მცირდება პოლისაქარიდების ხსნადობა. მაღალმოლეკულური პოლისაქარიდებიდან გლიკოგენი ყველაზე გავრცელებულია ცხოველებში, ხოლო სახამებელი და ბოჭკოვანი (ცელულოზა) მცენარეებში. ეს უკანასკნელი შედგება 150-200 გლუკოზის მოლეკულისგან.

ნახშირწყლები- ენერგიის ძირითადი წყარო უჯრედული აქტივობის ყველა ფორმისთვის (მოძრაობა, ბიოსინთეზი, სეკრეცია და ა.შ.). უმარტივეს პროდუქტებად CO 2 და H 2 O დაშლით, 1 გ ნახშირწყლები გამოყოფს 17,6 კჯ ენერგიას. ნახშირწყლები ასრულებენ სამშენებლო ფუნქციას მცენარეებში (მათი გარსი შედგება ცელულოზისგან) და შესანახი ნივთიერებების როლს (მცენარეებში - სახამებელი, ცხოველებში - გლიკოგენი).

ლიპიდები- ეს არის წყალში უხსნადი ცხიმის მსგავსი ნივთიერებები და ცხიმები, რომლებიც შედგება გლიცერინისა და მაღალმოლეკულური ცხიმოვანი მჟავებისგან. ცხოველური ცხიმები გვხვდება რძეში, ხორცში, კანქვეშა ქსოვილი. ოთახის ტემპერატურაზე ისინი მყარია. მცენარეებში ცხიმები გვხვდება თესლებში, ხილში და სხვა ორგანოებში. ოთახის ტემპერატურაზე ისინი სითხეებია. ცხიმის მსგავსი ნივთიერებები ქიმიური სტრუქტურით ცხიმების მსგავსია. ბევრი მათგანია კვერცხის გულში, ტვინის უჯრედებში და სხვა ქსოვილებში.

ლიპიდების როლი განისაზღვრება მათი სტრუქტურული ფუნქციით. ისინი ქმნიან უჯრედის მემბრანებს, რომლებიც ჰიდროფობიურობის გამო ხელს უშლიან უჯრედის შიგთავსის გარემოსთან შერევას. ლიპიდები ასრულებენ ენერგეტიკულ ფუნქციას. CO 2-მდე და H 2 O-მდე დაშლისას 1 გ ცხიმი გამოყოფს 38,9 კჯ ენერგიას. ისინი ცუდად ატარებენ სითბოს, გროვდებიან კანქვეშა ქსოვილში (და სხვა ორგანოებსა და ქსოვილებში), ასრულებენ დამცავი ფუნქციადა სარეზერვო ნივთიერებების როლი.

ციყვები- ყველაზე სპეციფიკური და ყველაზე მნიშვნელოვანი ორგანიზმისთვის. ისინი მიეკუთვნებიან არაპერიოდულ პოლიმერებს. სხვა პოლიმერებისგან განსხვავებით, მათი მოლეკულები შედგება მსგავსი, მაგრამ არაიდენტური მონომერებისგან - 20 განსხვავებული ამინომჟავისგან.

თითოეულ ამინომჟავას აქვს თავისი სახელი, განსაკუთრებული სტრუქტურა და თვისებები. მათი ზოგადი ფორმულა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად

ამინომჟავის მოლეკულა შედგება კონკრეტული ნაწილისგან (რადიკალი R) და ნაწილისგან, რომელიც ერთნაირია ყველა ამინომჟავისთვის, მათ შორის ამინო ჯგუფის (- NH 2) ძირითადი თვისებებით და კარბოქსილის ჯგუფის (COOH) მჟავე თვისებებით. მჟავე და ძირითადი ჯგუფების არსებობა ერთ მოლეკულაში განაპირობებს მათ მაღალ რეაქტიულობას. ამ ჯგუფების მეშვეობით ამინომჟავები გაერთიანებულია პოლიმერის - პროტეინის წარმოქმნით. ამ შემთხვევაში წყლის მოლეკულა გამოიყოფა ერთი ამინომჟავის ამინო ჯგუფიდან და მეორის კარბოქსილიდან და გამოთავისუფლებული ელექტრონები გაერთიანებულია პეპტიდური ბმის შესაქმნელად. ამიტომ ცილებს პოლიპეპტიდებს უწოდებენ.

ცილის მოლეკულა არის რამდენიმე ათეული ან ასობით ამინომჟავის ჯაჭვი.

ცილის მოლეკულები უზარმაზარი ზომისაა, ამიტომ მათ მაკრომოლეკულებს უწოდებენ. ცილები, ისევე როგორც ამინომჟავები, ძალიან რეაქტიულია და შეუძლიათ რეაგირება მჟავებთან და ტუტეებთან. ისინი განსხვავდებიან ამინომჟავების შემადგენლობით, რაოდენობით და თანმიმდევრობით (20 ამინომჟავის ასეთი კომბინაციების რაოდენობა თითქმის უსასრულოა). ეს ხსნის ცილების მრავალფეროვნებას.

ცილის მოლეკულების სტრუქტურაში ორგანიზების ოთხი დონეა (59)

• პირველადი სტრუქტურა- ამინომჟავების პოლიპეპტიდური ჯაჭვი, რომელიც დაკავშირებულია გარკვეული თანმიმდევრობით კოვალენტური (ძლიერი) პეპტიდური ბმებით.
• მეორადი სტრუქტურა- პოლიპეპტიდური ჯაჭვი გადაუგრიხეს მჭიდრო სპირალში. მასში წარმოიქმნება დაბალი სიმტკიცის წყალბადის ობლიგაციები მეზობელი შემობრუნების პეპტიდურ ობლიგაციებს შორის (და სხვა ატომებს). ისინი ერთად უზრუნველყოფენ საკმაოდ ძლიერ სტრუქტურას.
• მესამეული სტრუქტურაწარმოადგენს უცნაურ, მაგრამ სპეციფიკურ კონფიგურაციას თითოეული ცილისთვის - გლობულისთვის. მას უჭირავს დაბალი სიმტკიცის ჰიდროფობიური ბმები ან წებოვანი ძალები არაპოლარულ რადიკალებს შორის, რომლებიც გვხვდება ბევრ ამინომჟავაში. მათი სიმრავლის გამო, ისინი უზრუნველყოფენ ცილის მაკრომოლეკულის საკმარის სტაბილურობას და მის მობილურობას. ცილების მესამეული სტრუქტურა ასევე შენარჩუნებულია კოვალენტური S - S (es - es) ობლიგაციების გამო, რომლებიც წარმოიქმნება გოგირდის შემცველი ამინომჟავის - ცისტეინის შორეულ რადიკალებს შორის.
• მეოთხეული სტრუქტურაარ არის დამახასიათებელი ყველა ცილისთვის. ეს ხდება მაშინ, როდესაც რამდენიმე ცილის მაკრომოლეკულა აერთიანებს კომპლექსებს. მაგალითად, ადამიანის სისხლში ჰემოგლობინი წარმოადგენს ამ ცილის ოთხი მაკრომოლეკულის კომპლექსს.

ცილის მოლეკულების სტრუქტურის ეს სირთულე დაკავშირებულია ამ ბიოპოლიმერების თანდაყოლილი ფუნქციების მრავალფეროვნებასთან. თუმცა, ცილის მოლეკულების სტრუქტურა დამოკიდებულია გარემოს თვისებებზე.

ცილის ბუნებრივი სტრუქტურის დარღვევას უწოდებენ დენატურაცია. ეს შეიძლება მოხდეს გავლენის ქვეშ მაღალი ტემპერატურა, ქიმიური ნივთიერებები, გასხივოსნებული ენერგია და სხვა ფაქტორები. სუსტი ზემოქმედებით იშლება მხოლოდ მეოთხეული სტრუქტურა, უფრო ძლიერით - მესამეული, შემდეგ მეორადი და ცილა რჩება პირველადი სტრუქტურის - პოლიპეპტიდური ჯაჭვის სახით.ეს პროცესი ნაწილობრივ შექცევადია, ხოლო დენატურირებული ცილა. შეუძლია მისი სტრუქტურის აღდგენა.

ცილის როლი უჯრედის ცხოვრებაში უზარმაზარია.

ციყვები- ეს არის სხეულის სამშენებლო მასალა. ისინი მონაწილეობენ უჯრედისა და ცალკეული ქსოვილების (თმა, სისხლძარღვები და ა.შ.) გარსის, ორგანელებისა და გარსების აგებაში. ბევრი ცილა მოქმედებს როგორც კატალიზატორი უჯრედში - ფერმენტები, რომლებიც აჩქარებენ უჯრედულ რეაქციებს ათობით ან ასეულობით მილიონჯერ. ცნობილია დაახლოებით ათასი ფერმენტი. ცილის გარდა, მათ შემადგენლობაში შედის ლითონები Mg, Fe, Mn, ვიტამინები და ა.შ.

თითოეული რეაქცია კატალიზებულია საკუთარი სპეციფიკური ფერმენტის მიერ. ამ შემთხვევაში მოქმედებს არა მთელი ფერმენტი, არამედ გარკვეული რეგიონი – აქტიური ცენტრი. ის ჯდება სუბსტრატში, როგორც გასაღები საკეტში. ფერმენტები მოქმედებენ გარემოს გარკვეულ ტემპერატურაზე და pH-ზე. სპეციალური კონტრაქტული ცილები უზრუნველყოფს საავტომობილო ფუნქციებიუჯრედები (ფლაგელატების მოძრაობა, წამწამები, კუნთების შეკუმშვა და ა.შ.). ცალკეული ცილები (სისხლის ჰემოგლობინი) ასრულებენ სატრანსპორტო ფუნქციას, აწვდიან ჟანგბადს სხეულის ყველა ორგანოსა და ქსოვილში. სპეციფიკური ცილები - ანტისხეულები - ასრულებენ დამცავ ფუნქციას, ანეიტრალებენ უცხო ნივთიერებებს. ზოგიერთი ცილა ასრულებს ენერგეტიკულ ფუნქციას. დაშლა ამინომჟავებამდე და შემდეგ კიდევ უფრო მეტამდე მარტივი ნივთიერებები 1 გ ცილა გამოყოფს 17,6 კჯ ენერგიას.

Ნუკლეინის მჟავა(ლათინური "ბირთვიდან" - ბირთვი) პირველად აღმოაჩინეს ბირთვში. ისინი ორი ტიპისაა - დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავები(დნმ) და რიბონუკლეინის მჟავები(რნმ). დიდია მათი ბიოლოგიური როლი, ისინი განსაზღვრავენ ცილების სინთეზს და მემკვიდრეობითი ინფორმაციის გადაცემას ერთი თაობიდან მეორეზე.

დნმ-ის მოლეკულას აქვს რთული სტრუქტურა. იგი შედგება ორი სპირალურად გადაბმული ჯაჭვისგან. ორმაგი სპირალის სიგანე არის 2 ნმ 1, სიგრძე რამდენიმე ათეული და თუნდაც ასობით მიკრომიკრონი (ასობით ან ათასობით ჯერ აღემატება უდიდეს ცილის მოლეკულას). დნმ არის პოლიმერი, რომლის მონომერებია ნუკლეოტიდები - ნაერთები, რომლებიც შედგება ფოსფორის მჟავის მოლეკულისგან, ნახშირწყლებისგან - დეზოქსირიბოზასა და აზოტოვანი ფუძისგან. მათი ზოგადი ფორმულა ასეთია:

ფოსფორის მჟავა და ნახშირწყლები ერთნაირია ყველა ნუკლეოტიდში, ხოლო აზოტოვანი ფუძეები ოთხი ტიპისაა: ადენინი, გუანინი, ციტოზინი და თიმინი. ისინი განსაზღვრავენ შესაბამისი ნუკლეოტიდების სახელს:

• ადენილი (A),
• გუანილი (G),
• ციტოსილი (C),
• თიმიდილ (T).

დნმ-ის თითოეული ჯაჭვი არის პოლინუკლეოტიდი, რომელიც შედგება რამდენიმე ათეული ათასი ნუკლეოტიდისგან. მასში მეზობელი ნუკლეოტიდები დაკავშირებულია ძლიერი კოვალენტური კავშირით ფოსფორის მჟავასა და დეზოქსირიბოზას შორის.

დნმ-ის მოლეკულების უზარმაზარი ზომის გათვალისწინებით, მათში ოთხი ნუკლეოტიდის კომბინაცია შეიძლება იყოს უსასრულოდ დიდი.

როდესაც დნმ-ის ორმაგი სპირალი იქმნება, ერთი ჯაჭვის აზოტოვანი ფუძეები განლაგებულია მკაცრად განსაზღვრული თანმიმდევრობით მეორის აზოტოვანი ბაზების საპირისპიროდ. ამ შემთხვევაში T ყოველთვის ეწინააღმდეგება A-ს და მხოლოდ C არის G-ის წინააღმდეგ. ეს აიხსნება იმით, რომ A და T, ისევე როგორც G და C, მკაცრად შეესაბამება ერთმანეთს, როგორც ორი ნახევარი. გატეხილი მინა, და არის დამატებითი ან შემავსებელი(ბერძნულიდან "დამატება" - დამატება) ერთმანეთს. თუ ცნობილია ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა დნმ-ის ერთ ჯაჭვში, მაშინ კომპლემენტარობის პრინციპით შესაძლებელია სხვა ჯაჭვის ნუკლეოტიდების დადგენა (იხ. დანართი, ამოცანა 1). დამატებითი ნუკლეოტიდები დაკავშირებულია წყალბადის ბმების გამოყენებით.

არსებობს ორი კავშირი A-სა და T-ს შორის და სამი G-სა და C-ს შორის.

დნმ-ის მოლეკულის გაორმაგება მისი უნიკალური თვისებაა, რომელიც უზრუნველყოფს მემკვიდრეობითი ინფორმაციის გადაცემას დედა უჯრედიდან ქალიშვილ უჯრედებში. დნმ-ის გაორმაგების პროცესს ე.წ დნმ-ის რედუპლიკაცია.იგი ხორციელდება შემდეგნაირად. უჯრედის გაყოფამდე ცოტა ხნით ადრე დნმ-ის მოლეკულა იხსნება და მისი ორმაგი ჯაჭვი, ფერმენტის მოქმედებით, ერთ ბოლოში იყოფა ორ დამოუკიდებელ ჯაჭვად. უჯრედის თავისუფალი ნუკლეოტიდების თითოეულ ნახევარზე, კომპლემენტარობის პრინციპის მიხედვით, აგებულია მეორე ჯაჭვი. შედეგად, ერთი დნმ-ის მოლეკულის ნაცვლად ჩნდება ორი სრულიად იდენტური მოლეკულა.

რნმ- პოლიმერი აგებულებით მსგავსი დნმ-ის ერთი ჯაჭვის, მაგრამ ზომით გაცილებით მცირე. რნმ-ის მონომერები არის ნუკლეოტიდები, რომლებიც შედგება ფოსფორის მჟავას, ნახშირწყლების (რიბოზა) და აზოტოვანი ფუძისგან. რნმ-ის სამი აზოტოვანი ბაზა - ადენინი, გუანინი და ციტოზინი - შეესაბამება დნმ-ს, მაგრამ მეოთხე განსხვავებულია. თიმინის ნაცვლად რნმ შეიცავს ურაცილს. რნმ პოლიმერის წარმოქმნა ხდება კოვალენტური ბმების მეშვეობით მეზობელი ნუკლეოტიდების რიბოზასა და ფოსფორის მჟავას შორის. ცნობილია რნმ-ის სამი ტიპი: მესინჯერი რნმ(i-RNA) დნმ-ის მოლეკულიდან გადასცემს ინფორმაციას ცილის სტრუქტურის შესახებ; გადაცემის რნმ(tRNA) ახორციელებს ამინომჟავების ტრანსპორტირებას ცილის სინთეზის ადგილზე; რიბოსომური რნმ (რ-რნმ) შეიცავს რიბოსომებს და მონაწილეობს ცილების სინთეზში.

ATP- ადენოზინის ტრიფოსფორის მჟავა მნიშვნელოვანი ორგანული ნაერთია. მისი სტრუქტურა არის ნუკლეოტიდი. იგი შეიცავს აზოტოვან ფუძე ადენინს, ნახშირწყლების რიბოზას და ფოსფორის მჟავას სამ მოლეკულას. ATP არის არასტაბილური სტრუქტურა; ფერმენტის გავლენით, ბმა "P" და "O"-ს შორის იშლება, ფოსფორმჟავას მოლეკულა იყოფა და ATP გადადის