Химичният състав на растителни и животински клетки е много сходни, което показва, че единството на техния произход. Клетките са намерени повече от 80 химични елементи, но само по отношение на 27, на тях е известно физиологична роля.
Всички елементи са разделени на три групи:
Всички тези елементи са част от неорганични и органични вещества или живи организми са под формата на йони.
съединение, представено с неорганична клетки с вода и минерални соли.
дипол характер на молекулата на водата позволява да образуват вода около протеини (разтваряне) мембрана, предотвратяване на тяхното слепване един към друг. Тази граница вода е 4 - 5% от съдържанието му. Останалата вода (около 95%) се нарича свободен. Безплатна вода е универсален разтворител за много органични и неорганични съединения. Повечето химически реакции са само решения. вещества проникване в клетката и отстраняване от него дисимилация продукти в повечето случаи може да бъде само в разтворена форма. Вода се пряко участие в и биохимични реакции, протичащи в (реакцията хидролиза) на клетката. Тъй като водата е също свързана термично клетка режим регулиране, тъй като той има добра топлопроводимост и топлинен капацитет.
Водата активно участва в регулацията на осмотичното налягане в клетките. Проникването на молекули на разтворителя цяла полупропусклива мембрана в разтвор на веществото се нарича осмоза и налягането, с което разтворител (вода) прониква в мембраната - осмотичното. Големината на осмотичното налягане на разтвора се увеличава с концентрация. Осмотичното налягане на човешки телесни течности на бозайници и най равно на налягането на 0,85% разтвор на натриев хлорид. Решения с осмотичното налягане се наричат изотонични, по-концентрирани - хипертонична, и по-малко концентриран - хипотоничен. Осмоза е в основата на напрежението на растителни клетъчни стени (тургор).
По отношение на вода, всички вещества са разделени в хидрофилната (водоразтворимата) - минерални соли, киселини, основи, монозахариди, протеини и т.н. и хидрофобни (водонеразтворими) - .. Мазнини, полизахариди, някои соли и витамини и т.н. Също така водни разтворители могат да бъдат мазнини и алкохоли.
Минералните соли в определени концентрации, необходими за нормална клетъчна активност. Така, азот и сяра са част от протеина, фосфор - в ДНК, РНК, АТР, магнезий - компонент на много ензими, хлорофил, желязо - от хемоглобин, цинк - в хормон панкреаса, йод - в хормоните на щитовидната жлеза .. и т.н. неразтворими калциеви и фосфорни соли осигуряват здравината на костите, катиони на натрий, калий и калций - раздразнителност клетки. Калциеви йони са включени в съсирването на кръвта.
Анионите на слаба киселина и слаби свързват водородни йони (Н +) и хидроксил (-ОН), в резултат на клетките и интерстициална течност се поддържа на постоянно ниво леко алкална реакция. Това явление се нарича bufernostyu.
Органични съединения представляват около 20 - 30% от масата на живи клетки. Това са биологични полимери - протеини, нуклеинови киселини и полизахариди, както и мазнини, хормони, пигменти и т.н. АТР.
Протеини правят с 10 - 18% от общото тегло на клетки (50-80% сухо тегло). Молекулното тегло на протеините варира от десетки хиляди до милиони единици. Протеин - е биополимери, мономери, които са аминокиселини. Всички протеини на живи организми са изградени от 20 аминокиселини. Въпреки това, на различни протеинови молекули е огромно. Те се различават по размер, структура и функции, които се определя от броя и последователността на аминокиселините. Освен прости протеини (албумини, глобулини, хистони) и са сложни съединения, които са протеин-въглехидрат (гликопротеини), мазнини (липопротеини) и нуклеинови киселини (нуклеопротеини).
Всяка аминокиселина се състои от въглеводороден радикал, свързан към карбоксилна група, притежаваща свойства киселина (-СООН) и амино (-NH2), имащи основни свойства. Аминокиселините се различават един от друг само радикали. Аминокиселините са амфотерни съединения, притежаващи едновременно свойствата и киселини и основи. Това явление прави възможно киселините връзка в дълги вериги. В този определен силни ковалентна (пептид) връзки между въглеродните киселинни и базични азотни групи (-CO-NH-) с освобождаването на водни молекули. Съединения, състоящи се от две аминокиселинни остатъци, наречени дипептид от трите - трипептиди на много - полипептиди.
Протеините на живите организми са изградени от стотици или хиляди аминокиселини, т.е.. Д. са макромолекули. Различни свойства и функции на протеинови молекули, определени от последователност на амино съединение, която е кодирана в ДНК. Тази последователност се нарича първичната структура на молекулата на протеин, който, от своя страна, зависи от следващите нива на пространствена организация и биологични свойства на протеини. Първичната структура на молекулата на протеина поради пептидни връзки.
Вторичната структура на молекулата на протеин постигне чрез създаването му спирала между съседните навивки на спиралата атоми на водородни връзки. Те са по-слаби от ковалентна, но много пъти повтаряни, създавайки доста силна връзка. Функциониращ в усукана спирала типично за някои влакнести протеини (колаген, фибриноген, миозин, актин, и др.).
Много протеинови молекули са функционално активни само след придобиването на кълбовидни (третичен) структура. Тя се формира чрез многократно навиване образуване триизмерен спирала - глобули. Тази структура е омрежен, обикновено още по-слаба от дисулфидни връзки. Кълбовиден структура има най на протеини (албумин, глобулин и др.).
За някои функции изискват протеин част с по-високо ниво, в които има обединението на няколко кълбовидни протеинови молекули в единна система - кватернерна структура (химическите връзки могат да бъдат различни). Например, молекулата на хемоглобина се състои от четири различни глобули и geminovoy групата, състояща се от желязо йон.
Загубата на молекулата на белтъка, нейната структурна организация, наречена денатуриране. Причината за това може да бъде различни химични (киселини, алкални, алкохол, тежки метали и др.) И физически (висока температура и налягане, йонизиращо лъчение, и др ..) Фактори. Първоначално е бил разрушен много слаб - четвъртичен, тогава висше, средно, и при по-тежки условия, както и първичната структура. Ако при денатуриране фактор не се влияе от първичната структура на протеинови молекули, когато се връщат към нормални условия на околната среда, тяхната структура е напълно възстановена, т. Е. Възниква ренатурация. Това свойство на протеиновите молекули, се използва широко в медицината за получаване на ваксини и серуми в хранително-вкусовата промишленост за производство на хранителни концентрати. Когато необратима денатурация (първично разрушаване структура) протеини губят своите свойства.
Протеините функционират както следва: строителство, каталитична, транспорт, мотор, безопасност, сигнализация, регулиране и енергия.
Като строителен материал протеини са част от всички клетъчни мембрани, hyaloplasm, органели, ядрена сок, хромозоми и нуклеоли.
Функцията каталитично (ензимна) се извършва чрез ензимни протеини, десетки и стотици хиляди пъти по време на ускоряване биохимични реакции в клетките при нормално налягане и температура от около 37 ° С сам Всеки ензим може да катализира една единствена реакция, т.е.. Е. действието на ензими строго специфични. Специфичността на ензими се дължи на присъствието на един или повече активни центрове, в които има близък контакт между ензимните молекули и специфичното вещество (субстрат). Някои ензими се използват в медицината и хранително-вкусовата промишленост.
Транспортни протеини функция е да прехвърля вещества като кислород (хемоглобин) и някои биологично активни вещества (хормони).
Двигателната функция на протеини е, че всички видове моторни отговори на клетки и организми са осигурени със специални контрактилните протеини - актин и миозин. Те се намират във всички мускули, реснички и камшичета. Техните прежди могат да бъдат намалени чрез използване на енергията на АТФ.
Защитната функция на протеини, свързани с развитие на левкоцити специфични протеини - антитела в отговор на проникването на чужди протеини в организма или микроорганизми. Антителата се свързват, неутрализира и да унищожи не са специфични за връзката на тялото. Един пример на защитната функция на протеини може да служи като превръщането на фибриногена във фибрин в кръвосъсирването.
Сигнал (рецептор) функция се извършва протеини се дължи на способността на молекулите променят своята структура под влиянието на много химични и физични фактори, в резултат на клетка или организъм възприемат тези промени.
Регулаторната функция се осъществява от хормони, като протеин характер (например, инсулин).
Функцията енергия на протеини е тяхната способност да бъдат източник на енергия в клетката (обикновено в отсъствие на другия). При пълно ензимно разцепване на 1 г протеин 17,6 кДж на енергия се освобождава.
Всички въглехидрати са разделени на моно-, ди- и полизахариди. Монозахаридите често съдържат пет (пентози) или шест (хексози) въглеродни атоми, със същото количество кислород и водород още два пъти (например, C6H12OH - глюкоза). Пентоза (рибоза и деоксирибоза) са част от нуклеинови киселини и АТР. Хексози (глюкоза и фруктоза), винаги присъстват в клетките на плода на растението, което им дава по-сладък вкус. Глюкоза в кръвта и служи като източник на енергия за клетки и тъкани на животните. Дизахариди са комбинирани в една молекула две монозахариди. Храни захар (захароза) се състои от молекули на глюкоза и фруктоза, млечна захар (лактоза) съдържа глюкоза и галактоза. Всички моно- и ди-захариди са лесно разтворими във вода и имат сладък вкус. Molecule полизахариди се получават чрез полимеризация на монозахариди. Мономер полизахариди - нишесте, гликоген, целулоза (влакна) е глюкоза. Полизахаридите са практически неразтворими във вода и нямат сладък вкус. Основните полизахариди - нишесте (на растителни клетки) и гликоген (в животни клетки) се отлагат под формата на включвания и са резервни енергийни вещества.
Въглехидратите са оформени в зелени растения в фотосинтеза и могат да бъдат използвани по-късно за биосинтеза на аминокиселини, мастни киселини и други съединения.
Въглехидратите имат три основни функции: изграждане (структурен) и запазване на енергията. Целулозни форми растителни клетъчни стени; комплекс полизахарид - хитин - на екзоскелет на артроподи. Въглехидрати комбинирани с протеини (гликопротеини) са част от кости, хрущял, сухожилия и лигаменти. Въглехидрати функционират като източник на енергия на първичната в клетката: окислението на 1 г въглехидрати 17,6 кДж на енергия се освобождава. Гликогенът се отлага в мускулните и чернодробните клетки като алтернативен хранителен.
Мазнини строителство работи, енергията се съхранява и защитната функция. Lipid бимолекулярен слой (основно фосфолипиди) е в основата на всички биологични мембрани от клетки. Липидите са част от обвивките на нервните влакна. Мазнините са източник на енергия: пълното разлагане на един грам мазнини 38,9 кДж на енергия се освобождава. Те служат като източник на вода освободен по време на окисляване. Мазнините са източник на енергиен резерв, се натрупват в животни и плодове и семена на растения в мастната тъкан. Те предпазват органи от механични повреди (например, бъбрек, увит в мека мазнини, "кобур"). Натрупват в подкожната мастна тъкан на някои животни (китове, уплътнители), мазнини изпълняват топлоизолация функция.
Нуклеинови киселини Нуклеинови киселини от първостепенно биологично значение и представляват сложни макромолекулни биополимери който мономерите са нуклеотиди. Те първо бяха намерени в ядрата на клетките, следователно името им.
Има два вида на нуклеинови киселини: дезоксирибонуклеинова (ДНК) и рибонуклеинова (РНК). ДНК влиза главно в хроматин сърцевина, въпреки че малко количество, съдържащо се в някои органели (митохондрии пластиди). РНК, съдържаща се в ядърце, рибозомите в цитоплазмата.
Структурата на ДНК първо се дешифрира J. Watson и Crick през 1953 г., тя представлява две полинуклеотидни вериги са свързани един с друг. ДНК мономери са нуклеотиди, които включват: пет-въглерод захар - деоксирибоза, фосфорна киселина остатък и азотна база. Нуклеотидите се различават един от друг само азотни основи. Съставът включва следните ДНК нуклеотидни азотни бази: аденин, гуанин, цитозин и тимин. Нуклеотидите са свързани във верига чрез образуване на ковалентни връзки между деоксирибоза и един от съседните нуклеотидни остатъка от фосфорна киселина. Двете вериги се комбинират в една молекула водородни връзки срещащи азотни основи между различните вериги, и по силата на определена пространствена конфигурация между аденин и тимин са установени две връзки, и между гуанин и цитозин - три. Следователно, двете вериги на нуклеотидите са сдвоени: А-Т, G-C. Строги нуклеотиди съответствие взаимно в сдвоени вериги на ДНК се нарича допълват. Това свойство е в основата на репликация (самостоятелно удвояване) ДНК молекули, т.е.. Е. Получаване на нова молекула въз основа на оригинала.
копиране
Репликация настъпва, както следва. Под действието на специфичен ензим (ДНК полимераза) пробие водородните връзки между нуклеотидите на двете вериги, и да се освободи съобщението въз основа на комплементарността подравняване съответстващ ДНК нуклеотиди (А, Т, G-C). Следователно, от порядъка на нуклеотиди в "стар" ДНК верига определя реда на нуклеотиди в "нов", т.е.. "Стари" верига ДНК Д. е матрица за синтеза на "нов". Такива реакции са наречени реакции на синтез матрица, те се характеризират само за живи. ДНК молекули могат да съдържат от 200 до 2 х 108 нуклеотиди. А огромно разнообразие от различни ДНК молекули се постига чрез промяна техния размер и нуклеотидна последователност.
роля на ДНК в клетката е до магазин, възпроизвеждане и предаване на генетичната информация. Благодарение на синтеза на матрица на генетичните информация дъщерни клетки отговаря точно на родителя.
РНК, като ДНК, е полимер, изграден от мономери - нуклеотиди. Структурата на нуклеотидите на РНК е подобен на самата ДНК, но със следните разлики: вместо деоксирибоза в РНК нуклеотиди включва пет-въглерод захар - рибоза и вместо тимин азотна база - урацил. Останалите три азотни бази са същите: аденин, гуанин и цитозин. В сравнение с ДНК на РНК включва по-малко нуклеотиди и, следователно, неговото молекулно тегло е по-малък.
Известен две и едноверижна РНК. Двойно верижна РНК намерени в някои вируси, изпълнение (и ДНК) ролята на пазител и предавател на генетичната информация. В клетките на други организми намерени едноверижна РНК, които са копия на съответните ДНК региони.
В клетките, има три вида РНК: информация, транспорта и рибозомни.
Информационна РНК (иРНК) се състои от 300 - 30 000 нуклеотиди и приблизително 5% от общата РНК, съдържаща се в клетка. Това е копие на специфична част от ДНК (ген). Молекули и действат РНК като носители на генетична информация от ДНК на мястото на синтеза на протеини (рибозом в) и са директно включени в сглобяването на молекулите.
Транспорт РНК (тРНК) до 10% от общата клетъчна РНК, и се състои от 75-85 нуклеотида. Молекули на тРНК аминокиселината се транспортират от цитоплазмата към рибозомата.
По-голямата част от цитоплазмената РНК (приблизително 85%) е рибозомна РНК (иРНК). И е част от рибозомата. P-РНК молекули включват 3 - 5,000 нуклеотиди .. Смята се, че р-РНК осигурява определена пространствена посредничество-РНК и т-РНК.
Свързани статии