Kulhydrater dominerer i cellens levende indhold. organiske stoffer. Uorganiske stoffer i cellen

Organisk stof i cellen De udgør 20-30 % af cellens masse. Disse omfatter biopolymerer - proteiner, nukleinsyrer, kulhydrater, fedtstoffer, ATP osv. Forskellige typer celler indeholder forskellige mængder organiske forbindelser. Komplekse kulhydrater dominerer i planteceller, proteiner og fedtstoffer dominerer i dyr. Ikke desto mindre udfører hver gruppe af organiske stoffer i enhver celletype følgende funktioner: at levere energi, være et byggemateriale, bære information osv. Egern. Blandt cellens organiske stoffer indtager proteiner førstepladsen med hensyn til mængde og værdi. Hos dyr tegner de sig for 50 % af cellens tørre masse. I den menneskelige krop er der mange typer proteinmolekyler, der adskiller sig fra hinanden og fra andre organismers proteiner På trods af strukturens enorme variation og kompleksitet er proteiner bygget af 20 aminosyrer: Aminosyrer har amfotere egenskaber, derfor de interagerer med hinanden:

Peptidbinding:

Når de kombineres, danner molekylerne: dipeptid, tripeptid eller polypeptid. Det er en forbindelse med 20 eller flere aminosyrer. Rækkefølgen af ​​transformation af aminosyrer i et molekyle er den mest forskelligartede. Det tillader eksistens
varianter, der adskiller sig i proteinmolekylers krav og egenskaber. Rækkefølgen af ​​aminosyrer i et molekyle kaldes struktur. Primær - lineær. Sekundær - spiral. Tertiær - kugler. Kvartær - sammenslutning af kugler (hæmoglobin). Tabet af strukturel organisation af et molekyle kaldes denaturering. Det er forårsaget af en ændring i temperatur, pH, stråling. Med en lille påvirkning kan molekylet genoprette sine egenskaber. Det bruges i medicin (antibiotika). Funktionerne af proteiner i cellen er varierede. Det vigtigste er byggeriet. Proteiner er involveret i dannelsen af ​​alle cellemembraner i organeller. Den katalytiske funktion er ekstrem vigtig - alle enzymer er proteiner. Motorisk funktion leveres af kontraktile proteiner. Transport - består i at fastgøre kemiske elementer og overføre dem til væv. Den beskyttende funktion leveres af specielle proteiner - antistoffer dannet i leukocytter. Proteiner tjener som energikilde - med fuldstændig nedbrydning af 1 g protein frigives 11,6 kJ. Kulhydrater. Disse er forbindelser af kulstof, brint og oxygen. repræsenteret ved sukkerarter. Cellen indeholder op til 5 %. De rigeste - planteceller - op til 90% af massen (kartofler, ris). De er opdelt i simple og komplekse. Enkel - monosukker (glukose) C 6 H 12 O 6, druesukker, fruktose. Disahara - (saccharose) C] 2 H 22 O 11 roer og rørsukker. Polysukker (cellulose, stivelse) (C 6 H 10 O 5) n. Kulhydrater udfører hovedsageligt bygge- og energifunktioner. Når 1 g kulhydrat er oxideret, frigives 17,6 kJ. Stivelse og glykogen tjener som cellens energireserve. Lipider. Det er fedtstoffer og fedtlignende stoffer i cellen. De er estere af glycerol og højmolekylære mættede og umættede syrer. De kan være faste og flydende - olier. Planter indeholder i frø, fra 5-15% af tørstof. Hovedfunktionen er energi - når 1 g fedt spaltes frigives 38,9 kJ. Fedtstoffer er lagre af næringsstoffer. Fedtstoffer udfører en bygningsfunktion, er en god varmeisolator. Nukleinsyrer. Disse er komplekse organiske forbindelser. De består af C, H 2, O 2, N 2, P. Indeholdt i kernerne og cytoplasmaet.
a) DNA er et biologisk polynukleotid, der består af to kæder af nukleotider. Nukleotider - består af 4 nitrogenholdige baser: 2 puriner - Adenin og Valin, 2 pyrimediner Cytosin og Guanin, samt sukker - deoxyribose og en phosphorsyrerest. I hver kæde er nukleotider forbundet med kovalente bindinger. Kæder af nukleotider danner helixer. En helix af DNA pakket med proteiner danner en struktur - et kromosom. b) RNA er en polymer, hvis monomerer er nukleotider tæt på DNA, nitrogenholdige baser - A, G, C. I stedet for thymin er der Uration. Kulhydratet af RNA er ribose, der er en rest af fosforsyre.

Dobbeltstrengede RNA'er er bærere af genetisk information. Enkeltstrenget - bærer information om rækkefølgen af ​​aminosyrer i proteinet. Der er flere enkeltstrengede RNA'er: - Ribosomal - 3-5 tusinde nukleotider; - Information - 300-30000 nukleotider; - Transport - 76-85 nukleotider. Proteinsyntese udføres på ribosomer med deltagelse af alle typer RNA.

test spørgsmål

1. Celle - en organisme eller en del af den? 2. Elementær sammensætning af celler. 3. Vand og mineraler. 4. Organiske stoffer i cellen. 5. Proteiner. 6. Kulhydrater, fedtstoffer. 7. DNA. 8. RNA.

Emne 2.2 Cellens struktur og funktioner

test spørgsmål

1. Hvad menes med niveauet af celleorganisation? 2. Karakteristika for prokaryoter og eukaryoter. 3. Strukturen af ​​prokaryoter. 4. Morfologi af prokaryoter. 5. Strukturen af ​​eukaryoter. 6. Kernens opbygning og funktioner. 7. Karyotype og dens funktioner. 8. Nukleolus struktur og funktioner. Emne 2.2.1 Golgi-kompleks, lysosomer, mitokondrier,

ribosomer, cellecenter; bevægelsesorganeller

Cytoplasma- dette er det indre semi-flydende miljø i cellen, hvori alle biokemiske processer finder sted. Den indeholder strukturer - organoider og kommunikerer mellem dem. Organeller har regelmæssige træk af struktur og adfærd i forskellige perioder af cellelivet og udfører visse funktioner. Der er organeller, der er karakteristiske for alle celler - mitokondrier, cellecenter, Golgi-apparat, ribosomer, ER, lysosomer. Bevægelsesorganeller - flageller og cilia er karakteristiske for encellede organismer. Forskellige stoffer aflejres i cytoplasmaet - indeslutninger. Disse er permanente strukturer, der opstår i livets proces. Tætte indeslutninger er granulater, væskeindeslutninger er vakuoler. Deres størrelse bestemmes af cellernes vitale aktivitet. Grundlaget for cellens strukturelle organisation er membranprincippet om struktur. Det betyder, at cellen hovedsageligt er bygget af membraner. Alle membraner har en lignende struktur. Den accepterede model anses for at være en væske-mosaikstruktur: Membranen er dannet af to rækker af lipider, hvori proteinmolekyler er nedsænket i forskellige dybder. Ydre cytoplasmatisk membran Det er til stede i alle celler og adskiller cytoplasmaet fra det ydre miljø og danner cellens overflade. Celleoverfladen er heterogen, dens fysiologiske egenskaber er forskellige. Cellen har høj styrke og elasticitet. I den cytoplasmatiske membran er der porer, hvorigennem passagen af ​​molekyler af stoffer sker. Indtrængen af ​​stoffer i cellen er en proces, der kræver energi. Cellemembranen har egenskaben semipermeabilitet. Mekanismen for semipermeabilitet er osmose. Ud over osmose kan kemikalier og faste stoffer trænge ind i cellen på grund af fremspring - disse er pinocetose og fagocytose. Den cytoplasmatiske membran sørger også for kommunikation mellem celler i væv fra flercellede organismer på grund af talrige folder og udvækster.

Organiske stoffer, der udgør cellen.
Organiske forbindelser udgør i gennemsnit 20-30 % af en levende organismes cellemasse. Disse omfatter biologiske polymerer - proteiner, nukleinsyrer og kulhydrater, samt fedtstoffer og en række små molekyler - hormoner, pigmenter, ATP og mange andre. Forskellige typer celler indeholder forskellige mængder organiske forbindelser. Planteceller er domineret af komplekse kulhydrater - polysaccharider; hos dyr - flere proteiner og fedtstoffer. Ikke desto mindre udfører hver af grupperne af organiske stoffer i enhver type celler lignende funktioner.
Egern. Blandt cellens organiske stoffer indtager proteiner førstepladsen både i mængde og i værdi. Hos dyr tegner de sig for omkring 50 % af cellens tørre masse. I den menneskelige krop er der 5 millioner typer proteinmolekyler, der ikke kun adskiller sig fra hinanden, men også fra andre organismers proteiner.
På trods af en sådan variation og kompleksitet af struktur er de bygget af kun 20 forskellige aminosyrer.
Proteiner isoleret fra levende organismer - dyr, planter og mikroorganismer - omfatter flere hundrede og nogle gange tusinder af kombinationer af 20 basiske aminosyrer. Rækkefølgen af ​​deres vekslen er den mest forskelligartede, hvilket muliggør eksistensen af ​​et stort antal proteinmolekyler, der adskiller sig fra hinanden. For eksempel, for et protein bestående af kun 20 aminosyrerester, er omkring 2.1018 varianter teoretisk mulige, der adskiller sig i alterneringen af ​​aminosyrer og dermed i egenskaberne af forskellige proteinmolekyler. Rækkefølgen af ​​aminosyrer i en polypeptidkæde kaldes den primære struktur af et protein. Et proteinmolekyle i form af en kæde af aminosyrer forbundet i serie med peptidbindinger er dog endnu ikke i stand til at udføre specifikke funktioner. Dette kræver en højere strukturel organisation. Ved at danne hydrogenbindinger mellem resterne af carboxyl og aminogrupper af forskellige aminosyrer tager proteinmolekylet form af en spiral. Dette er den sekundære struktur af et protein. Men selv det er ofte ikke nok at erhverve karakteristisk aktivitet. Kun et molekyle med en tertiær struktur kan fungere som en katalysator eller en hvilken som helst anden. Den tertiære struktur dannes ved vekselvirkning af radikaler, især radikaler af aminosyren cystein, som indeholder svovl. Svovlatomerne i to aminosyrer placeret i nogen afstand fra hinanden i polypeptidkæden er forbundet og danner de såkaldte disulfid eller 5-3 bindinger. På grund af disse interaktioner, såvel som andre mindre stærke bindinger, spirles proteinspiralen og tager form af en kugle eller kugle. Metoden til at folde polypeptidspiraler til kugler kaldes den tertiære struktur af et protein. Mange proteiner med en tertiær struktur kan udfylde deres biologiske rolle i cellen. Men nogle funktioner i kroppen kræver deltagelse af proteiner med et endnu højere niveau af organisation. En sådan organisation kaldes en kvartær struktur. Det er en funktionel forening af flere (to, tre eller flere) proteinmolekyler med en tertiær organisation. Et eksempel på et sådant komplekst protein er hæmoglobin. Dens molekyle består af fire indbyrdes forbundne molekyler.
Tabet af et proteinmolekyle af dets strukturelle organisation kaldes denaturering.
Denaturering kan være forårsaget af temperaturændringer, dehydrering, eksponering for røntgenstråler og andre påvirkninger. Først ødelægges den svageste struktur, den kvartære, derefter den tertiære, sekundære og under de mest alvorlige forhold den primære. Hvis en ændring i miljøforhold ikke fører til ødelæggelse af molekylets primære struktur, så genskabes strukturen af ​​proteinet også fuldstændigt, når normale miljøforhold genoprettes. Denne proces kaldes renaturering. Denne egenskab af proteiner til fuldstændigt at genoprette den tabte struktur er meget brugt i medicin- og fødevareindustrien til fremstilling af visse medicinske præparater, såsom antibiotika, for at opnå fødevarekoncentrater, der bevarer deres ernæringsmæssige egenskaber i lang tid, når de tørres.
Funktionerne af proteiner i cellen er ekstremt forskellige. En af de vigtigste er bygningsfunktionen: Proteiner er involveret i dannelsen af ​​alle cellemembraner og celleorganeller samt ekstracellulære strukturer. Den katalytiske rolle af proteiner er af usædvanlig betydning. Alle enzymer er stoffer af proteinkarakter, de fremskynder de kemiske reaktioner, der finder sted i cellen, titusinder og hundredtusindvis af gange.
Den motoriske funktion af levende organismer leveres af specielle kontraktile proteiner. Disse proteiner er involveret i alle typer af bevægelser, som celler og organismer er i stand til: flimren af ​​cilia og slag af flageller i protozoer, muskelsammentrækning hos flercellede dyr, bevægelse af blade i planter osv.
Proteiners transportfunktion er at vedhæfte kemiske elementer (for eksempel ilt) eller biologisk aktive stoffer (hormoner) og overføre dem til forskellige væv og organer i kroppen.
Når fremmede proteiner eller mikroorganismer kommer ind i kroppen, danner hvide blodlegemer - leukocytter - specielle proteiner - antistoffer. De binder og neutraliserer stoffer, der ikke er karakteristiske for kroppen - dette er en beskyttende funktion.
Proteiner tjener også som en af ​​energikilderne i cellen, det vil sige, de udfører en energifunktion. Ved fuldstændig nedbrydning af 1 g protein frigives 17,6 kJ energi.
Kulhydrater. Kulhydrater eller saccharider er organiske stoffer. De fleste kulhydrater har dobbelt så mange brintatomer som oxygenatomer. Derfor blev disse stoffer kaldt kulhydrater.
I en dyrecelle findes kulhydrater i mængder, der ikke overstiger 1-2, nogle gange 5%. Planteceller er de rigeste på kulhydrater, hvor deres indhold i nogle tilfælde når op på 90 % af tørmassen (kartoffelknolde, frø mv.).
Kulhydrater er enkle og komplekse. Simple kulhydrater kaldes monosaccharider. Afhængigt af antallet af kulstofatomer i molekylet kaldes monosaccharider trioser - 3 atomer, tetroser - 4, pentoser - 5 og hexoser - 6 kulstofatomer. Af de seks-carbon monosaccharider - hexoser, er de vigtigste glucose, fructose og galactose. Glukose er indeholdt i blodet (0,1-0,12%). Pentoser - ribose og deoxyribose - er en del af nukleinsyrer og ATP. Hvis to monosaccharider kombineres i et molekyle, kaldes en sådan forbindelse et disaccharid. Diætsukker, opnået fra rør eller sukkerroer, består af et molekyle glucose og et molekyle af fruktose, mælkesukker - af glucose og galactose.
Komplekse kulhydrater dannet af mange monosaccharider kaldes polysaccharider. Monomeren af ​​sådanne polysaccharider som stivelse, glykogen, cellulose er glucose.
Kulhydrater udfører to hovedfunktioner: konstruktion og energi. For eksempel danner cellulose væggene i planteceller; det komplekse polysaccharid kitin er den vigtigste strukturelle komponent i leddyrs ydre skelet. Kitins konstruktionsfunktion udføres også i svampe. Kulhydrater spiller rollen som den vigtigste energikilde i cellen. I oxidationsprocessen frigiver 1 g kulhydrater 17,6 kJ. Stivelse i planter og glykogen i dyr, deponeret i celler, tjener som energireserve.
Fedtstoffer og lipoider. Fedtstoffer (lipider) er forbindelser af fedtsyrer med høj molekylvægt og den trivalente alkohol glycerol. Fedtstoffer opløses ikke i vand – de er hydrofobe. Der er altid andre komplekse hydrofobe fedtlignende stoffer i celler kaldet lipoider.
En af fedtets hovedfunktioner er energi. Ved nedbrydningen af ​​1 g fedt frigives en stor mængde energi - 38,9 kJ. Fedtindholdet i cellen varierer fra 5-15 % af tørstofmassen. I fedtvævsceller stiger mængden af ​​fedt til 90%. Fedt akkumuleres i cellerne i fedtvæv fra dyr, i frø og frugter af planter, og tjener som en reservekilde til energi.
Fedtstoffer og lipoider udfører også en byggefunktion, de er en del af cellemembraner. På grund af dårlig varmeledningsevne er fedt i stand til at udføre funktionen af ​​en varmeisolator. Hos nogle dyr (sæler, hvaler) aflejres det i det subkutane fedtvæv, som hos hvaler danner et lag op til 1 m tykt Dannelsen af ​​nogle lipoider går forud for syntesen af ​​en række hormoner. Disse stoffer har derfor også den funktion at regulere stofskifteprocesser.
Nukleinsyrer. Værdien af ​​nukleinsyrer i cellen er meget høj. De særlige kendetegn ved deres kemiske struktur giver mulighed for at lagre, overføre og overføre ved arv til datterceller information om strukturen af ​​proteinmolekyler, der syntetiseres i hvert væv på et bestemt stadium af individuel udvikling. Da de fleste af cellernes egenskaber og karakteristika skyldes proteiner, er det klart, at nukleinsyrernes stabilitet er den vigtigste betingelse for normal funktion af celler og hele organismer. Enhver ændring i strukturen af ​​nukleinsyrer medfører ændringer i cellernes struktur eller aktiviteten af ​​fysiologiske processer i dem, hvilket påvirker levedygtigheden. Studiet af strukturen af ​​nukleinsyrer, som først blev etableret af den amerikanske biolog Watson og den engelske fysiker Crick, er ekstremt vigtigt for at forstå arven af ​​egenskaber i organismer og funktionsmønstrene for både individuelle celler og cellesystemer - væv og organer.
Der er to typer nukleinsyrer: DNA og RNA. DNA (deoxyribonukleinsyre) er en biologisk polymer, der består af to polynukleotidkæder forbundet med hinanden. Monomererne, der udgør hver af DNA-kæderne, er komplekse organiske forbindelser, herunder nitrogenholdige baser - adenin (A) eller thymin (T), cytosin (C) eller guanin (G); den fematomede sukker pentose - deoxyribose, hvorefter navnet på selve DNA'et, samt resten af ​​fosforsyre, blev opkaldt. Disse forbindelser kaldes nukleotider. I hver kæde er nukleotiderne bundet sammen og danner koboltbindinger mellem deokaribosen i det ene nukleotid og fosforsyreresten i det andet. Nukleotider kan kun forbindes i par: den nitrogenholdige base A i en kæde af polynukleotider er altid forbundet med to hydrogenbindinger med den nitrogenholdige base T i den modsatte polynukleotidkæde, og G med tre hydrogenbindinger med C. Denne evne til selektivt at kombinere nukleotider, resulterer i dannelsen af ​​par A-T og G-C, kaldes komplementaritet.
RNA (ribonukleinsyre) er ligesom DNA en polymer, hvis monomerer er nukleotider. De nitrogenholdige baser af de tre nukleotider er de samme som dem, der udgør DNA (adenin, guanin, cytosin), den fjerde - ura-cil - er til stede i RNA-molekylet i stedet for thymin. RNA-nukleotider adskiller sig fra DNA-nukleotider i strukturen af ​​deres kulhydrat: de inkluderer en anden pentose - ribose (i stedet for deoxyribose). I en RNA-kæde forbindes nukleotider ved dannelsen af ​​kovalente bindinger mellem deoxyribosen fra et nukleotid og fosforsyreresten af ​​et andet.
RNA'er bærer information om sekvensen af ​​aminosyrer i proteiner, det vil sige om strukturen af ​​proteiner fra kromosomer til stedet for deres syntese, og deltager i proteinsyntese.
Der er flere typer RNA. Deres navne skyldes deres funktion eller placering i cellen. Det meste af det cytoplasmatiske RNA (op til 80-90%) er ribosomalt RNA (rRNA) indeholdt i ribosomer. rRNA-molekyler er relativt små og består af 3-5 tusinde nukleotider. En anden type RNA er informations-RNA (mRNA), som fører information til ribosomer om rækkefølgen af ​​aminosyrer i proteiner, der skal syntetiseres. Størrelsen af ​​disse RNA'er afhænger af længden af ​​DNA-segmentet, hvorfra de blev syntetiseret. mRNA-molekylerne kan bestå af 300-30.000 nukleotider. Transport P/-//((tRNA) omfatter 76-85 nukleotider og udfører flere funktioner.De leverer aminosyrer til stedet for proteinsyntese, "genkender" (ifølge komplementaritetsprincippet) mRNA-tripletten svarende til den overførte amino syre, udføre den nøjagtige orientering af aminosyren på ribosom.

Og 33 se på 31.

Svar på skolebøger

Grundstoffer, der findes i den levende natur, er også vidt udbredt i den livløse natur - atmosfæren, vandet og jordskorpen. Der er ingen sådanne elementer, der udelukkende findes i levende organismer. Men forholdet mellem kemiske elementer, deres bidrag til dannelsen af ​​stoffer, der udgør en levende organisme og en livløs krop, adskiller sig skarpt. I en levende organisme er de fleste grundstoffer i form af kemiske forbindelser - stoffer opløst i vand. Kun levende organismer indeholder organiske stoffer: proteiner, fedtstoffer, kulhydrater og nukleinsyrer.

2. Er den kemiske sammensætning af plante- og dyreceller ens?

Den kemiske sammensætning af plante- og dyreceller er ens. Alle levende organismer er sammensat af de samme grundstoffer, uorganiske og organiske forbindelser. Imidlertid varierer indholdet af forskellige elementer i forskellige celler. Hver celletype indeholder et forskelligt antal af visse organiske molekyler. Komplekse kulhydrater (fibre, stivelse) dominerer i planteceller, mens der i dyr er flere proteiner og fedtstoffer. Hver af grupperne af organiske stoffer (proteiner, kulhydrater, fedtstoffer, nukleinsyrer) i enhver type celle udfører sine egne funktioner (nukleinsyre - lagring og transmission af arvelig information, kulhydrater - energi osv.).

3. Angiv de mest almindelige grundstoffer i levende organismer.

Cellen indeholder omkring 80 kemiske grundstoffer. Afhængigt af antallet af kemiske grundstoffer er indeholdt i sammensætningen af ​​stoffer, der danner en levende organisme, er det sædvanligt at skelne flere af deres grupper. En gruppe er dannet af fire grundstoffer, der udgør omkring 98 % af cellens masse: ilt, brint, kulstof og nitrogen. De kaldes makronæringsstoffer. Disse er de dominerende bestanddele af alle organiske forbindelser.

Den anden gruppe omfatter svovl og fosfor, kalium og natrium, calcium og magnesium, mangan, jern og klor. De findes i celler i mindre mængder (tiendedele og hundrededele af en procent). Hver af dem udfører en vigtig funktion i cellen. For eksempel er calcium og fosfor involveret i dannelsen af ​​knoglevæv, der bestemmer knoglestyrken. Jern er en del af hæmoglobin, et protein i røde blodlegemer (erythrocytter), som er involveret i overførslen af ​​ilt fra lungerne til vævene.

4. Hvilke stoffer er organiske?

Organiske stoffer omfatter proteiner, nukleinsyrer, fedtstoffer, kulhydrater samt hormoner, pigmenter, ATP m.fl.. De udgør i gennemsnit 20-30 % af en levende organismes cellemasse.

5. Hvilken rolle har proteiner i cellen?

Blandt cellens organiske stoffer indtager proteiner førstepladsen både i mængde og i værdi. Hos dyr tegner de sig for omkring 50 % af cellens tørre masse.

Proteinernes rolle i cellen er ekstremt stor og forskelligartet. En af proteinernes vigtigste funktioner er bygning: Proteiner er involveret i dannelsen af ​​membraner og ikke-membranorganeller. En anden funktion er også vigtig - katalytisk: visse proteiner fremskynder kemiske reaktioner, der forekommer i cellen, titusinder og hundredtusindvis af gange.

Kroppens motoriske funktion er leveret af kontraktile proteiner. Disse proteiner er involveret i alle typer bevægelser, som dyreceller og organismer er i stand til.

Proteiners transportfunktion er at vedhæfte kemiske elementer (for eksempel ilt) eller biologisk aktive stoffer (hormoner) og overføre dem til forskellige væv og organer i kroppen.

Når fremmede proteiner eller mikroorganismer kommer ind i kroppen, dannes særlige proteiner i hvide blodlegemer (leukocytter) - antistoffer. De binder og neutraliserer stoffer, der er usædvanlige for kroppen. Dette er den beskyttende funktion af proteiner.

Proteiner tjener også som en af ​​energikilderne i cellen, det vil sige, de udfører en energifunktion.

6. Hvilke stoffer er den vigtigste energikilde?

Den vigtigste energikilde i dyrs og planters celler er kulhydrater. Disse omfatter glukose, saccharose, fiber, stivelse osv. Ved at "brænde" glukose får kroppen den nødvendige energi til de metaboliske processer, der finder sted i den. Levende organismer kan lagre kulhydrater i form af stivelse (i planter) og glykogen (i dyr og svampe). I kartoffelknolde kan stivelse udgøre op til 80 % af massen, og dyr har især mange kulhydrater i leverceller og muskler – op til 5 %.

Kulhydrater udfører også andre funktioner, såsom støtte og beskyttelse. Fiber er en del af træet, kitin danner det ydre skelet af insekter, krebsdyr og andre leddyr.

7. Beskriv fedtstoffernes rolle i kroppen.

Fedtstoffer udfører en række funktioner i kroppen, for eksempel tjener de som en reservekilde til energi. De giver kroppen op til 30 % af al den energi, den har brug for. De udfører også en byggefunktion, idet de er væsentlige komponenter i celle- og kernemembraner. Hos nogle dyr akkumuleres fedt i store mængder og tjener som en varmeisolator, det vil sige, at de beskytter kroppen mod varmetab (for eksempel hos hvaler når tykkelsen af ​​fedtlaget 1 m).

Fedtstoffer er også af stor betydning som en intern reserve af vand: Som følge af nedbrydningen af ​​1 kg fedt dannes op til 1,1 kg vand. Dette er meget vigtigt for dvaledyr - jordegern, murmeldyr: på grund af deres subkutane fedtreserver kan de ikke drikke på dette tidspunkt i op til to måneder. Under ørkenkrydsninger går kameler uden at drikke i op til to uger - de udvinder det nødvendige vand for kroppen fra deres pukler - fedtbeholdere.

8. Hvad er vands rolle i en celle?

Den mest almindelige uorganiske forbindelse i levende organismer er vand. Dens indhold varierer meget: i cellerne i tandemalje - omkring 10%, og i cellerne i det udviklende embryo - mere end 90%. I gennemsnit udgør vand i en flercellet organisme omkring 80 % af kropsvægten. Først og fremmest bestemmer vand cellens fysiske egenskaber, dens volumen, elasticitet. Der finder talrige kemiske reaktioner sted i vandmiljøet, da vand er et godt opløsningsmiddel. Og vandet selv er involveret i mange kemiske omdannelser.

Vand hjælper med at fjerne unødvendige og skadelige stoffer fra kroppen som følge af stofskifte (udskillelsesfunktion), fremmer bevægelsen af ​​ilt, kuldioxid og næringsstoffer i hele kroppen (transportfunktion).

Vand har god varmeledningsevne og høj varmekapacitet. Når den omgivende temperatur ændres, absorberer eller afgiver vand varme. Som følge heraf forbliver temperaturen inde i cellen uændret, eller dens udsving er meget mindre end i miljøet omkring cellen (varmeregulerende funktion).

9. Nævn de kulhydrater, du kender.

Kulhydrater omfatter følgende naturlige organiske forbindelser: glucose, fructose, saccharose, maltose, laktose, kitin, stivelse, glykogen og cellulose.

10. Hvilken rolle spiller nukleinsyrer i en celle?

Nukleinsyrer er ansvarlige for opbevaring og overførsel af arvelige egenskaber fra forældre til afkom. De er en del af kromosomer - særlige strukturer placeret i cellekernen. Nukleinsyrer findes også i cytoplasmaet og dets organeller.

11. Hvad er den kemiske sammensætning af levende organismer?

De mest almindelige grundstoffer i levende organismer er ilt, kulstof, brint og nitrogen. Sammensætningen af ​​levende organismer omfatter organiske stoffer (proteiner, fedtstoffer, kulhydrater, nukleinsyrer) og uorganiske stoffer (vand, mineralsalte).

Organiske forbindelser udgør i gennemsnit 20-30 % af en levende organismes cellemasse. Disse omfatter biologiske polymerer - proteiner, nukleinsyrer og kulhydrater, samt fedtstoffer og en række små molekyler - hormoner, pigmenter, ATP og mange andre.

Forskellige typer celler indeholder forskellige mængder organiske forbindelser. I planteceller dominerer komplekse kulhydrater - polysaccharider, hos dyr - flere proteiner og fedtstoffer. Men hver af grupperne af organiske stoffer i enhver type celle udfører lignende funktioner.

Proteiner er som regel kraftige meget specifikke enzymer og regulerer cellens stofskifte.

Nukleinsyrer tjener som vogtere af arvelig information. Derudover styrer nukleinsyrer dannelsen af ​​de passende enzymproteiner i den rigtige mængde og på det rigtige tidspunkt.

Lipider . Blandt de lavmolekylære organiske forbindelser, der udgør levende organismer, spiller lipider en vigtig rolle, som omfatter fedtstoffer, voks og forskellige fedtlignende stoffer. Disse er hydrofobe forbindelser, der er uopløselige i vand. Typisk varierer det totale lipidindhold i en celle fra 5-15 % af tørstofmassen.

Men i cellerne i det subkutane fedtvæv stiger deres antal til 90%.

Neutrale fedtstoffer er vidt udbredt i naturen, som er forbindelser af højmolekylære fedtsyrer og den trivalente alkohol glycerol.

Model (A) og strukturdiagram (B) af et neutralt fedtmolekyle

I cellers cytoplasma aflejres neutrale fedtstoffer i form af fedtdråber.

Fedtstoffer er en energikilde. Når 1 g fedt oxideres til kuldioxid og vand, frigives 38,9 kJ energi (når 1 g glukose oxideres, kun 17 kJ).

Fedtstoffer tjener som en kilde til metabolisk vand, 1,1 g vand dannes af 1 g fedt. Ved at bruge deres fedtreserver kan kameler eller dvalejordegern undvære vand i lang tid.

Fedt aflejres hovedsageligt i fedtvævsceller. Dette væv fungerer som kroppens energidepot, beskytter det mod varmetab og udfører en beskyttende funktion. I kropshulen mellem hvirveldyrs indre organer dannes der elastiske fedtpuder, der beskytter organerne mod skader, og det subkutane fedtvæv danner et varmeisolerende lag.

voks - plaststoffer med vandafvisende egenskaber. Hos insekter tjener de som materiale til at bygge honningkager. Voksbelægning på overfladen af ​​blade, stængler, frugter beskytter planter mod mekanisk skade, ultraviolet stråling og spiller en vigtig rolle i reguleringen af ​​vandbalancen.

Lige så vigtige i kroppen er fedtstoffer.

Repræsentanter for denne gruppe - phospholipider - danner grundlaget for alle biologiske membraner. I deres struktur ligner phospholipider fedtstoffer, men i deres molekyle er en eller to fedtsyrerester erstattet af en phosphorsyrerest.

En vigtig rolle i livet for alle levende organismer, især dyr, spilles af et fedtlignende stof - kolesterol. I det kortikale lag af binyrerne, i kønskirtlerne og i moderkagen dannes steroidhormoner (kortikosteroider og kønshormoner) af det. I leverceller syntetiseres galdesyrer fra kolesterol, som er nødvendige for normal fordøjelse af fedtstoffer.

Fedtlignende stoffer omfatter også fedtopløselige vitaminer A, D, E, K, som har høj biologisk aktivitet.

kulhydrater kaldet stoffer med den generelle formel Сn (H2 O) m. Kulhydrater er en af ​​hovedgrupperne af organiske stoffer i celler. De er de primære produkter af fotosyntese og de første produkter af biosyntesen af ​​andre organiske stoffer i planter (organiske syrer, alkoholer, aminosyrer osv.), og er også en del af cellerne i alle andre organismer. Dyrecellen indeholder 1-2% kulhydrater, i planteceller i nogle tilfælde - 85-90%.

Der er tre grupper af kulhydrater:

• monosaccharider eller simple sukkerarter;
• oligosaccharider - forbindelser bestående af 2-10 på hinanden følgende forbundne molekyler af simple sukkerarter;
• polysaccharider bestående af mere end 10 molekyler af simple sukkerarter eller derivater deraf.

Monosaccharider, disse er forbindelser baseret på en uforgrenet carbonkæde, hvor der ved et af carbonatomerne er en carbonylgruppe (C \u003d 0), og på alle de andre - en hydroxylgruppe hver. Afhængigt af længden af ​​kulstofskelettet (antallet af kulstofatomer) opdeles monosaccharider i trioser (C3), getroser (C4), pentoser (C5), hexoser (C6), heptoser (C7). Eksempler på pentoser er ribose, deoxyribose, hexose-glucose, fructose, galactose.

Monosaccharider opløses godt i vand, de er søde i smagen. I en vandig opløsning får monosaccharider, startende fra pentoser, en ringform.

Oligosaccharider. Ved hydrolyse danner oligosaccharider flere molekyler af simple sukkerarter. I oligosaccharider er simple sukkermolekyler forbundet med såkaldte glykosidbindinger, der forbinder carbonatomet i et molekyle gennem oxygen til carbonatomet i et andet molekyle, for eksempel:

De vigtigste oligosaccharider er maltose (maltsukker), lactose (mælkesukker) og saccharose (rør- eller roesukker):

glucose + glucose = maltose;
glucose + galactose - lactose;
glucose + fructose = saccharose.

Disse sukkerarter kaldes også disaccharider.

Polysaccharider. Disse er højmolekylære (op til 10.000.000 Da) biopolymerer, der består af et stort antal monomerer - simple sukkerarter og deres derivater.

Polysaccharider kan være sammensat af monosaccharider af samme eller forskellige typer. I det første tilfælde kaldes de homopolysaccharider (stivelse, cellulose, kitin osv.), i det andet - heteropolysaccharider (heparin).

Polysaccharider kan være lineære, uforgrenede (cellulose) eller forgrenede (glykogen). Alle polysaccharider er uopløselige i vand og har ikke en sød smag. Nogle af dem er i stand til at svulme og slim.

De vigtigste polysaccharider er:

• Cellulose er et lineært polysaccharid, der består af flere lige parallelle kæder forbundet med hydrogenbindinger.
• Stivelse (i planter) og glykogen (i dyr, mennesker og svampe) er de vigtigste reservepolysaccharider af en række årsager: er uopløselige i vand, har de ingen osmotisk eller kemisk effekt på cellen, hvilket er vigtigt, når de opholder sig. i en levende celle i lang tid.
• Chitin dannes af molekyler af pVD-glucose, hvori hydroxylgruppen ved det andet carbonatom er erstattet af den nitrogenholdige gruppe NHCOCH3. Dens lange parallelle kæder, ligesom kæderne af cellulose, er bundtet. Chitin er det vigtigste strukturelle element i leddyrs integument og svampes cellevægge.

Funktioner af kulhydrater:

Energi. Glucose er den vigtigste energikilde, der frigives i cellerne i levende organismer under cellulær respiration. Stivelse og glykogen udgør energireserven i cellerne.

Strukturel. Cellulose er en del af planters cellemembraner; chitin tjener som en strukturel komponent i leddyrs integument og cellevæggene i mange svampe. Nogle oligosaccharider er en integreret del af cellens cytoplasmatiske membran (i form af glycoproteiner og glycolipider), og danner en glycocalyx. Pentoser er involveret i syntesen af ​​nukleinsyrer (ribose er en del af RNA, deoxyribose er en del af DNA), nogle coenzymer (for eksempel NAD, NADP, coenzym A, FAD), AMP; deltage i fotosyntesen (ribulosediphosphat er en CO2-acceptor i den mørke fase af fotosyntesen).

Beskyttende. Hos dyr forhindrer heparin blodkoagulering; i planter udfører tandkød og slim, som dannes, når væv beskadiges, en beskyttende funktion.

Blok 2. Celle som biologisk system

2.3. Cellens kemiske sammensætning. Makro- og mikroelementer. Forholdet mellem strukturen og funktionerne af ikke-organiske og organiske stoffer (proteiner, nukleinsyrer, kulhydrater, lipider, ATP), der udgør cellen. Kemikaliers rolle i cellen og den menneskelige krop.

Cellens kemiske sammensætning

De fleste af de kemiske grundstoffer i det periodiske system af grundstoffer af D. I. Mendeleev, der er opdaget til dato, er blevet fundet i sammensætningen af ​​levende organismer. På den ene side indeholder de ikke et enkelt element, der ikke ville være i den livløse natur, og på den anden side er deres koncentrationer i legemer af livløs natur og levende organismer væsentligt forskellige.
Disse kemiske elementer danner uorganiske og organiske stoffer. På trods af at uorganiske stoffer dominerer i levende organismer, er det organiske stoffer, der bestemmer det unikke ved deres kemiske sammensætning og livets fænomen generelt, da de syntetiseres hovedsageligt af organismer i processen med vital aktivitet og spiller en vigtig rolle i reaktioner.
Studiet af den kemiske sammensætning af organismer og de kemiske reaktioner, der finder sted i dem, er videnskaben om biokemi.
Det skal bemærkes, at indholdet af kemikalier i forskellige celler og væv kan variere betydeligt. For eksempel, mens proteiner dominerer blandt organiske forbindelser i dyreceller, dominerer kulhydrater i planteceller.

Kemisk grundstof	Jordens skorpe	Havvand	Levende organismer
O	49,2	85,8	65-75
FRA	0,4	0,0035	15-18
H	1,0	10,67	8-10
N	0,04	0,37	1,5-3,0
R	0,1	0,003	0,20-1,0
S	0,15	0,09	0,15-0,2
Til	2,35	0,04	0,15-0,4
Sa	3,25	0,05	0,04-2,0
Cl	0,2	0,06	0,05-0,1
mg	2,35	0,14	0,02-0,03
Na	2,4	1,14	0,02-0,03
Fe	4,2	0,00015	0,01-0,015
Zn	< 0,01	0,00015	0,0003
Cu	< 0,01	< 0,00001	0,0002
jeg	< 0,01	0,000015	0,0001
F	0,1	2,07	0,0001

Makro- og mikroelementer

Omkring 80 kemiske grundstoffer findes i levende organismer, men kun for 27 af disse grundstoffer er deres funktioner i cellen og organismen blevet fastslået. Resten af ​​grundstofferne er til stede i små mængder og kommer tilsyneladende ind i kroppen med mad, vand og luft. Indholdet af kemiske grundstoffer i kroppen varierer betydeligt. Afhængigt af koncentrationen er de opdelt i makronæringsstoffer og mikroelementer.
Koncentrationen af ​​hvert af makronæringsstofferne i kroppen overstiger 0,01%, og deres samlede indhold er 99%. Makronæringsstoffer omfatter oxygen, kulstof, brint, nitrogen, fosfor, svovl, kalium, calcium, natrium, klor, magnesium og jern. De første fire af de nævnte grundstoffer (ilt, kulstof, brint og nitrogen) kaldes også organiske, da de er en del af de vigtigste organiske forbindelser. Fosfor og svovl er også komponenter i en række organiske stoffer, såsom proteiner og nukleinsyrer. Fosfor er afgørende for dannelsen af ​​knogler og tænder.
Uden de resterende makronæringsstoffer er kroppens normale funktion umulig. Så kalium, natrium og klor er involveret i processerne for excitation af celler. Kalium er også nødvendigt for at mange enzymer kan fungere og holde på vand i cellen. Calcium findes i cellevæggene i planter, knogler, tænder og bløddyrsskaller og er påkrævet for muskelsammentrækning og intracellulær bevægelse. Magnesium er en komponent af klorofyl - pigmentet, der sikrer strømmen af ​​fotosyntese. Det deltager også i proteinbiosyntesen. Jern, ud over at være en del af hæmoglobin, som transporterer ilt i blodet, er nødvendigt for processerne af respiration og fotosyntese, såvel som for funktionen af ​​mange enzymer.
Sporstoffer er indeholdt i kroppen i koncentrationer på mindre end 0,01%, og deres samlede koncentration i cellen når ikke engang 0,1%. Sporstoffer omfatter zink, kobber, mangan, kobolt, jod, fluor osv. Zink er en del af bugspytkirtelhormonmolekylet insulin, kobber er påkrævet til fotosyntese og respiration. Kobolt er en komponent af vitamin B12, hvis fravær fører til anæmi. Jod er nødvendigt for syntesen af ​​skjoldbruskkirtelhormoner, som sikrer det normale stofskifte, og fluor er forbundet med dannelsen af ​​tandemalje.
Indholdet af kemiske grundstoffer i forskellige celler og organismer er ikke det samme, i høj grad skyldes det miljømæssige forhold. Således indeholder cellerne i alger en relativt stor mængde jod, hvirveldyr - jern, og bløddyr og krebsdyr - kobber.
Både mangel og overskud eller forstyrrelse af metabolismen af ​​makro- og mikroelementer fører til udvikling af forskellige sygdomme. Især mangel på calcium og fosfor forårsager rakitis, mangel på nitrogen forårsager alvorlig proteinmangel, en jernmangel forårsager anæmi, og mangel på jod forårsager en krænkelse af dannelsen af ​​skjoldbruskkirtelhormoner og et fald i stofskiftet. Et fald i indtaget af fluor fra vand og mad forårsager i vid udstrækning en krænkelse af fornyelsen af ​​tandemaljen og som følge heraf en disposition for caries. Bly er giftigt for næsten alle organismer. Dets overskud forårsager irreversible skader på hjernen og centralnervesystemet, som viser sig ved tab af syn og hørelse, søvnløshed, nyresvigt, kramper og kan også føre til lammelser og sygdomme som kræft. Akut blyforgiftning er ledsaget af pludselige hallucinationer og ender i koma og død.
Manglen på makro- og mikroelementer kan kompenseres ved at øge deres indhold i mad og drikkevand samt ved at tage medicin. Så jod findes i fisk og skaldyr og iodiseret salt, calcium i æggeskaller osv.

Uorganiske stoffer i cellen

Cellens kemiske elementer danner forskellige forbindelser - uorganiske og organiske. Cellens uorganiske stoffer omfatter vand, mineralsalte, syrer osv., og de organiske stoffer omfatter proteiner, nukleinsyrer, kulhydrater, lipider, ATP, vitaminer osv.
Vand (H 2 0) - det mest almindelige uorganiske stof i cellen, som har unikke fysisk-kemiske egenskaber. Det har ingen smag, ingen farve, ingen lugt. Densitet og viskositet af alle stoffer estimeres af vand. Som mange andre stoffer kan vand være i tre aggregeringstilstande: fast (is), flydende og gasformig (damp). Vands smeltepunkt er 0 ° C, kogepunktet er 100 ° C, dog kan opløsningen af ​​andre stoffer i vand ændre disse egenskaber. Vandets varmekapacitet er også ret høj - 4200 kJ / mol.K, hvilket gør det muligt for det at deltage i termoreguleringsprocesserne. I et vandmolekyle er brintatomer placeret i en vinkel på 105°, mens de almindelige elektronpar trækkes væk af det mere elektronegative oxygenatom. Dette bestemmer vandmolekylernes dipolegenskaber (den ene af deres ender er positivt ladet og den anden negativ) og muligheden for dannelse af hydrogenbindinger mellem vandmolekyler. Adhæsionen af ​​vandmolekyler ligger til grund for fænomenet overfladespænding, kapillaritet og vandets egenskaber som et universelt opløsningsmiddel. Som et resultat er alle stoffer opdelt i vandopløselige (hydrofile) og uopløselige i vand (hydrofobiske). Takket være disse unikke egenskaber er det forudbestemt, at vand er blevet grundlaget for livet på Jorden.
Det gennemsnitlige vandindhold i kroppens celler er ikke det samme og kan ændre sig med alderen. Så i et halvanden måned gammelt menneskeligt embryo når vandindholdet i cellerne 97,5%, hos en otte måneder gammelt - 83%, hos en nyfødt falder det til 74%, og hos en voksen er det i gennemsnit 66%. Men kropsceller adskiller sig i vandindhold. Så knoglerne indeholder omkring 20% ​​vand, leveren - 70%, og hjernen - 86%. Generelt kan vi sige, at koncentrationen af ​​vand i celler er direkte proportional med intensiteten af ​​stofskiftet.
mineralske salte kan være i opløst eller uopløst tilstand. Opløselige salte opløses i ioner - kationer og anioner. De vigtigste kationer er kalium- og natriumioner, som letter overførslen af ​​stoffer over membranen og deltager i forekomsten og ledningen af ​​en nerveimpuls; samt calciumioner, som deltager i processerne med sammentrækning af muskelfibre og blodkoagulation; magnesium, som er en del af klorofyl; jern, som er en del af en række proteiner, herunder hæmoglobin. De vigtigste anioner er fosfatanionen, som er en del af ATP og nukleinsyrer, og kulsyreresten, som blødgør udsving i mediets pH. Ioner af mineralsalte sørger for både indtrængning af vandet selv i cellen og dets tilbageholdelse i den. Hvis koncentrationen af ​​salte i miljøet er lavere end i cellen, så trænger vand ind i cellen. Ioner bestemmer også cytoplasmaets bufferegenskaber, dvs. dets evne til at opretholde en konstant svagt alkalisk pH i cytoplasmaet, på trods af den konstante dannelse af sure og basiske produkter i cellen.
Uopløselige salte (CaCO 3, Ca 3 (P0 4) 2 osv.) er en del af knogler, tænder, skaller og skaller hos encellede og flercellede dyr.
Derudover kan andre uorganiske forbindelser, såsom syrer og oxider, produceres i organismer. Så parietalceller i den menneskelige mave producerer saltsyre, som aktiverer fordøjelsesenzymet pepsin, og siliciumoxid imprægnerer cellevæggene af padderok og danner kiselalgerskaller. I de senere år er nitrogenoxids (II) rolle i signalering i celler og kroppen også blevet undersøgt.

organisk stof

Generelle karakteristika for cellens organiske stoffer

De organiske stoffer i en celle kan repræsenteres af både relativt simple molekyler og mere komplekse molekyler. I tilfælde hvor et komplekst molekyle (makromolekyle) er dannet af et betydeligt antal gentagne simplere molekyler, kaldes det en polymer, og de strukturelle enheder kaldes monomerer. Afhængigt af om polymerenheder gentages eller ej, klassificeres de som regelmæssige eller uregelmæssige. Polymerer udgør op til 90 % af cellens tørstofmasse. De tilhører tre hovedklasser af organiske forbindelser - kulhydrater (polysaccharider), proteiner og nukleinsyrer. Regelmæssige polymerer er polysaccharider, mens proteiner og nukleinsyrer er uregelmæssige. I proteiner og nukleinsyrer er sekvensen af ​​monomerer ekstremt vigtig, da de udfører en informationsfunktion.

Kulhydrater - det er organiske forbindelser, som hovedsageligt omfatter tre kemiske grundstoffer - kulstof, brint og oxygen, selvom en række kulhydrater også indeholder nitrogen eller svovl. Den generelle formel for kulhydrater er C m (H 2 0) n. De er opdelt i simple og komplekse kulhydrater.
Simple kulhydrater (monosaccharider) indeholder et enkelt sukkermolekyle, som ikke kan nedbrydes til mere simple. Disse er krystallinske stoffer, søde i smagen og meget opløselige i vand. Monosaccharider tager aktivt del i stofskiftet i cellen og indgår i komplekse kulhydrater - oligosaccharider og polysaccharider.
Monosaccharider klassificeres efter antallet af carbonatomer (C3-C9), for eksempel pentoser (C5) og hexoser (C6). Pentoser omfatter ribose og deoxyribose. Ribose er en bestanddel af RNA og ATP. Deoxyribose er en del af DNA. Hexoser (C 6 H 12 0 6) er glucose, fructose, galactose osv.
Glukose(druesukker) findes i alle organismer, også menneskeblod, da det er en energireserve. Det er en del af mange komplekse sukkerarter: saccharose, lactose, maltose, stivelse, cellulose osv.
Fruktose(frugtsukker) findes i de højeste koncentrationer i frugt, honning, sukkerroerodafgrøder. Det tager ikke kun en aktiv del i metaboliske processer, men er også en del af saccharose og nogle polysaccharider, såsom insulin.
De fleste monosaccharider er i stand til at give en "sølvspejl"-reaktion og reducere kobber ved at tilsætte Fehlings væske (en blanding af opløsninger af kobber(II)sulfat og kalium-natriumtartrat) og koge.
Oligosaccharider er kulhydrater, der består af flere monosacchariderester. De er generelt også meget opløselige i vand og er søde i smagen. Afhængigt af antallet af disse rester skelnes der mellem disaccharider (to rester), trisaccharider (tre) osv. Disaccharider omfatter saccharose, lactose, maltose mv.
Saccharose (roer eller rørsukker) består af rester af glukose og fructose, det findes i nogle planters lagerorganer. Der er især meget saccharose i rodfrugterne af sukkerroer og sukkerrør, hvorfra de fås industrielt. Det tjener som et benchmark for sødme af kulhydrater.
Laktose, eller mælkesukker, dannes af rester af glukose og galactose, som findes i moder- og komælk.
Maltose(maltsukker) består af to glukoserester. Det dannes under nedbrydningen af ​​polysaccharider i plantefrø og i det menneskelige fordøjelsessystem og bruges til fremstilling af øl.
Polysaccharider er biopolymerer, hvis monomerer er mono- eller disacchariderester. De fleste polysaccharider er uopløselige i vand og smager usødet. Disse omfatter stivelse, glykogen, cellulose og kitin.
Stivelse er et hvidt pulveragtigt stof, der ikke fugtes af vand, men danner en suspension, når det brygges med varmt vand - en pasta. Stivelse består faktisk af to polymerer, den mindre forgrenede amylose og den mere forgrenede amylopectin. Monomeren af ​​både amylose og amylopectin er glucose. Stivelse er det vigtigste lagringsstof for planter, som ophobes i store mængder i frø, frugter, knolde, jordstængler og andre lagringsorganer af planter. En kvalitativ reaktion på stivelse er en reaktion med jod, hvor stivelse bliver blåviolet.
Glykogen(animalsk stivelse) er et reservepolysaccharid af dyr og svampe, som hos mennesker ophobes i de største mængder i muskler og lever. Det er også uopløseligt i vand og smager usødet. Monomeren af ​​glykogen er glucose. Sammenlignet med stivelsesmolekyler er glykogenmolekyler endnu mere forgrenede.
Cellulose eller fiber, - planters vigtigste referencepolysaccharid. Monomeren af ​​cellulose er glucose. Uforgrenede cellulosemolekyler danner bundter, der er en del af cellevæggene hos planter og nogle svampe. Cellulose er grundlaget for træ, det bruges i byggeri, til fremstilling af tekstiler, papir, alkohol og mange organiske stoffer. Cellulose er kemisk inert og opløses ikke i hverken syrer eller baser. Det nedbrydes heller ikke af enzymerne i det menneskelige fordøjelsessystem, men bakterier i tyktarmen hjælper med at fordøje det. Derudover stimulerer fiber sammentrækningen af ​​væggene i mave-tarmkanalen, hvilket hjælper med at forbedre dets arbejde.
Chitin er et polysaccharid, hvis monomer er et nitrogenholdigt monosaccharid. Det er en del af cellevæggene i svampe og leddyrskaller. I det menneskelige fordøjelsessystem er der heller ikke noget enzym til at fordøje kitin, kun nogle bakterier har det.
Funktioner af kulhydrater. Kulhydrater udfører plastik (konstruktion), energi, lagring og støttefunktioner i cellen. De danner cellevæggene hos planter og svampe. Energiværdien af ​​nedbrydningen af ​​1 g kulhydrater er 17,2 kJ. Glucose, fructose, saccharose, stivelse og glykogen er reservestoffer. Kulhydrater kan også være en del af komplekse lipider og proteiner, der danner glycolipider og glycoproteiner, især i cellemembraner. Ikke mindre vigtig er kulhydraternes rolle i den intercellulære genkendelse og opfattelse af miljøsignaler, da de fungerer som receptorer i sammensætningen af ​​glycoproteiner.
Lipider er en kemisk heterogen gruppe af lavmolekylære stoffer med hydrofobe egenskaber. Disse stoffer er uopløselige i vand, danner emulsioner i det, men er let opløselige i organiske opløsningsmidler. Lipider er olieagtige at røre ved, mange af dem efterlader karakteristiske ikke-tørrende spor på papiret. Sammen med proteiner og kulhydrater er de en af ​​cellernes hovedkomponenter. Indholdet af lipider i forskellige celler er ikke det samme, især mange af dem i frø og frugter af nogle planter, i leveren, hjertet, blodet.
Afhængigt af strukturen af ​​molekylet opdeles lipider i simple og komplekse. Simple lipider omfatter neutrale lipider (fedtstoffer), voks, steroler og steroider. Komplekse lipider indeholder også en anden, ikke-lipid komponent. De vigtigste af dem er fosfolipider, glykolipider osv.
Fedtstoffer er derivater af den trivalente alkohol glycerol og højere fedtsyrer. De fleste fedtsyrer indeholder 14-22 kulstofatomer. Blandt dem er der både mættede og umættede, det vil sige indeholdende dobbeltbindinger. Af de mættede fedtsyrer er palmitin- og stearinsyrer mest almindelige, og af de umættede fedtsyrer oliesyre. Nogle umættede fedtsyrer syntetiseres ikke i den menneskelige krop eller syntetiseres i utilstrækkelige mængder og er derfor uundværlige. Glycerolrester danner hydrofile hoveder, mens fedtsyrerester danner haler.
Egern - Det er højmolekylære forbindelser, biopolymerer, hvis monomerer er aminosyrer forbundet med peptidbindinger.
aminosyre kaldet en organisk forbindelse med en aminogruppe, en carboxylgruppe og et radikal. I alt findes omkring 200 aminosyrer i naturen, som adskiller sig i radikaler og den indbyrdes ordning af funktionelle grupper, men kun 20 af dem kan være en del af proteiner. Sådanne aminosyrer kaldes proteinogene.
Desværre kan ikke alle proteinogene aminosyrer syntetiseres i menneskekroppen, så de er opdelt i udskiftelige og uerstattelige.
Ikke-essentielle aminosyrer dannes i den menneskelige krop i den nødvendige mængde, mens essentielle ikke er det. De skal komme fra fødevarer, men kan også delvist syntetiseres af tarmmikroorganismer. Der er 8 fuldstændig uerstattelige aminosyrer, herunder valin, isoleucin, leucin, lysin, methionin, threonin, tryptofan og phenylalanin. På trods af at absolut alle proteinogene aminosyrer syntetiseres i planter, er vegetabilske proteiner ufuldstændige, fordi de ikke indeholder et komplet sæt aminosyrer, desuden overstiger tilstedeværelsen af ​​protein i de vegetative dele af planter sjældent 1-2% af masse. Derfor er det nødvendigt at spise proteiner ikke kun af vegetabilsk, men også af animalsk oprindelse.
En sekvens af to aminosyrer forbundet med peptidbindinger kaldes et dipeptid på tre, et tripeptid osv. Blandt peptiderne er der så vigtige forbindelser som hormoner (oxytocin, vasopressin), antibiotika osv. En kæde på mere end ti aminosyrer kaldes et polypeptid, og polypeptider, der indeholder mere end 50 aminosyrerester, er proteiner.
Niveauer af proteinstrukturel organisation. Proteiner kan have primære, sekundære, tertiære og kvaternære strukturer.
Primær struktur af et protein er en sekvens af aminosyrer forbundet med en peptidbinding. Den primære struktur bestemmer i sidste ende proteinets specificitet og dets unikke karakter, for selvom vi antager, at det gennemsnitlige protein indeholder 500 aminosyrerester, så er antallet af mulige kombinationer 20.500. Derfor er en ændring i placeringen af ​​mindst én amino. syre i den primære struktur medfører en ændring sekundære og højere strukturer, samt egenskaberne af proteinet som helhed.
Strukturelle træk ved proteinet bestemmer dets rumlige pakning - fremkomsten af ​​sekundære og tertiære strukturer.
sekundær struktur er et rumligt arrangement af et proteinmolekyle i form af en helix eller folder holdt af hydrogenbindinger mellem oxygen- og brintatomer af peptidgrupper med forskellige vindinger af helixen eller folderne. Mange proteiner indeholder mere eller mindre lange områder med en sekundær struktur. Disse er for eksempel keratiner af hår og negle, silkefibroin.
Tertiær struktur protein er også en form for rumlig pakning af polypeptidkæden, holdt af hydrofobe, hydrogen, disulfid (S-S) og andre bindinger. Det er karakteristisk for de fleste kropsproteiner, såsom muskelmyoglobin.
Kvartær struktur- den mest komplekse, dannet af flere polypeptidkæder forbundet hovedsageligt af de samme bindinger som i den tertiære (hydrofob, ionisk og hydrogen), samt andre svage interaktioner. Den kvaternære struktur er karakteristisk for nogle få proteiner, såsom hæmoglobin, klorofyl osv.
Ifølge formen af ​​molekylet skelnes fibrillære og kugleformede proteiner. De første af dem er aflange, som for eksempel bindevævskollagen eller hår- og neglekeratiner. Kugleformede proteiner er i form af en kugle (kugler), ligesom muskelmyoglobin.
Simple og komplekse proteiner. Proteiner kan være simple eller komplekse. Simple proteiner består kun af aminosyrer, mens komplekse proteiner (lipoproteiner, kromoproteiner, glykoproteiner, nukleoproteiner osv.) indeholder protein og ikke-proteindele. Kromoproteiner indeholder en farvet ikke-protein del. Disse omfatter hæmoglobin, myoglobin, klorofyl, cytochromer osv.
Så i sammensætningen af ​​hæmoglobin er hver af de fire polypeptidkæder af globinproteinet forbundet med en ikke-proteindel - hæm, i hvis centrum der er en jernion, som giver hæmoglobin en rød farve. Ikke-protein del af lipoproteiner er lipid, aglycoproteiner - kulhydrat. Både lipoproteiner og glykoproteiner er en del af cellemembraner. Nukleoproteiner er komplekser af proteiner og nukleinsyrer (DNA og RNA). De udfører de vigtigste funktioner i processerne med lagring og transmission af arvelig information.
Proteinegenskaber. Mange proteiner er meget opløselige i vand, men der er nogle blandt dem, der kun opløses i opløsninger af salte, alkalier, syrer eller organiske opløsningsmidler. Strukturen af ​​et proteinmolekyle og dets funktionelle aktivitet afhænger af miljøforhold. Tabet af et proteinmolekyle af dets struktur, op til det primære, kaldes denaturering.
Denaturering opstår på grund af ændringer i temperatur, pH, atmosfærisk tryk, under påvirkning af syrer, alkalier, salte af tungmetaller, organiske opløsningsmidler osv. Den omvendte proces med at genoprette sekundære og højere strukturer kaldes renaturering det er dog ikke altid muligt. Den fuldstændige ødelæggelse af et proteinmolekyle kaldes destruktion.
Proteiner udfører en række funktioner i cellen: plastisk (konstruktion), katalytisk (enzymatisk), energi, signal (receptor), kontraktil (motorisk), transport, beskyttende, regulerende og opbevaring.
Opbygningsfunktionen af ​​proteiner er forbundet med deres tilstedeværelse i cellemembraner og strukturelle komponenter i cellen. Energi - på grund af det faktum, at der under nedbrydningen af ​​1 g protein frigives 17,2 kJ energi. Membranreceptorproteiner er aktivt involveret i opfattelsen af ​​miljøsignaler og deres transmission gennem cellen, såvel som i intercellulær genkendelse. Uden proteiner er bevægelsen af ​​celler og organismer som helhed umulig, da de danner grundlaget for flageller og cilia og også giver muskelsammentrækning og bevægelse af intracellulære komponenter. I menneskers og mange dyrs blod transporterer proteinet hæmoglobin ilt og en del af kuldioxid, mens andre proteiner transporterer ioner og elektroner. Proteiners beskyttende rolle er primært forbundet med immunitet, da interferonproteinet er i stand til at ødelægge mange vira, og antistofproteiner hæmmer udviklingen af ​​bakterier og andre fremmede stoffer. Der er mange hormoner blandt proteiner og peptider, for eksempel bugspytkirtelhormon, insulin, som regulerer koncentrationen af ​​glukose i blodet. I nogle organismer kan proteiner opbevares i reserve, som i bælgfrugter i frø eller proteinerne fra et hønseæg.
Nukleinsyrer er biopolymerer, hvis monomerer er nukleotider. I øjeblikket er to typer nukleinsyrer kendt: ribonukleinsyre (RNA) og deoxyribonukleinsyre (DNA).
Et nukleotid dannes af en nitrogenholdig base, en pentosesukkerrest og en phosphorsyrerest. Nukleotiders egenskaber bestemmes hovedsageligt af de nitrogenholdige baser, der udgør deres sammensætning, derfor er nukleotider selv betinget betegnet med de første bogstaver i deres navne.
Sammensætningen af ​​nukleotider kan omfatte fem nitrogenholdige baser: adenin (A), guanin (G), thymin (T), uracil (U) og cytosin (C). Nukleotidernes pentoser - ribose og deoxyribose - bestemmer hvilket nukleotid der vil blive dannet - ribonukleotid eller deoxyribonukleotid. Ribonukleotider er RNA-monomerer, de kan fungere som signalmolekyler (cAMP) og være en del af makroerge forbindelser, såsom ATP, og coenzymer, såsom NADPH + H +, NADH + H +, FADH 2 osv., og deoxyribonukleotider er en del af DNA.
Deoxyribonukleinsyre (DNA)- dobbeltstrenget biopolymer, hvis monomerer er deoxyribonukleotider. Sammensætningen af ​​deoxyribonukleotider omfatter kun fire nitrogenholdige baser ud af fem mulige - adenin (A), thymin (T), guanin (G) og cytosin (C), samt deoxyribose- og fosforsyrerester. Nukleotider i DNA-kæden er indbyrdes forbundet gennem orthophosphorsyrerester og danner en phosphodiesterbinding. Når et dobbeltstrenget molekyle dannes, er de nitrogenholdige baser rettet indad molekylet. Forbindelsen af ​​DNA-kæder forekommer dog ikke tilfældigt - de nitrogenholdige baser af forskellige kæder er forbundet med hinanden ved hjælp af hydrogenbindinger i henhold til komplementaritetsprincippet: adenin er forbundet med thymin med to hydrogenbindinger (A \u003d T), og guanin og cytosin med tre (G≡C).
For hende var sat Chargaff regler :
1. Antallet af DNA-nukleotider indeholdende adenin er lig med antallet af nukleotider indeholdende thymin (A=T).
2. Antallet af DNA-nukleotider indeholdende guanin er lig med antallet af nukleotider indeholdende cytosin (G≡C).
3. Summen af ​​deoxyribonukleotider, der indeholder adenin og guanin, er lig med summen af ​​deoxyribonukleotider, der indeholder thymin og cytosin (A + G = T + C).
4. Forholdet mellem summen af ​​deoxyribonukleotider indeholdende adenin og thymin og summen af ​​deoxyribonukleotider indeholdende guanin og cytosin afhænger af typen af ​​organismer.
Strukturen af ​​DNA blev dechifreret af F. Crick og D. Watson (Nobelprisen i fysiologi eller medicin, 1962). Ifølge deres model er DNA-molekylet en højrehåndet dobbelthelix. Afstanden mellem nukleotider i en DNA-kæde er 0,34 nm.
Den vigtigste egenskab ved DNA er evnen til at replikere (selvfordobling). Hovedfunktionen af ​​DNA er lagring og transmission af arvelig information, som er skrevet i form af nukleotidsekvenser. Stabiliteten af ​​DNA-molekylet opretholdes af kraftfulde reparations- (gendannelses-) systemer, men selv de er ikke i stand til fuldstændigt at eliminere uønskede virkninger, hvilket i sidste ende fører til mutationer. Eukaryote cellers DNA er koncentreret i kerne, mitokondrier og plastider, mens prokaryote celler er placeret direkte i cytoplasmaet. Nuklear DNA er grundlaget for kromosomer, det er repræsenteret af åbne molekyler. DNA fra mitokondrier, plastider og prokaryoter har en cirkulær form.
Ribonukleinsyre (RNA)- en biopolymer, hvis monomerer er ribonukleotider. De indeholder også fire nitrogenholdige baser - adenin (A), uracil (U), guanin (G) og cytosin (C), og adskiller sig derved fra DNA i en af ​​baserne (i stedet for thymin indeholder RNA uracil). Pentosesukkerresten i ribonukleotider er repræsenteret ved ribose. RNA er for det meste enkeltstrengede molekyler, med undtagelse af nogle virale. Der er tre hovedtyper af RNA: informations- eller skabelon (mRNA, mRNA), ribosomalt (rRNA) og transport (tRNA). Alle af dem er dannet i processen med transkription - omskrivning fra DNA-molekyler.
mRNA'er udgør den mindste fraktion af RNA i en celle (2-4%), hvilket opvejes af deres mangfoldighed, da en celle kan indeholde tusindvis af forskellige mRNA'er. Disse er enkeltstrengede molekyler, der er skabeloner for syntesen af ​​polypeptidkæder. Information om proteinets struktur er registreret i dem i form af sekvenser af nukleotider, og hver aminosyre koder for en triplet af nukleotider - en kodon.
rRNA'er er den mest talrige type RNA i cellen (op til 80%). Deres molekylvægt er i gennemsnit 3000-5000; dannes i nukleolerne og er en del af celleorganellerne - ribosomer. rRNA'er ser også ud til at spille en rolle i proteinsyntese.
tRNA er det mindste af RNA-molekylerne, da det kun indeholder 73-85 nukleotider. Deres andel af den samlede mængde af celle-RNA er omkring 16%. Funktionen af ​​tRNA er transporten af ​​aminosyrer til stedet for proteinsyntese (på ribosomer). Formen af ​​tRNA-molekylet ligner et kløverblad. I den ene ende af molekylet er der et sted til at fæstne en aminosyre, og i en af ​​løkkerne er der en triplet af nukleotider, der er komplementær til mRNA-kodonet og bestemmer, hvilken aminosyre tRNA'et skal bære - antikodonet.
Alle typer RNA deltager aktivt i implementeringen af ​​arvelig information, som omskrives fra DNA til mRNA, og på sidstnævnte udføres proteinsyntese. tRNA i processen med proteinsyntese leverer aminosyrer til ribosomer, og rRNA er en del af ribosomerne direkte.
Adenosintriphosphorsyre (ATP) er et nukleotid, der ud over den nitrogenholdige base af adenin og en riboserest indeholder tre phosphorsyrerester.
Bindingerne mellem de sidste to fosforrester er makroerge (42 kJ/mol energi frigives ved spaltning), mens den kemiske standardbinding under spaltning giver 12 kJ/mol. Hvis der er behov for energi, spaltes den makroerge binding af ATP, adenosindiphosphorsyre (ADP), dannes en phosphorrest, og energi frigives:
ATP + H20 → ADP + H3P04 + 42 kJ.
ADP kan også nedbrydes til AMP (adenosinmonophosphorsyre) og en phosphorsyrerest:
ADP + H20 → AMP + H3P04 + 42 kJ.
I processen med energimetabolisme (under respiration, fermentering), såvel som i processen med fotosyntese, vedhæfter ADP en fosforrest og bliver til ATP. ATP-genvindingsreaktionen kaldes phosphorylering. ATP er en universel energikilde for alle levende organismers livsprocesser.
Undersøgelsen af ​​den kemiske sammensætning af cellerne i alle levende organismer har vist, at de indeholder de samme kemiske grundstoffer, kemikalier, der udfører de samme funktioner. Desuden vil et stykke DNA, der overføres fra en organisme til en anden, arbejde i det, og et protein syntetiseret af bakterier eller svampe vil fungere som et hormon eller enzym i den menneskelige krop. Dette er et af beviserne på enhed af oprindelsen af ​​den organiske verden.
fedtstoffer udfører i celler hovedsageligt en lagringsfunktion og tjener som en energikilde. De er rige på subkutant fedtvæv, som udfører stødabsorberende og varmeisolerende funktioner, og hos vanddyr øger det også opdriften. Plantefedt indeholder for det meste umættede fedtsyrer, hvorfor de er flydende og kaldes olier Olier findes i mange planters frø som solsikke, sojabønner, raps m.m.
Voksarter er komplekse blandinger af fedtsyrer og fedtalkoholer. Hos planter danner de en film på bladets overflade, som beskytter mod fordampning, indtrængning af patogener osv. Hos en række dyr dækker de kroppen eller tjener til at bygge honningkager.
Steroler inkluderer et sådant lipid som kolesterol, en essentiel bestanddel af cellemembraner, og steroider omfatter kønshormonerne østradiol, testosteron osv.
Fosfolipider indeholder udover glycerol- og fedtsyrerester en orthophosphorsyrerest. De er en del af cellemembraner og giver deres barriereegenskaber.
Glykolipider er også komponenter i membraner, men deres indhold er lavt. Den ikke-lipide del af glykolipider er kulhydrater.
Funktioner af lipider. Lipider udfører plastiske (bygnings-), energi-, lagrings-, beskyttende og regulerende funktioner i cellen, derudover er de opløsningsmidler for en række vitaminer. Det er en væsentlig bestanddel af cellemembraner. Ved spaltning af 1 g lipider frigives 38,9 kJ energi. De er deponeret i reservatet i forskellige organer hos planter og dyr. Derudover beskytter subkutant fedtvæv indre organer mod hypotermi eller overophedning samt stød. Lipiders regulerende funktion skyldes, at nogle af dem er hormoner.