Teksbuk para sa mga baitang 10-11

Seksyon I. Cell - isang yunit ng buhay
Kabanata I. Kemikal na komposisyon ng cell

Ang mga buhay na organismo ay naglalaman ng malaking bilang ng mga elemento ng kemikal. Bumubuo sila ng dalawang klase ng mga compound - organic at inorganic. Ang mga kemikal na compound, ang batayan ng istraktura kung saan ay mga carbon atom, ay tanda buhay. Ang mga compound na ito ay tinatawag na organic. Ang mga organikong compound ay lubhang magkakaibang, ngunit apat na klase lamang sa kanila ang may unibersal biological na kahalagahan: mga protina, nucleic acid, carbohydrates at lipid.

§ 1. Mga inorganikong compound

mahalaga sa biyolohikal mga elemento ng kemikal. Sa higit sa 100 elemento ng kemikal na kilala sa atin, ang mga buhay na organismo ay naglalaman ng humigit-kumulang 80, at kaugnay lamang sa 24 ay alam kung anong mga function ang ginagawa nila sa cell. Ang hanay ng mga elementong ito ay hindi sinasadya. Ang buhay ay nagmula sa tubig ng World Ocean, at ang mga buhay na organismo ay pangunahing binubuo ng mga elementong iyon na bumubuo ng mga compound na madaling natutunaw sa tubig. Karamihan sa mga elementong ito ay kabilang sa liwanag, ang kanilang tampok ay ang kakayahang pumasok sa malakas (covalent) na mga bono at bumuo ng maraming iba't ibang mga kumplikadong molekula.

Sa loob ng mga selula katawan ng tao Nangibabaw ang oxygen (higit sa 60%), carbon (mga 20%) at hydrogen (mga 10%). Nitrogen, kaltsyum, posporus, murang luntian, potasa, asupre, sosa, magnesiyo, pinagsama-sama, account para sa tungkol sa 5%. Ang natitirang 13 elemento ay bumubuo ng hindi hihigit sa 0.1%. Ang mga selula ng karamihan sa mga hayop ay may katulad na elementong komposisyon; ang mga selula lamang ng mga halaman at mikroorganismo ang naiiba. Kahit na ang mga elementong iyon na nakapaloob sa mga cell sa hindi gaanong halaga ay hindi mapapalitan ng anuman at talagang kinakailangan para sa buhay. Kaya, ang nilalaman ng yodo sa mga selula ay hindi lalampas sa 0.01%. Gayunpaman, sa kakulangan nito sa lupa (dahil dito at sa produktong pagkain) ang paglaki at pag-unlad ng mga bata ay naantala. Ang nilalaman ng tanso sa mga selula ng hayop ay hindi hihigit sa 0.0002%. Ngunit sa kakulangan ng tanso sa lupa (samakatuwid sa mga halaman), nangyayari ang mga sakit sa masa ng mga hayop sa bukid.

Ang halaga para sa cell ng mga pangunahing elemento ay ibinibigay sa dulo ng talatang ito.

Mga inorganic (mineral) compound. Kasama sa komposisyon ng mga buhay na selula ang isang bilang ng mga medyo simpleng compound na matatagpuan din sa walang buhay na kalikasan - sa mga mineral, natural na tubig. Ito ay mga inorganikong compound.

Ang tubig ay isa sa mga pinakakaraniwang sangkap sa mundo. Sinasaklaw nito ang karamihan sa ibabaw ng daigdig. Halos lahat ng nabubuhay na bagay ay pangunahing binubuo ng tubig. Sa mga tao, ang nilalaman ng tubig sa mga organo at tisyu ay nag-iiba mula sa 20% (in tissue ng buto) hanggang 85% (sa utak). Ang tungkol sa 2/3 ng masa ng isang tao ay tubig, sa katawan ng isang dikya hanggang sa 95% ng tubig, kahit na sa mga tuyong buto ng halaman, ang tubig ay 10-12%.

Ang tubig ay mayroon natatanging katangian. Ang mga pag-aari na ito ay napakahalaga para sa mga buhay na organismo na imposibleng isipin ang buhay nang walang ganitong kumbinasyon ng hydrogen at oxygen.

Ang mga natatanging katangian ng tubig ay tinutukoy ng istraktura ng mga molekula nito. Sa isang molekula ng tubig, ang isang oxygen atom ay covalently bonded sa dalawang hydrogen atoms (Fig. 1). Ang molekula ng tubig ay polar (dipole). Ang mga positibong singil ay puro sa hydrogen atoms, dahil ang oxygen ay mas electronegative kaysa hydrogen.

kanin. 1. Pagbubuo ng hydrogen bond sa tubig

Ang negatibong sisingilin na oxygen atom ng isang molekula ng tubig ay naaakit sa positibong sisingilin na hydrogen atom ng isa pang molekula upang bumuo ng isang hydrogen bond (Larawan 1).

Sa mga tuntunin ng lakas, ang isang hydrogen bond ay humigit-kumulang 15-20 beses na mas mahina kaysa sa isang covalent bond. Samakatuwid, ang hydrogen bond ay madaling masira, na sinusunod, halimbawa, sa panahon ng pagsingaw ng tubig. Dahil sa thermal motion ng mga molekula sa tubig, ang ilang mga hydrogen bond ay nasira, ang iba ay nabuo.

Kaya, ang mga molekula sa likidong tubig ay mobile, na mahalaga para sa mga proseso ng metabolic. Ang mga molekula ng tubig ay madaling tumagos sa mga lamad ng cell.

Dahil sa mataas na polarity ng mga molekula, ang tubig ay isang solvent para sa iba pang mga polar compound. Mas maraming sangkap ang natutunaw sa tubig kaysa sa anumang iba pang likido. Iyon ang dahilan kung bakit maraming mga reaksiyong kemikal ang nagaganap sa aquatic na kapaligiran ng selula. Tinutunaw ng tubig ang mga produktong metabolic at inaalis ang mga ito mula sa cell at sa katawan sa kabuuan.

Ang tubig ay may mataas na kapasidad ng init, ibig sabihin, ang kakayahang sumipsip ng init na may pinakamababang pagbabago sa sarili nitong temperatura. Dahil dito, pinoprotektahan nito ang cell mula sa biglaang pagbabago sa temperatura. Dahil maraming init ang ginugugol sa pagsingaw ng tubig, sa pamamagitan ng pagsingaw ng tubig, mapoprotektahan ng mga organismo ang kanilang sarili mula sa sobrang init (halimbawa, sa panahon ng pagpapawis).

Ang tubig ay may mataas na thermal conductivity. Ang ari-arian na ito ay lumilikha ng posibilidad ng pare-parehong pamamahagi ng init sa pagitan ng mga tisyu ng katawan.

Ang tubig ay nagsisilbing solvent para sa mga "lubricant" na kailangan saanman may mga gasgas na ibabaw (halimbawa, sa mga joints).

Ang tubig ay may pinakamataas na density sa 4°C. Samakatuwid, ang yelo, na may mas mababang density, ay mas magaan kaysa sa tubig at lumulutang sa ibabaw nito, na nagpoprotekta sa reservoir mula sa pagyeyelo.

May kaugnayan sa tubig, ang lahat ng mga sangkap ng cell ay nahahati sa dalawang grupo: hydrophilic - "mapagmahal na tubig" at hydrophobic - "takot sa tubig" (mula sa Greek na "hydro" - tubig, "phileo" - pag-ibig at "phobos" - takot) .

Ang mga hydrophilic substance ay mga sangkap na lubos na natutunaw sa tubig. Ito ay mga asin, asukal, amino acid. Ang mga hydrophobic substance, sa kabilang banda, ay halos hindi matutunaw sa tubig. Kabilang dito, halimbawa, ang mga taba.

mga ibabaw ng cell na naghihiwalay sa cell mula sa panlabas na kapaligiran, at ilang iba pang istruktura ay binubuo ng mga compound na hindi malulutas sa tubig (hydrophobic). Pinapanatili nito ang integridad ng istruktura ng cell. Sa makasagisag na paraan, ang isang cell ay maaaring ilarawan bilang isang sisidlan na may tubig, kung saan nagaganap ang mga biochemical reaction na tumitiyak sa buhay. Ang mga dingding ng sisidlan na ito ay hindi matutunaw sa tubig. Gayunpaman, nagagawa nilang pumili ng mga compound na nalulusaw sa tubig.

Bilang karagdagan sa tubig, kabilang sa mga di-organikong sangkap ng cell, ang mga asing-gamot, na mga ionic compound, ay dapat banggitin. Ang mga ito ay nabuo sa pamamagitan ng mga cation ng potassium, sodium, magnesium at iba pang mga metal at anion ng hydrochloric, carbonic, sulfuric, phosphoric acids. Sa panahon ng paghihiwalay ng naturang mga asing-gamot, lumilitaw ang mga kation sa mga solusyon (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+, atbp.) at mga anion (CI -, HCO 3 -, HS0 4 -, atbp.). Ang konsentrasyon ng mga ions sa panlabas na ibabaw ng cell ay naiiba sa kanilang konsentrasyon sa panloob na ibabaw. magkaibang numero Ang potassium at sodium ions sa panloob at panlabas na ibabaw ng cell ay lumilikha ng pagkakaiba sa singil sa buong lamad. Sa panlabas na ibabaw ng lamad ng cell mayroong isang napakataas na konsentrasyon ng mga sodium ions, at sa panloob na ibabaw mayroong isang napakataas na konsentrasyon ng mga potassium ions at isang mababang konsentrasyon ng sodium. Bilang resulta, ang isang potensyal na pagkakaiba ay nabuo sa pagitan ng panloob at panlabas na ibabaw cell lamad, na nagiging sanhi ng paghahatid ng paggulo sa kahabaan ng nerve o kalamnan.

Ang mga ion ng kaltsyum at magnesiyo ay mga activator ng maraming mga enzyme, at kung kulang ang mga ito, ang mga mahahalagang proseso sa mga selula ay naaabala. Ang isang bilang ng mga mahahalagang tungkulin ay ginagampanan sa mga nabubuhay na organismo sa pamamagitan ng mga inorganic acid at kanilang mga asin. Hydrochloric acid lumilikha ng acidic na kapaligiran sa tiyan ng mga hayop at tao at sa mga espesyal na organo ng mga insectivorous na halaman, na nagpapabilis sa pagtunaw ng mga protina ng pagkain. Ang mga residue ng phosphoric acid (H 3 P0 4), na sumasali sa isang bilang ng mga enzymatic at iba pang mga protina ng cell, ay nagbabago ng kanilang aktibidad sa pisyolohikal. Ang mga nalalabi ng sulfuric acid, na sumasali sa mga dayuhang sangkap na hindi matutunaw sa tubig, ay nagbibigay sa kanila ng solubility at sa gayon ay nag-aambag sa kanilang pag-alis mula sa mga selula at organismo. Ang mga sodium at potassium salts ng nitrous at phosphoric acids, calcium salt ng sulfuric acid ay mahalagang bahagi ng mineral na nutrisyon ng mga halaman, ang mga ito ay inilalapat sa lupa bilang mga pataba para sa nutrisyon ng halaman. Sa mas detalyado, ang halaga para sa cell ng mga elemento ng kemikal ay ibinibigay sa ibaba.

Biologically mahalagang mga elemento ng kemikal ng cell

1. Ano ang biyolohikal na papel tubig sa hawla?
2. Anong mga ion ang matatagpuan sa cell? Ano ang kanilang biyolohikal na papel?
3. Ano ang papel na ginagampanan ng mga cation na nakapaloob sa cell?

Tubig. Sa mga di-organikong sangkap na bumubuo sa selula, ang tubig ang pinakamahalaga. Ang halaga nito ay mula 60 hanggang 95% ng kabuuang masa ng cell. Ang tubig ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa buhay ng mga selula at mga buhay na organismo sa pangkalahatan. Bilang karagdagan sa pagiging bahagi ng kanilang komposisyon, para sa maraming mga organismo ito ay isang tirahan din.

Ang papel na ginagampanan ng tubig sa cell ay natutukoy ng kakaibang kemikal at pisikal na katangian, pangunahing nauugnay sa maliit na sukat ng mga molekula, sa polarity ng mga molekula nito at sa kanilang kakayahang bumuo ng mga bono ng hydrogen sa isa't isa.

Ang tubig bilang bahagi ng mga biological system ay gumaganap ng mga sumusunod na mahahalagang tungkulin:

1. tubig- unibersal na solvent para sa mga polar substance, tulad ng mga asin, asukal, alkohol, acid, atbp. Ang mga sangkap na lubos na natutunaw sa tubig ay tinatawag hydrophilic. Kapag ang isang sangkap ay napupunta sa solusyon, ang mga molekula o ion nito ay pinahihintulutang gumalaw nang mas malaya; ang reaktibiti ng sangkap ay tumataas nang naaayon. Ito ay para sa kadahilanang ito na ang karamihan sa mga kemikal na reaksyon sa cell ay nagpapatuloy sa may tubig na mga solusyon. Ang mga molekula nito ay kasangkot sa maraming mga reaksiyong kemikal, halimbawa, sa pagbuo o hydrolysis ng mga polimer. Sa proseso ng photosynthesis, ang tubig ay isang electron donor, isang pinagmumulan ng hydrogen ions at libreng oxygen.
2. Ang tubig ay hindi natutunaw o nahahalo sa mga non-polar substance, dahil hindi ito makakabuo ng hydrogen bond sa kanila. Ang mga sangkap na hindi matutunaw sa tubig ay tinatawag hydrophobic. Ang mga hydrophobic molecule o ang kanilang mga bahagi ay tinataboy ng tubig, at sa presensya nito ay naaakit sa isa't isa. Naglalaro ang gayong mga pakikipag-ugnayan mahalagang papel sa pagtiyak ng katatagan ng mga lamad, pati na rin ang maraming mga molekula ng protina, mga nucleic acid at isang bilang ng mga istrukturang subcellular.
3. Ang tubig ay may mataas na tiyak kapasidad ng init. Ito ay nangangailangan ng maraming enerhiya upang masira ang mga bono ng hydrogen na humahawak sa mga molekula ng tubig. Tinitiyak ng property na ito ang pagpapanatili ng thermal balance ng katawan na may makabuluhang pagbabago sa temperatura kapaligiran. Bilang karagdagan, ang tubig ay naiiba mataas na thermal conductivity, na nagpapahintulot sa katawan na mapanatili ang parehong temperatura sa buong volume nito.
4. Nailalarawan ang tubig mataas na init ng singaw, Iyon ay, ang kakayahan ng mga molekula na magdala ng malaking halaga ng init habang pinapalamig ang katawan. Dahil sa pag-aari na ito ng tubig, na ipinakita sa panahon ng pagpapawis sa mga mammal, thermal shortness ng paghinga sa mga buwaya at iba pang mga hayop, transpiration sa mga halaman, ang kanilang sobrang pag-init ay pinipigilan.
5. Eksklusibo ang tubig mataas na pag-igting sa ibabaw. Ang ari-arian na ito ay napakahalaga para sa mga proseso ng adsorption, para sa paggalaw ng mga solusyon sa pamamagitan ng mga tisyu (sirkulasyon ng dugo, pataas at pababang mga alon sa mga halaman). Para sa maraming maliliit na organismo, ang pag-igting sa ibabaw ay nagpapahintulot sa kanila na lumutang o dumausdos sa ibabaw ng tubig.
6. Nagbibigay ng tubig paggalaw ng mga sangkap sa cell at sa katawan, ang pagsipsip ng mga sangkap at ang paglabas ng mga produktong metabolic.
7. Sa mga halaman, tinutukoy ng tubig turgor mga cell, at sa ilang mga hayop ay gumaganap mga function ng suporta pagiging isang hydrostatic skeleton (bilog at annelids, echinoderms).
8. Ang tubig ay isang mahalagang bahagi mga likidong pampadulas(synovial - sa mga joints ng vertebrates, pleural - in pleural cavity, pericardial - sa pericardial sac) at putik(pangasiwaan ang paggalaw ng mga sangkap sa pamamagitan ng mga bituka, lumikha ng isang mahalumigmig na kapaligiran sa mauhog lamad respiratory tract). Ito ay bahagi ng laway, apdo, luha, tamud, atbp.

mga mineral na asing-gamot. mga di-organikong sangkap sa isang hawla, maliban sa tubig, precspavlevy mineral salts. Mga molekula ng asin sa may tubig na solusyon masira sa mga cation at anion. Ang pinakamahalaga ay ang mga kation (K +, Na +, Ca 2+, Mg: +, NH 4 +) at mga anion (C1, H 2 P0 4 -, HP0 4 2-, HC0 3 -, NO3 2--, SO 4 2-) Hindi lamang ang nilalaman, kundi pati na rin ang ratio ng mga ions sa cell ay mahalaga.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng bilang ng mga cation at anion sa ibabaw at sa loob ng cell ay nagbibigay ng paglitaw potensyal na pagkilos, kung ano ang pinagbabatayan ng paglitaw ng nerbiyos at muscular excitation. Ang pagkakaiba sa konsentrasyon ng mga ions sa iba't ibang panig ng lamad ay dahil sa aktibong paglipat ng mga sangkap sa pamamagitan ng lamad, pati na rin ang conversion ng enerhiya.

Ang cell ay tinatawag yunit ng elementarya mga istruktura ng mga buhay na organismo. Lahat ng nabubuhay na bagay - ito man ay mga tao, hayop, halaman, fungi o bacteria - ay karaniwang mga selula. Sa katawan ng isang tao mayroong maraming mga cell na ito - daan-daang libong mga selula ang bumubuo sa katawan ng mga mammal at reptilya, at sa isang tao ay kakaunti - maraming bakterya ang binubuo lamang ng isang cell. Ngunit ang bilang ng mga selula ay hindi kasinghalaga ng kanilang presensya.

Matagal nang alam na ang mga selula ay may lahat ng mga katangian ng isang nabubuhay na bagay: humihinga sila, nagpapakain, dumami, umangkop sa mga bagong kondisyon, at namamatay pa nga. At, tulad ng lahat ng nabubuhay na bagay, ang mga selula ay naglalaman ng mga organiko at di-organikong sangkap.

Higit pa, dahil ito ay parehong tubig, at siyempre, ang pinakamalaking bahagi Ang departamento na tinatawag na "mga di-organikong sangkap ng cell" ay ibinibigay sa tubig - ito ay 40-98% ng kabuuang dami ng cell.

Ang tubig sa cell ay gumaganap ng maraming mahahalagang pag-andar: tinitiyak nito ang pagkalastiko ng cell, ang bilis ng mga reaksiyong kemikal na nagaganap dito, ang paggalaw ng mga papasok na sangkap sa pamamagitan ng cell at ang kanilang pag-alis. Bilang karagdagan, maraming mga sangkap ang natutunaw sa tubig, maaari itong lumahok sa mga reaksiyong kemikal, at ito ay tubig na responsable para sa thermoregulation ng buong organismo, dahil ang tubig ay may magandang thermal conductivity.

Bilang karagdagan sa tubig, ang mga di-organikong sangkap ng cell ay kinabibilangan din ng maraming mga mineral na sangkap, na nahahati sa mga macroelement at microelement.

Ang mga macronutrients ay kinabibilangan ng mga sangkap tulad ng iron, nitrogen, potassium, magnesium, sodium, sulfur, carbon, phosphorus, calcium at marami pang iba.

Ang mga elemento ng bakas ay, para sa karamihan, mga mabibigat na metal tulad ng boron, manganese, bromine, tanso, molibdenum, yodo at sink.

Gayundin sa katawan mayroong mga ultramicroelement, kabilang ang ginto, uranium, mercury, radium, selenium at iba pa.

Ang lahat ng mga di-organikong sangkap ng cell ay gumaganap ng kanilang sariling, mahalagang papel. Kaya, ang nitrogen ay kasangkot sa isang mahusay na iba't ibang mga compound - parehong protina at hindi protina, nagtataguyod ng pagbuo ng mga bitamina, amino acid, pigment.

Ang kaltsyum ay isang potassium antagonist at nagsisilbing pandikit para sa mga selula ng halaman.

Ang bakal ay kasangkot sa proseso ng paghinga, ay bahagi ng mga molekula ng hemoglobin.

Ang tanso ay responsable para sa pagbuo ng mga selula ng dugo, kalusugan ng puso at magandang gana.

Ang Boron ay responsable para sa proseso ng paglago, lalo na sa mga halaman.

Ang potasa ay nagbibigay ng mga colloidal na katangian ng cytoplasm, ang pagbuo ng mga protina at normal na trabaho mga puso.

Tinitiyak din ng sodium ang tamang ritmo ng aktibidad ng puso.

Ang sulfur ay kasangkot sa pagbuo ng ilang mga amino acid.

Ang posporus ay kasangkot sa pagbuo ng isang malaking bilang ng mga mahahalagang compound, tulad ng mga nucleotides, ilang mga enzyme, AMP, ATP, ADP.

At tanging ang papel na ginagampanan ng mga ultramicroelement ay ganap na hindi alam.

Ngunit ang mga di-organikong sangkap ng selula lamang ay hindi kayang gawin itong kumpleto at buhay. Ang organikong bagay ay hindi gaanong mahalaga kaysa sa kanila.

Kabilang dito ang carbohydrates, lipids, enzymes, pigments, bitamina, at hormones.

Ang mga karbohidrat ay nahahati sa monosaccharides, disaccharides, polysaccharides at oligosaccharides. Ang mono-di- at ​​polysaccharides ay ang pangunahing pinagkukunan ng enerhiya para sa cell at katawan, ngunit ang mga oligosaccharides na hindi matutunaw sa tubig ay magkakadikit. nag-uugnay na tisyu at protektahan ang mga cell mula sa masamang panlabas na impluwensya.

Ang mga lipid ay nahahati sa wastong taba at lipoid - mga sangkap na tulad ng taba na bumubuo ng mga oriented na molecular layer.

Ang mga enzyme ay mga katalista na nagpapabilis ng mga proseso ng biochemical sa katawan. Bilang karagdagan, binabawasan ng mga enzyme ang dami ng enerhiya na natupok upang magbigay ng reaktibiti sa molekula.

Ang mga bitamina ay kinakailangan para sa regulasyon ng oxidizability ng mga amino acid at carbohydrates, pati na rin para sa buong paglaki at pag-unlad.

Ang mga hormone ay kinakailangan upang ayusin ang buhay ng katawan.

Ang isang cell ay isang kumplikadong sistema ng self-regulating kung saan ang daan-daang mga kemikal na reaksyon ay nangyayari nang sabay-sabay at sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod, na naglalayong mapanatili ang mahalagang aktibidad, paglaki at pag-unlad nito. Ang pag-aaral komposisyong kemikal Ipinapakita ng mga cell na sa mga nabubuhay na organismo ay walang mga espesyal na elemento ng kemikal na kakaiba lamang sa kanila: ito ay nahayag sa pagkakaisa ng kemikal na komposisyon ng animate at walang buhay na kalikasan.

Sa 115 na elemento ng kemikal na umiiral sa kalikasan, hindi bababa sa kalahati ng mga ito ang aktibong bahagi sa mga proseso ng buhay. Bukod dito, 24 sa kanila ay obligado at matatagpuan sa halos lahat ng uri ng mga selula, at 10 elemento ang pinakamahalaga - nitrogen (N), hydrogen (H), carbon (C), oxygen (O), phosphorus (P) , sulfur (S) , sodium (Na), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg) - ang mga pangunahing bahagi ng cell ay binuo mula sa kanila.

Ayon sa porsyento sa cell, ang mga elemento ng kemikal ay nahahati sa tatlong grupo:

· macronutrients, nilalaman sa cell - 10 -3; oxygen, carbon, hydrogen, nitrogen, phosphorus, sulfur, calcium, potassium, chlorine, sodium at magnesium, na bumubuo ng higit sa 99% ng cell mass;

· mga elemento ng bakas, ang nilalaman nito ay nag-iiba sa loob ng 10 -3 -10 -6 ; bakal, mangganeso, tanso, sink, kobalt, nikel, yodo, bromine, fluorine, boron; ang kanilang sakit ay bumubuo ng 1.0% ng masa ng cell;

· ultramicroelements, mas mababa sa 10 -6 ; ginto, pilak, uranium, beryllium, cesium, siliniyum, atbp.; sa kabuuan, mas mababa sa 0.1% ng masa ng cell.

Kahit na mababang nilalaman sa mga buhay na organismo, ang mga micro- at ultramicroelement ay may mahalagang papel: bahagi sila ng iba't ibang mga enzyme, bitamina, at sa gayon ay tinutukoy ang normal na pag-unlad at paggana ng mga istruktura ng cell at ang katawan sa kabuuan.

Ang bawat isa sa mga elemento ng kemikal na matatagpuan sa mga buhay na organismo ay gumaganap mahalagang tungkulin(Talahanayan 1).

Talahanayan 1.

MGA TUNGKULIN NG MGA ELEMENTO SA BUHAY NA ORGANISMO

Elemento	Mga pag-andar
Oxygen	- ay bahagi ng tubig at mga organikong sangkap.
Carbon	- ay bahagi ng lahat ng mga organikong sangkap.
Hydrogen	- ay bahagi ng tubig at lahat ng mga organikong sangkap.
Nitrogen	- ay bahagi ng mga organikong sangkap; - Ang mga autotrophic na halaman ay ang paunang produkto ng nitrogen at metabolismo ng protina; - ay bahagi ng non-protein compounds - pigments (chlorophyll, hemoglobin), DNA, RNA, bitamina.
Posporus	- Ang mga organikong compound ng mga halaman ay naglalaman ng halos 50% ng kabuuang halaga nito sa katawan; - ay bahagi ng AMP, ADP, ATP, nucleotides, phosphorylated sugars, ilang enzymes; matatagpuan sa anyo ng mga phosphate katas ng cell, tissue ng buto, enamel ng ngipin.
Sulfur	- nakikilahok sa pagtatayo ng mga amino acid (cysteine), mga protina; - ay bahagi ng bitamina B 1 at ilang mga enzyme; - Ang mga compound ng sulfur ay nabuo sa atay bilang mga produkto ng detoxification (pagdidisimpekta) ng mga nakakalason na sangkap; - ay mahalaga para sa chemosynthetic bacteria.
Potassium	- ay nakapaloob sa mga cell sa anyo ng mga K + ions, hindi bumubuo ng mga permanenteng bono na may mga organikong compound; - tinutukoy ang mga colloidal na katangian ng cytoplasm; - pinapagana ang mga enzyme ng synthesis ng protina; - nakikilahok sa regulasyon ng ritmo ng aktibidad ng puso; - nakikilahok sa pagbuo ng mga potensyal na biyolohikal; - nakikilahok sa mga proseso ng photosynthesis.
Sosa	- ay nakapaloob sa anyo ng Na + ions at hindi bumubuo ng mga complex na may mga bahagi ng bumubuo ng cell; - bumubuo ng isang makabuluhang bahagi mineral dugo at samakatuwid ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa regulasyon ng metabolismo ng tubig; - pinapanatili ang osmotic na potensyal ng cell, na nagsisiguro sa pagsipsip ng tubig ng halaman mula sa lupa; - nagtataguyod ng polariseysyon ng cell, mga proseso ng pagkamayamutin, nakikilahok sa pagbuo ng mga potensyal; - kinokontrol ang ritmo ng aktibidad ng puso; - nakikilahok sa regulasyon balanse ng acid-base sa katawan; - nakakaapekto sa synthesis ng mga hormone; - ay ang pangunahing elemento sa pagbuo ng mga buffer system ng katawan.
Kaltsyum	- sa ionic na estado, ang antagonist K + ; - ay isang bahagi ng mga lamad ng cell; - sa anyo ng mga asing-gamot ng mga sangkap ng pectin ay dumidikit sa mga selula ng halaman; - sa mga selula ng halaman nakapaloob sa anyo ng simple, hugis-karayom ​​o intergrown na mga kristal ng calcium oxalate; - bahagi ng tissue ng buto at enamel ng ngipin; - nakikilahok sa pagbuo ng panlabas na balangkas ng algae at mollusks; - isang mahalagang bahagi ng sistema ng coagulation ng dugo; - nagbibigay ng contractility ng mga fibers ng kalamnan.
Magnesium	- bahagi ng chlorophyll; - bahagi ng tissue ng buto at enamel ng ngipin; - nag-activate metabolismo ng enerhiya at synthesis ng DNA; - bumubuo ng mga asing-gamot na may mga sangkap na pectin ng mga halaman.
bakal	- isang mahalagang bahagi ng lahat ng uri ng hemoglobin; - nakikilahok sa biosynthesis ng chlorophyll; - nakikilahok sa mga proseso ng photosynthesis at paghinga sa pamamagitan ng paglipat ng elektron sa komposisyon ng mga oxidative enzymes (Fe-proteins) - cytochromes, catalase, peroxidase, ferredoxin; - sa katawan ng tao at hayop na nakaimbak sa atay sa anyo ng ferritin - protina na naglalaman ng bakal.
tanso	- isang bahagi ng respiratory pigments sa invertebrates; - ay bahagi ng oxidases; - nakikilahok sa mga proseso ng hematopoiesis, hemoglobin synthesis, cytochromes sa photosynthesis.
Manganese	- ay bahagi ng mga enzyme; - nakikilahok sa pagbuo ng mga buto, N assimilation, ang proseso ng photosynthesis.
Molibdenum	- ay isang bahagi ng nitrate reductase enzymes; - nakikilahok sa pagbubuklod ng atmospheric nitrogen sa pamamagitan ng nodule bacteria.
kobalt	- ay bahagi ng bitamina B 12; - nakikilahok sa nitrogen fixation ng nodule bacteria; - kinakailangan para sa pagbuo ng mga mature na erythrocytes.
Bor	- nakakaapekto sa paglago ng mga halaman; - pinapagana ang mga restorative enzymes ng paghinga.
Sink	- ay bahagi ng halos 100 enzymes, sa partikular na DNA at RNA polymerases; - nakikilahok sa synthesis ng phytohormones.
Fluorine	- bahagi ng tissue ng buto at enamel ng ngipin.
Chlorine	- bahagi ng HCl gastric juice.
yodo	Kasama sa mga thyroid hormone

Ang mga elemento ng kemikal sa mga selula ay nasa anyo ng mga ions, sa komposisyon ng mga di-organikong o organikong sangkap.

Tubig at inorganic compounds, ang kanilang papel sa cell.

Mga inorganic (mineral) na sangkap ay medyo simple mga kemikal na compound, na matatagpuan kapwa sa buhay at walang buhay na kalikasan (sa mga mineral, natural na tubig). Sa mga inorganikong compound, ang tubig ang pinakamahalaga mga mineral na asing-gamot, mga acid at base.

Ang average na nilalaman ng tubig sa mga cell ng karamihan sa mga organismo ay tungkol sa 70% (sa mga cell ng isang dikya - 96%). Ang dami ng tubig sa iba't ibang organo at tisyu ay nag-iiba at depende sa kanilang antas. metabolic proseso. Kaya, sa mga tao, ang nilalaman ng tubig sa mga selula ng enamel ng ngipin ay 10%, tissue ng buto - 20%, adipose tissue - 40%, bato - 80%, utak - hanggang 85%, at sa mga embryonic cell - hanggang 97 %.

ganyan mataas na nilalaman Ang tubig ay katibayan ng mahalagang papel nito sa mga selula ng mga buhay na organismo, dahil sa istraktura nito. Ang mga molekula ng tubig ay maliit at hindi linear.

kanin. 1. Ang formula ng tubig.

spatial na istraktura. Ang mga atomo sa isang molekula ay pinagsasama-sama ng mga polar covalent bond na nagbubuklod ng isang oxygen atom sa dalawang hydrogen atoms. Ang polarity ng covalent bonds, i.e. ang hindi pantay na pamamahagi ng mga singil ay ipinaliwanag sa kasong ito ng malakas na electronegativity ng oxygen atom, na kumukuha ng mga electron mula sa mga karaniwang pares ng electron, bilang isang resulta kung saan ang isang bahagyang negatibong singil ay lumilitaw sa oxygen atom, at isang bahagyang positibong singil sa mga atomo ng hydrogen. Ang mga bono ng hydrogen ay lumitaw sa pagitan ng mga atomo ng oxygen at hydrogen ng mga kalapit na molekula ng tubig, dahil sa kung saan, sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang tubig ay may orihinal na estado ng likido. Gayunpaman, ang mga bono ng hydrogen ay humigit-kumulang 20 beses na mas mahina kaysa sa mga covalent bond sa lakas, samakatuwid sila ay madaling masira kapag ang tubig ay sumingaw.

Mga katangian ng tubig:

- unibersal na solvent– ang polar inorganic at organic compounds ay natutunaw sa tubig; mga sangkap na lubos na natutunaw sa tubig (maraming mga mineral na asing-gamot, acid, alkalis, alkohol, asukal, bitamina, ilang protina - albumin, histones), tinatawag na polysaccharides, taba, nucleic acid, ilang protina - globulins, fibrillar), hydrophilic ; mga sangkap na mahina o hindi natutunaw sa tubig (ilang mga asing-gamot, bitamina, tinatawag na hydrophobic .

- mataas tiyak na init - ang kakayahang sumipsip ng init na may kaunting pagbabago sa sarili nitong temperatura; Kapag ang tubig ay sumingaw, nangangailangan ng maraming enerhiya upang maputol ang mga hydrogen bond na humahawak sa mga molekula, kaya sa pamamagitan ng pagsingaw ng tubig, mapoprotektahan ng mga organismo ang kanilang sarili mula sa sobrang init.

- mataas na thermal conductivity- pare-parehong pamamahagi ng init sa pagitan ng mga tisyu ng katawan.

- mataas na pag-igting sa ibabaw- ay mahalaga para sa mga proseso ng adsorption, para sa paggalaw ng mga solusyon sa pamamagitan ng mga tisyu (sirkulasyon ng dugo sa mga hayop, pataas na kasalukuyang sa mga halaman), pagpapanatili sa ibabaw o pag-slide sa ibabaw ng tubig ng maliliit na organismo.

- ang tubig ay halos hindi mapipigil, lumilikha ng presyon ng turgor, na batay sa mga phenomena ng osmosis, at pagtukoy sa dami at pagkalastiko ng mga selula at tisyu.

Osmosis – pagtagos ng mga molekula ng solvent (tubig) sa pamamagitan ng isang biological membrane sa isang solusyon ng isang sangkap. Osmotic pressure ay ang presyon kung saan ang solvent ay tumagos sa lamad. Ang halaga ng osmotic pressure ay tumataas sa pagtaas ng konsentrasyon ng solusyon. Osmotic pressure ng mga likido katawan ng tao katumbas ng presyon ng isang 0.85% sodium chloride solution, i.e. isotonic na solusyon. Ang mas maraming puro solusyon ay tinatawag na hypertonic, at ang hindi gaanong puro solusyon ay tinatawag na hypotonic.

Ang tubig ay umiiral sa cell sa libre at nakagapos na mga anyo. Ang nakatali na tubig - 4-5% - ay bahagi ng mga istruktura ng fibrillar, at magsasama sa ilang mga protina, na bumubuo ng isang solvate shell sa kanilang paligid. Libreng tubig - 95-96% - gumaganap ng isang bilang ng mga biologically mahalagang function.

Mga function ng tubig:

1) transportasyon - tinitiyak ang paggalaw ng mga sangkap sa cell at katawan, pagsipsip

2) metabolic - ay ang kapaligiran para sa lahat ng biochemical reaksyon sa cell;

3) istruktura - ang cytoplasm ng cell ay naglalaman ng mula 60% hanggang 95% na tubig; sa mga halaman, ang tubig ay nagbibigay ng turgor; bilog at annelids ay isang hydrostatic skeleton.

mga di-organikong sangkap.

Ang karamihan sa mga di-organikong sangkap ay nasa anyo ng mga asing-gamot, alinman sa dissociated sa mga ions o sa solid state.

Ang mga inorganic na ion ay walang maliit na kahalagahan para sa pagtiyak ng mahahalagang proseso ng cell - ito mga kasyon(K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , NH 3 +) at mga anion(Cl - , HPO 4 2- , H 2 PO 4 - , HCO - , NO 3 -) mga mineral na asin. Ang nilalaman ng mga cation at anion sa cell ay naiiba sa kanilang konsentrasyon sa kapaligiran na nakapalibot sa cell, dahil sa aktibong regulasyon ng paglipat ng mga sangkap sa pamamagitan ng lamad. Kaya, natitiyak ang katatagan ng kemikal na komposisyon ng buhay na selula. Sa pagkamatay ng cell, bumababa ang konsentrasyon ng mga sangkap sa medium at sa cytoplasm.

Ang mga ions na nakapaloob sa katawan ay mahalaga para sa pagpapanatili ng pare-pareho ng reaksyon ng medium (pH) sa cell at sa mga solusyon na nakapalibot dito, i.e. ay mga bahagi ng buffer system. buffering - ang kakayahan ng cell na mapanatili ang isang bahagyang alkaline na reaksyon ng mga nilalaman nito sa isang pare-parehong antas. Ang mga anion ng mahinang acid at mahinang alkali ay nagbubuklod sa mga H + ions at hydroxyl ions (OH -), dahil sa kung saan ang reaksyon sa loob ng cell ay halos hindi nagbabago. Ang mga katangian ng buffer ng cell ay nakasalalay sa konsentrasyon ng mga asing-gamot. Ang pinakamahalagang buffer system sa mga mammal ay phosphate at bikarbonate.

Phosphate buffer system- binubuo ng H 2 PO 4 - at HPO 4 2- at pinapanatili ang pH ng intracellular fluid sa loob ng 6.9-7.4. Bahay buffer system ang extracellular na kapaligiran (blood plasma) ay isang bikarbonate system na binubuo ng H 2 CO 3 at HCO 3 - at nagpapanatili ng pH na 7.4.

mga di-organikong asido at ang kanilang mga asin ay mahalaga sa buhay ng mga organismo:

Ang hydrochloric acid ay bahagi ng gastric juice;

Ang mga nalalabi ng sulfuric acid, na sumasali sa mga dayuhang sangkap na hindi matutunaw sa tubig, ay ginagawa itong natutunaw, pinapadali ang paglabas mula sa katawan;

Ang mga inorganikong sodium at potassium salts ng nitrous at phosphoric acids, calcium salt ng sulfuric acid ay nagsisilbing mga bahagi ng mineral na nutrisyon ng mga halaman (bilang mga pataba);

Ang mga asin ng calcium at phosphorus ay bahagi ng bone tissue ng mga hayop.

organikong bagay - maraming mga carbon compound na pangunahing na-synthesize ng mga buhay na organismo.

Ang ratio ng mga elemento ng kemikal sa mga nabubuhay na katawan ay iba kaysa sa mga bagay na walang buhay na kalikasan. AT crust ng lupa ang pinakakaraniwang Si, Al, O 2, Na - 90%. Sa mga buhay na organismo: H, O, C, N - 98%. Ang pagkakaibang ito ay dahil sa mga katangian mga katangian ng kemikal hydrogen, oxygen, carbon at nitrogen, bilang isang resulta kung saan sila ay naging pinaka-angkop para sa pagbuo ng mga molekula na gumaganap ng mga biological function.

Ang hydrogen, oxygen, carbon at nitrogen ay nagagawang bumuo ng malakas na covalent bond sa pamamagitan ng pagpapares ng mga electron na kabilang sa dalawang atomo. Ang oxygen, carbon at nitrogen ay bumubuo ng parehong single at double bond, na nagreresulta sa isang malawak na iba't ibang mga kemikal na compound. Ang kakayahan ng mga carbon atom na makipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng pagbuo ng covalent carbon-carbon bond ay lalong mahalaga. Ang bawat carbon atom ay maaaring magtatag ng mga covalent bond na may hanggang apat na carbon atoms. Ang mga covalently bonded na carbon atom ay maaaring bumuo ng mga backbone ng hindi mabilang na mga organikong molekula. Dahil ang mga carbon atom ay madaling pumasok sa mga covalent bond na may oxygen, nitrogen at sulfur, ang mga organikong molekula ay nakakamit ng pambihirang kumplikado at pagkakaiba-iba ng istraktura.

Ang mga organikong compound ay bumubuo ng isang average ng 20-30% ng cell mass ng isang buhay na organismo. Makilala: monomer – maliit na mababang molekular na timbang na mga organikong molekula na nagsisilbing mga bloke ng gusali para sa mga polimer; polimer – mas malaki, mataas na molekular na timbang macromolecules.

Ang mga polimer ay linear o branched chain na naglalaman ng malaking numero mga yunit ng monomer. Mga homopolymer- ay kinakatawan ng isang uri ng monomer (cellulose), heteropolymer– ilang iba't ibang monomer (protina, DNA, RNA). Kung ang isang pangkat ng mga monomer ay paulit-ulit sa isang molekula, kung gayon ang polimer ay tinatawag regular, sa mga molekula irregular walang nakikitang repeatability polymers.

Ang mga organikong sangkap ay kinabibilangan ng mga biopolymer - mga protina, nucleic acid at carbohydrates; pati na rin ang mga taba.

AT iba't ibang uri Kasama sa mga cell ang hindi pantay na dami ng ilang mga organikong compound (ang mga cell ng halaman ay pinangungunahan ng kumplikadong carbohydrates- polysaccharides; ang mga hayop ay may mas maraming protina at taba). Gayunpaman, ang bawat pangkat ng mga organikong sangkap sa anumang uri ng cell ay gumaganap ng mga katulad na function.

Katulad na impormasyon.

Ang kemikal na komposisyon ng mga selula ng halaman at hayop ay halos magkapareho, na nagpapahiwatig ng pagkakaisa ng kanilang pinagmulan. Mahigit sa 80 elemento ng kemikal ang natagpuan sa mga selula.

Ang mga elemento ng kemikal na nasa cell ay nahahati sa 3 malalaking grupo: macronutrients, mesoelement, microelement.

Ang mga macronutrients ay kinabibilangan ng carbon, oxygen, hydrogen at nitrogen. Mga elemento ng meso ay sulfur, phosphorus, potassium, calcium, iron. Mga elemento ng bakas - sink, yodo, tanso, mangganeso at iba pa.

Biologically mahalagang mga elemento ng kemikal ng cell:

Nitrogen -bahagi ng istruktura protina at NK.

Hydrogen- ay bahagi ng tubig at lahat ng biological compound.

Magnesium- isinaaktibo ang gawain ng maraming mga enzyme; structural component ng chlorophyll.

Kaltsyum- ang pangunahing bahagi ng buto at ngipin.

bakal- pumapasok sa hemoglobin.

yodo- bahagi ng thyroid hormone.

Ang mga sangkap ng cell ay nahahati sa organic(mga protina, nucleic acid, lipid, carbohydrates, ATP) at inorganic(tubig at mga mineral na asing-gamot).

Tubig bumubuo ng hanggang 80% ng masa ng cell, gumaganap mahalagang papel:

ang tubig sa cell ay isang solvent

· nagdadala ng mga sustansya;

inaalis ang tubig sa katawan mga nakakapinsalang sangkap;

mataas na kapasidad ng init ng tubig;

Ang pagsingaw ng tubig ay nakakatulong sa pagpapalamig ng mga hayop at halaman.

Nagbibigay ng pagkalastiko sa cell.

Mga mineral:

lumahok sa pagpapanatili ng homeostasis sa pamamagitan ng pag-regulate ng daloy ng tubig sa cell;

Tinitiyak ng potasa at sodium ang pagdadala ng mga sangkap sa buong lamad at kasangkot sa paglitaw at pagpapadaloy ng isang nerve impulse.

Ang mga mineral na asing-gamot, pangunahin ang mga calcium phosphate at carbonates, ay nagbibigay ng katigasan sa tissue ng buto.

Lutasin ang isang problema sa genetika ng dugo ng tao

Ang mga protina, ang kanilang papel sa katawan

protina- mga organikong sangkap na matatagpuan sa lahat ng mga selula, na binubuo ng mga monomer.

protina- mataas na molekular na timbang non-periodic polymer.

Monomer ay amino acid (20).

Ang mga amino acid ay naglalaman ng isang amino group, isang carboxyl group at isang radical. Ang mga amino acid ay pinagsama-sama upang bumuo ng isang peptide bond. Ang mga protina ay lubhang magkakaibang, halimbawa, mayroong higit sa 10 milyon sa kanila sa katawan ng tao.

Ang pagkakaiba-iba ng mga protina ay nakasalalay sa:

1. magkaibang AK sequence

2. ayon sa sukat

3. mula sa komposisyon

Mga istruktura ng protina

Ang pangunahing istraktura ng isang protina - isang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid na konektado ng isang peptide bond (linear structure).

Ang pangalawang istraktura ng isang protina - istraktura ng spiral.

Tertiary na istraktura ng isang protina- globule (glomerular na istraktura).

Quaternary na istraktura ng protina- binubuo ng ilang globule. Katangian ng hemoglobin at chlorophyll.

Mga Katangian ng Protina

1. Complementarity: ang kakayahan ng isang protina na magkasya sa hugis sa ilang iba pang sangkap tulad ng isang susi sa isang lock.

2. Denaturasyon: paglabag sa likas na istraktura ng protina (temperatura, kaasiman, kaasinan, pagdaragdag ng iba pang mga sangkap, atbp.). Mga halimbawa ng denaturation: isang pagbabago sa mga katangian ng protina kapag ang mga itlog ay pinakuluan, ang paglipat ng protina mula sa isang likido patungo sa isang solidong estado.

3. Renaturation - pagpapanumbalik ng istraktura ng protina, kung ang pangunahing istraktura ay hindi nabalisa.

Mga function ng protina

1. Pagbuo: ang pagbuo ng lahat ng lamad ng cell

2. Catalytic: ang mga protina ay mga katalista; mapabilis ang mga reaksiyong kemikal

3. Motor: ang actin at myosin ay bahagi ng fibers ng kalamnan.

4. Transportasyon: paglipat ng mga sangkap sa iba't ibang mga tisyu at organo ng katawan (ang hemoglobin ay isang protina na bahagi ng mga pulang selula ng dugo)

5. Proteksiyon: antibodies, fibrinogen, thrombin - mga protina na kasangkot sa pagbuo ng kaligtasan sa sakit at pamumuo ng dugo;

6. Enerhiya: lumahok sa mga reaksyon ng pagpapalitan ng plastik upang makabuo ng mga bagong protina.

7. Regulatoryo: ang papel ng hormone insulin sa regulasyon ng asukal sa dugo.

8. Imbakan: ang akumulasyon ng mga protina sa katawan bilang ekstra sustansya, halimbawa, sa mga itlog, gatas, mga buto ng halaman.