कोशिका और जीव के लिए सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक तत्वों और यौगिकों का महत्व। जीवित जीवों की कोशिकाओं में रासायनिक तत्व - ज्ञान हाइपरमार्केट

शरीर की मौलिक संरचना

द्वारा रासायनिक संरचनाविभिन्न जीवों की कोशिकाएँ स्पष्ट रूप से भिन्न हो सकती हैं, लेकिन उनमें एक ही तत्व होते हैं। डी.आई. की आवर्त सारणी के लगभग 70 तत्व। मेंडेलीव, लेकिन उनमें से केवल 24 का ही बहुत महत्व है और वे लगातार जीवित जीवों में पाए जाते हैं।

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स - ऑक्सीजन, हाइड्रोकार्बन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन - कार्बनिक पदार्थों के अणुओं का हिस्सा हैं। मैक्रोलेमेंट्स में हाल ही में पोटेशियम, सोडियम, कैल्शियम, सल्फर, फास्फोरस, मैग्नीशियम, लोहा, क्लोरीन शामिल हैं। सेल में उनकी सामग्री प्रतिशत का दसवां और सौवां हिस्सा है।

मैग्नीशियम क्लोरोफिल का हिस्सा है; लोहा - हीमोग्लोबिन; फास्फोरस - हड्डी के ऊतक, न्यूक्लिक एसिड; कैल्शियम - हड्डियों, शंख कछुए, सल्फर - प्रोटीन की संरचना में; पोटेशियम, सोडियम और क्लोराइड आयन कोशिका झिल्ली की क्षमता को बदलने में भाग लेते हैं।

तत्वों का पता लगाना एक सेल में सौवें और हज़ारवें प्रतिशत के साथ प्रस्तुत किया जाता है। ये जस्ता, तांबा, आयोडीन, फ्लोरीन, मोलिब्डेनम, बोरॉन आदि हैं।

ट्रेस तत्व एंजाइम, हार्मोन, पिगमेंट का हिस्सा हैं।

अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स - तत्व, जिसकी सामग्री सेल में 0.000001% से अधिक नहीं है। ये यूरेनियम, सोना, पारा, सीज़ियम आदि हैं।

पानी और उसका जैविक महत्व

पानी मात्रात्मक रूप से के बीच रैंक करता है रासायनिक यौगिकसभी कोशिकाओं में प्रथम स्थान। कोशिकाओं के प्रकार, उनकी कार्यात्मक अवस्था, जीवों के प्रकार और उनकी उपस्थिति की स्थितियों के आधार पर, कोशिकाओं में इसकी सामग्री काफी भिन्न होती है।

अस्थि ऊतक कोशिकाओं में 20% से अधिक पानी नहीं होता है, वसा ऊतक - लगभग 40%, मांसपेशियों की कोशिकाओं में - 76%, और भ्रूण कोशिकाओं में - 90% से अधिक होता है।

टिप्पणी 1

किसी भी जीव की कोशिकाओं में उम्र के साथ पानी की मात्रा काफी कम हो जाती है।

इसलिए - यह निष्कर्ष कि पूरे जीव की कार्यात्मक गतिविधि जितनी अधिक होगी और प्रत्येक कोशिका अलग-अलग होगी, उनकी पानी की मात्रा उतनी ही अधिक होगी, और इसके विपरीत।

टिप्पणी 2

कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि के लिए एक पूर्वापेक्षा पानी की उपस्थिति है। यह साइटोप्लाज्म का मुख्य भाग है, इसकी संरचना और कोलाइड्स की स्थिरता का समर्थन करता है जो साइटोप्लाज्म बनाते हैं।

कोशिका में पानी की भूमिका उसके रासायनिक और संरचनात्मक गुणों से निर्धारित होती है। सबसे पहले, यह अणुओं के छोटे आकार, उनकी ध्रुवता और हाइड्रोजन बांड का उपयोग करके गठबंधन करने की क्षमता के कारण है।

हाइड्रोजन बांड एक इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणु (आमतौर पर ऑक्सीजन या नाइट्रोजन) से जुड़े हाइड्रोजन परमाणुओं की भागीदारी से बनते हैं। इस मामले में, हाइड्रोजन परमाणु इतना बड़ा धनात्मक आवेश प्राप्त कर लेता है कि वह एक अन्य विद्युत ऋणात्मक परमाणु (ऑक्सीजन या नाइट्रोजन) के साथ एक नया बंधन बना सकता है। पानी के अणु भी एक दूसरे से बंधे होते हैं, जिसके एक सिरे पर धनात्मक आवेश होता है और दूसरे सिरे पर ऋणात्मक। ऐसे अणु को कहते हैं द्विध्रुवीय. एक पानी के अणु का अधिक विद्युत ऋणात्मक ऑक्सीजन परमाणु हाइड्रोजन बंधन बनाने के लिए दूसरे अणु के धनात्मक आवेशित हाइड्रोजन परमाणु की ओर आकर्षित होता है।

इस तथ्य के कारण कि पानी के अणु ध्रुवीय होते हैं और हाइड्रोजन बांड बनाने में सक्षम होते हैं, पानी ध्रुवीय पदार्थों के लिए एक आदर्श विलायक है, जिसे कहा जाता है हाइड्रोफिलिक. ये एक आयनिक प्रकृति के यौगिक हैं, जिनमें आवेशित कण (आयन) किसी पदार्थ (नमक) के घुलने पर पानी में अलग (अलग) हो जाते हैं। कुछ गैर-आयनिक यौगिकों में समान क्षमता होती है, जिसके अणु में आवेशित (ध्रुवीय) समूह होते हैं (शर्करा में, अमीनो एसिड, साधारण अल्कोहल, ये OH समूह होते हैं)। गैर-ध्रुवीय अणुओं (लिपिड) से युक्त पदार्थ व्यावहारिक रूप से पानी में अघुलनशील होते हैं, अर्थात वे हाइड्रोफोब.

जब कोई पदार्थ किसी घोल में जाता है, तो उसके संरचनात्मक कण (अणु या आयन) अधिक स्वतंत्र रूप से चलने की क्षमता प्राप्त कर लेते हैं, और तदनुसार, पदार्थ की प्रतिक्रियाशीलता बढ़ जाती है। इस कारण जल ही वह मुख्य माध्यम है जहाँ अधिकांश रासायनिक अभिक्रियाएँ होती हैं। इसके अलावा, सभी रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं और हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाएं पानी की प्रत्यक्ष भागीदारी के साथ होती हैं।

जल में सभी ज्ञात पदार्थों की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता उच्चतम होती है। इसका मतलब है कि तापीय ऊर्जा में उल्लेखनीय वृद्धि के साथ, पानी का तापमान अपेक्षाकृत थोड़ा बढ़ जाता है। यह हाइड्रोजन बांड को तोड़ने के लिए इस ऊर्जा की एक महत्वपूर्ण मात्रा के उपयोग के कारण है, जो पानी के अणुओं की गतिशीलता को सीमित करता है।

इसकी उच्च गर्मी क्षमता के कारण, पानी पौधों और जानवरों के ऊतकों को तापमान में तेज और तेजी से वृद्धि से सुरक्षा के रूप में कार्य करता है, और वाष्पीकरण की उच्च गर्मी शरीर के तापमान के विश्वसनीय स्थिरीकरण का आधार है। पानी को वाष्पित करने के लिए महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता इस तथ्य के कारण है कि इसके अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड मौजूद हैं। यह ऊर्जा पर्यावरण से आती है, इसलिए वाष्पीकरण के साथ शीतलन भी होता है। इस प्रक्रिया को पसीने के दौरान देखा जा सकता है, कुत्तों में गर्मी की पुताई के मामले में, यह पौधों के वाष्पोत्सर्जन अंगों को ठंडा करने की प्रक्रिया में भी महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से रेगिस्तानी परिस्थितियों में और अन्य क्षेत्रों में सूखे मैदानों और सूखे की अवधि में।

पानी में उच्च तापीय चालकता भी होती है, जो पूरे शरीर में गर्मी का समान वितरण सुनिश्चित करती है। इस प्रकार, स्थानीय "हॉट स्पॉट" का कोई खतरा नहीं है जो सेल तत्वों को नुकसान पहुंचा सकता है। इसका मतलब यह है कि तरल के लिए उच्च विशिष्ट ताप क्षमता और उच्च तापीय चालकता पानी को शरीर के इष्टतम तापीय शासन को बनाए रखने के लिए एक आदर्श माध्यम बनाती है।

जल का पृष्ठ तनाव उच्च होता है। यह संपत्ति के लिए बहुत महत्वपूर्ण है सोखना प्रक्रियाऊतकों के माध्यम से समाधान की गति (रक्त परिसंचरण, पौधे के माध्यम से ऊपर और नीचे की ओर गति, आदि)।

पानी का उपयोग ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के स्रोत के रूप में किया जाता है, जो प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के दौरान जारी होते हैं।

पानी के महत्वपूर्ण शारीरिक गुणों में गैसों को भंग करने की क्षमता ($O_2$, $CO_2$, आदि) शामिल हैं। इसके अलावा, विलायक के रूप में पानी परासरण की प्रक्रिया में शामिल होता है, जो कोशिकाओं और शरीर के जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

हाइड्रोकार्बन गुण और इसकी जैविक भूमिका

यदि हम पानी को ध्यान में नहीं रखते हैं, तो हम कह सकते हैं कि अधिकांश कोशिका अणु हाइड्रोकार्बन, तथाकथित कार्बनिक यौगिकों से संबंधित हैं।

टिप्पणी 3

हाइड्रोकार्बन, जिसमें अद्वितीय रासायनिक क्षमताएं जीवन के लिए मौलिक हैं, इसका रासायनिक आधार है।

करने के लिए धन्यवाद छोटे आकार काऔर उपलब्धता पर बाहरी कवचचार इलेक्ट्रॉन, एक हाइड्रोकार्बन परमाणु अन्य परमाणुओं के साथ चार मजबूत सहसंयोजक बंधन बना सकता है।

सबसे महत्वपूर्ण हाइड्रोकार्बन परमाणुओं की एक दूसरे के साथ जुड़ने की क्षमता है, जिससे चेन, रिंग और अंत में, बड़े और जटिल कार्बनिक अणुओं का कंकाल बनता है।

इसके अलावा, हाइड्रोकार्बन आसानी से अन्य बायोजेनिक तत्वों (आमतौर पर $H, Mg, P, O, S$ के साथ) के साथ सहसंयोजक बंधन बनाता है। यह विविध की एक खगोलीय संख्या के अस्तित्व की व्याख्या करता है कार्बनिक यौगिकजो अपने सभी अभिव्यक्तियों में जीवित जीवों के अस्तित्व को सुनिश्चित करता है। उनकी विविधता अणुओं की संरचना और आकार में प्रकट होती है, उनके रासायनिक गुण, कार्बन कंकाल की संतृप्ति की डिग्री और अलग रूपअणु, जो इंट्रामोल्युलर बॉन्ड के कोणों द्वारा निर्धारित किया जाता है।

बायोपॉलिमरों

ये उच्च-आणविक (आणविक भार 103 - 109) कार्बनिक यौगिक हैं, जिनमें से मैक्रोमोलेक्यूल्स में बड़ी संख्या में दोहराई जाने वाली इकाइयाँ - मोनोमर्स होते हैं।

बायोपॉलिमर प्रोटीन होते हैं, न्यूक्लिक एसिड, पॉलीसेकेराइड और उनके डेरिवेटिव (स्टार्च, ग्लाइकोजन, सेल्युलोज, हेमिकेलुलोज, पेक्टिन, चिटिन, आदि)। उनके लिए मोनोमर्स क्रमशः अमीनो एसिड, न्यूक्लियोटाइड और मोनोसेकेराइड हैं।

टिप्पणी 4

एक कोशिका के शुष्क द्रव्यमान का लगभग 90% बायोपॉलिमर से बना होता है: पॉलीसेकेराइड पौधों में प्रबल होते हैं, जबकि प्रोटीन जानवरों में प्रबल होते हैं।

उदाहरण 1

एक जीवाणु कोशिका में लगभग 3 हजार प्रकार के प्रोटीन और 1 हजार न्यूक्लिक एसिड होते हैं, और मनुष्यों में प्रोटीन की संख्या 5 मिलियन अनुमानित होती है।

बायोपॉलिमर न केवल जीवित जीवों का संरचनात्मक आधार बनाते हैं, बल्कि जीवन प्रक्रियाओं में एक संचालन भूमिका भी निभाते हैं।

बायोपॉलिमर का संरचनात्मक आधार रैखिक (प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, सेल्युलोज) या शाखित (ग्लाइकोजन) श्रृंखलाएं हैं।

और न्यूक्लिक एसिड, प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाएं, चयापचय प्रतिक्रियाएं - और बायोपॉलिमर कॉम्प्लेक्स और बायोपॉलिमर के अन्य गुणों के गठन के कारण होती हैं।

आज, अपने शुद्ध रूप में बहुत कुछ खोजा और अलग किया गया है रासायनिक तत्वआवर्त सारणी, और उनमें से पांचवां प्रत्येक जीवित जीव में पाए जाते हैं। वे, ईंटों की तरह, जैविक के मुख्य घटक हैं और अकार्बनिक पदार्थ.

कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं, जीव विज्ञान के अनुसार कौन से पदार्थ शरीर में उनकी उपस्थिति का न्याय कर सकते हैं - यह सब हम लेख में बाद में विचार करेंगे।

रासायनिक संरचना की स्थिरता क्या है

शरीर में स्थिरता बनाए रखने के लिए, प्रत्येक कोशिका को अपने प्रत्येक घटक की एकाग्रता को स्थिर स्तर पर बनाए रखना चाहिए। यह स्तर प्रजातियों, आवास, पर्यावरणीय कारकों द्वारा निर्धारित किया जाता है।

इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं, यह स्पष्ट रूप से समझना आवश्यक है कि किसी भी पदार्थ में आवर्त सारणी के कोई भी घटक होते हैं।

कभी-कभी प्रश्न मेंएक सेल में एक निश्चित तत्व की सामग्री का लगभग सौवां और हजारवां हिस्सा, लेकिन साथ ही, नामित संख्या में कम से कम एक हजारवें हिस्से में बदलाव पहले से ही हो सकता है गंभीर परिणामशरीर के लिए।

मानव कोशिका में 118 रासायनिक तत्वों में से कम से कम 24 होने चाहिए। ऐसे कोई घटक नहीं हैं जो किसी जीवित जीव में पाए जाएंगे, लेकिन प्रकृति की निर्जीव वस्तुओं का हिस्सा नहीं थे। यह तथ्य पारिस्थितिकी तंत्र में जीवित और निर्जीव के बीच घनिष्ठ संबंध की पुष्टि करता है।

कोशिका को बनाने वाले विभिन्न तत्वों की भूमिका

तो वे कौन से रासायनिक तत्व हैं जो कोशिका का निर्माण करते हैं? जीव के जीवन में उनकी भूमिका, यह ध्यान दिया जाना चाहिए, सीधे घटना की आवृत्ति और साइटोप्लाज्म में उनकी एकाग्रता पर निर्भर करता है। हालाँकि, इसके बावजूद अलग सामग्रीकोशिका में तत्व, उनमें से प्रत्येक का महत्व समान रूप से अधिक है। उनमें से किसी की भी कमी शरीर पर हानिकारक प्रभाव डाल सकती है, सबसे महत्वपूर्ण जैव को बंद कर सकती है रसायनिक प्रतिक्रिया.

मानव कोशिका के कौन से रासायनिक तत्व हैं, यह सूचीबद्ध करते हुए, हमें तीन मुख्य प्रकारों का उल्लेख करना होगा, जिन पर हम नीचे विचार करेंगे:

कोशिका के मुख्य बायोजेनिक तत्व

यह आश्चर्य की बात नहीं है कि तत्व ओ, सी, एच, एन बायोजेनिक हैं, क्योंकि वे सभी कार्बनिक और कई अकार्बनिक पदार्थ बनाते हैं। शरीर के लिए इन आवश्यक घटकों के बिना प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट या न्यूक्लिक एसिड की कल्पना करना असंभव है।

इन तत्वों के कार्य ने शरीर में उनकी उच्च सामग्री को निर्धारित किया। साथ में वे कुल शुष्क शरीर के वजन का 98% हिस्सा हैं। इन एंजाइमों की गतिविधि को और कैसे प्रकट किया जा सकता है?

1. ऑक्सीजन। कोशिका में इसकी सामग्री कुल शुष्क द्रव्यमान का लगभग 62% है। कार्य: कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों का निर्माण, श्वसन श्रृंखला में भागीदारी;
2. कार्बन। इसकी सामग्री 20% तक पहुँच जाती है। मुख्य कार्य: सभी में शामिल;
3. हाइड्रोजन। इसकी सांद्रता 10% का मान लेती है। कार्बनिक पदार्थ और पानी का एक घटक होने के अलावा, यह तत्व ऊर्जा परिवर्तन में भी भाग लेता है;
4. नाइट्रोजन। राशि 3-5% से अधिक नहीं है। इसकी मुख्य भूमिका अमीनो एसिड, न्यूक्लिक एसिड, एटीपी, कई विटामिन, हीमोग्लोबिन, हेमोसायनिन, क्लोरोफिल का निर्माण है।

ये रासायनिक तत्व हैं जो कोशिका को बनाते हैं और सामान्य जीवन के लिए आवश्यक अधिकांश पदार्थ बनाते हैं।

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स का महत्व

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स यह सुझाव देने में भी मदद करेंगे कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं। जीव विज्ञान के पाठ्यक्रम से, यह स्पष्ट हो जाता है कि, मुख्य के अलावा, शुष्क द्रव्यमान का 2% आवर्त सारणी के अन्य घटकों से बना है। और मैक्रोन्यूट्रिएंट्स में वे शामिल हैं जिनकी सामग्री 0.01% से कम नहीं है। उनके मुख्य कार्यों को एक तालिका के रूप में प्रस्तुत किया जाता है।

कैल्शियम (सीए)		मांसपेशियों के तंतुओं के संकुचन के लिए जिम्मेदार, पेक्टिन, हड्डियों और दांतों का हिस्सा है। रक्त के थक्के को बढ़ाता है।
फास्फोरस (पी)		यह ऊर्जा के सबसे महत्वपूर्ण स्रोत - एटीपी का हिस्सा है।
		तृतीयक संरचना में प्रोटीन तह के दौरान डाइसल्फ़ाइड पुलों के निर्माण में भाग लेता है। सिस्टीन और मेथियोनीन की संरचना में शामिल, कुछ विटामिन।
		पोटेशियम आयन कोशिकाओं में शामिल होते हैं और झिल्ली क्षमता को भी प्रभावित करते हैं।
		शरीर में प्रमुख आयन
सोडियम (ना)		समान प्रक्रियाओं में शामिल पोटेशियम का एनालॉग।
मैग्नीशियम (एमजी)		मैग्नीशियम आयन प्रक्रिया के नियामक हैं क्लोरोफिल अणु के केंद्र में, एक मैग्नीशियम परमाणु भी होता है।
		श्वसन और प्रकाश संश्लेषण के ईटीसी के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के परिवहन में भाग लेता है, मायोग्लोबिन, हीमोग्लोबिन और कई एंजाइमों की एक संरचनात्मक कड़ी है।

हमें उम्मीद है कि ऊपर से यह निर्धारित करना आसान है कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं और मैक्रोलेमेंट्स हैं।

तत्वों का पता लगाना

कोशिका के ऐसे घटक भी होते हैं, जिनके बिना शरीर सामान्य रूप से कार्य नहीं कर सकता है, लेकिन उनकी सामग्री हमेशा 0.01% से कम होती है। आइए निर्धारित करें कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं और सूक्ष्म तत्वों के समूह से संबंधित हैं।

		यह डीएनए और आरएनए पोलीमरेज़ के एंजाइमों के साथ-साथ कई हार्मोन (उदाहरण के लिए, इंसुलिन) का हिस्सा है।
		प्रकाश संश्लेषण, हेमोसायनिन के संश्लेषण और कुछ एंजाइमों की प्रक्रियाओं में भाग लेता है।
		यह थायरॉयड ग्रंथि के हार्मोन T3 और T4 का एक संरचनात्मक घटक है
मैंगनीज (Mn)	0.001 . से कम	एंजाइम, हड्डियों में शामिल। जीवाणुओं में नाइट्रोजन स्थिरीकरण में भाग लेता है
	0.001 . से कम	पौधे की वृद्धि की प्रक्रिया को प्रभावित करता है।
		यह हड्डियों और दांतों के इनेमल का हिस्सा है।

कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थ

इनके अतिरिक्त कौन-से अन्य रासायनिक तत्व कोशिका के संघटन में सम्मिलित होते हैं? उत्तर शरीर में अधिकांश पदार्थों की संरचना का अध्ययन करके ही पाया जा सकता है। उनमें से, कार्बनिक और अकार्बनिक मूल के अणु प्रतिष्ठित हैं, और इनमें से प्रत्येक समूह की संरचना में तत्वों का एक निश्चित समूह है।

कार्बनिक पदार्थों के मुख्य वर्ग प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, वसा और कार्बोहाइड्रेट हैं। वे पूरी तरह से मुख्य बायोजेनिक तत्वों से निर्मित होते हैं: अणु का कंकाल हमेशा कार्बन द्वारा बनता है, और हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन रेडिकल का हिस्सा होते हैं। जानवरों में, प्रोटीन प्रमुख वर्ग होते हैं, और पौधों में, पॉलीसेकेराइड।

अकार्बनिक पदार्थ सभी खनिज लवण और निश्चित रूप से पानी हैं। कोशिका में सभी अकार्बनिकों में सबसे अधिक H2O है, जिसमें शेष पदार्थ घुल जाते हैं।

उपरोक्त सभी आपको यह निर्धारित करने में मदद करेंगे कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं, और शरीर में उनके कार्य अब आपके लिए एक रहस्य नहीं होंगे।

विभिन्न जीवों की कोशिकाओं में लगभग 70 तत्व पाए गए हैं आवधिक प्रणालीडी। आई। मेंडेलीव के तत्व, लेकिन उनमें से केवल 24 का एक अच्छी तरह से स्थापित मूल्य है और सभी प्रकार की कोशिकाओं में लगातार पाए जाते हैं।

विशालतम विशिष्ट गुरुत्वकोशिका की मौलिक संरचना में ऑक्सीजन, कार्बन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन पर पड़ता है। ये तथाकथित हैं मुख्यया पोषक तत्त्व. ये तत्व कोशिकाओं के द्रव्यमान का 95% से अधिक के लिए खाते हैं, और जीवित पदार्थ में उनकी सापेक्ष सामग्री in . की तुलना में बहुत अधिक है भूपर्पटी. कैल्शियम, फास्फोरस, सल्फर, पोटेशियम, क्लोरीन, सोडियम, मैग्नीशियम, आयोडीन और लोहा भी महत्वपूर्ण हैं। सेल में उनकी सामग्री की गणना प्रतिशत के दसवें और सौवें हिस्से में की जाती है। सूचीबद्ध तत्व एक समूह बनाते हैं मैक्रोन्यूट्रिएंट्स.

अन्य रासायनिक तत्व: तांबा, मैंगनीज, मोलिब्डेनम, कोबाल्ट, जस्ता, बोरॉन, फ्लोरीन, क्रोमियम, सेलेनियम, एल्यूमीनियम, आयोडीन, लोहा, सिलिकॉन - अत्यंत कम मात्रा में पाए जाते हैं (कोशिका द्रव्यमान का 0.01% से कम)। वे समूह से संबंधित हैं तत्वों का पता लगाना.

शरीर में एक या दूसरे तत्व का प्रतिशत किसी भी तरह से शरीर में इसके महत्व और आवश्यकता की डिग्री की विशेषता नहीं है। इसलिए, उदाहरण के लिए, कई ट्रेस तत्व विभिन्न जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों का हिस्सा हैं - एंजाइम, विटामिन (कोबाल्ट विटामिन बी 12 का हिस्सा है), हार्मोन (आयोडीन थायरोक्सिन का हिस्सा है); जीवों के विकास और विकास को प्रभावित करते हैं (जस्ता, मैंगनीज, तांबा), हेमटोपोइजिस (लोहा, तांबा), सेलुलर श्वसन प्रक्रियाएं (तांबा, जस्ता), आदि। विभिन्न रासायनिक तत्वों के रूप में कोशिकाओं और शरीर के जीवन के लिए सामग्री और महत्व तालिका में दिया गया है:

कोशिका के सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक तत्व

तत्व	प्रतीक	अनुमानित सामग्री,%	कोशिका और जीव के लिए महत्व
ऑक्सीजन	हे	62	पानी और कार्बनिक पदार्थों में शामिल; सेलुलर श्वसन में शामिल
कार्बन	सी	20	सभी कार्बनिक पदार्थों में शामिल
हाइड्रोजन	एच	10	पानी और कार्बनिक पदार्थों में शामिल; ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रियाओं में भाग लेता है
नाइट्रोजन	एन	3	अमीनो एसिड, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, एटीपी, क्लोरोफिल, विटामिन में शामिल हैं
कैल्शियम	सीए	2,5	यह पौधों, हड्डियों और दांतों में कोशिका भित्ति का हिस्सा है, रक्त के थक्के और मांसपेशियों के तंतुओं की सिकुड़न को बढ़ाता है
फास्फोरस	पी	1,0	हड्डी के ऊतकों और दाँत तामचीनी, न्यूक्लिक एसिड, एटीपी, कुछ एंजाइमों में शामिल हैं
गंधक	एस	0,25	अमीनो एसिड (सिस्टीन, सिस्टीन और मेथियोनीन) में शामिल, कुछ विटामिन, प्रोटीन की तृतीयक संरचना के निर्माण में डाइसल्फ़ाइड बांड के निर्माण में भाग लेते हैं।
पोटैशियम	क	0,25	यह केवल आयनों के रूप में कोशिका में निहित है, प्रोटीन संश्लेषण के एंजाइमों को सक्रिय करता है, हृदय गतिविधि की एक सामान्य लय का कारण बनता है, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रियाओं में भाग लेता है, बायोइलेक्ट्रिक क्षमता का निर्माण करता है
क्लोरीन	क्लोरीन	0,2	नकारात्मक आयन जानवरों के शरीर में प्रबल होता है। गैस्ट्रिक जूस में हाइड्रोक्लोरिक एसिड घटक
सोडियम	ना	0,10	केवल आयनों के रूप में कोशिका में निहित, हृदय गतिविधि की सामान्य लय का कारण बनता है, हार्मोन के संश्लेषण को प्रभावित करता है
मैगनीशियम	मिलीग्राम	0,07	क्लोरोफिल अणुओं, साथ ही हड्डियों और दांतों में शामिल, ऊर्जा चयापचय और डीएनए संश्लेषण को सक्रिय करता है
आयोडीन	मैं	0,01	थायराइड हार्मोन में शामिल
लोहा	फ़े	0,01	यह कई एंजाइमों, हीमोग्लोबिन और मायोग्लोबिन का एक हिस्सा है, श्वसन और प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रियाओं में, इलेक्ट्रॉन परिवहन में, क्लोरोफिल के जैवसंश्लेषण में भाग लेता है।
ताँबा	घन	निशान	अकशेरुकी जीवों में हेमोसायनिन की संरचना में शामिल, कुछ एंजाइमों की संरचना में, हेमटोपोइजिस, प्रकाश संश्लेषण, हीमोग्लोबिन संश्लेषण की प्रक्रियाओं में भाग लेता है।
मैंगनीज	एम.एन.	निशान	यह कुछ एंजाइमों की गतिविधि का हिस्सा है या बढ़ाता है, हड्डियों के विकास, नाइट्रोजन आत्मसात और प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में भाग लेता है।
मोलिब्डेनम	एमओ	निशान	यह कुछ एंजाइमों (नाइट्रेट रिडक्टेस) का हिस्सा है, नोड्यूल बैक्टीरिया द्वारा वायुमंडलीय नाइट्रोजन को बांधने की प्रक्रियाओं में भाग लेता है
कोबाल्ट	सीओ	निशान	विटामिन बी 12 में शामिल, नोड्यूल बैक्टीरिया द्वारा वायुमंडलीय नाइट्रोजन के निर्धारण में भाग लेता है
बीओआर	बी	निशान	पौधों की वृद्धि प्रक्रियाओं को प्रभावित करता है, श्वसन के पुनर्योजी एंजाइमों को सक्रिय करता है
जस्ता	Zn	निशान	यह कुछ एंजाइमों का हिस्सा है जो पॉलीपेप्टाइड्स को तोड़ते हैं, पौधे हार्मोन (ऑक्सिन) और ग्लाइकोलाइसिस के संश्लेषण में शामिल होते हैं।
एक अधातु तत्त्व	एफ	निशान	दांतों और हड्डियों के इनेमल का हिस्सा

कोशिका पृथ्वी पर जीवन की मूल इकाई है। इसमें एक जीवित जीव की सभी विशेषताएं हैं: यह बढ़ता है, पुनरुत्पादन करता है, पर्यावरण के साथ पदार्थों और ऊर्जा का आदान-प्रदान करता है, और बाहरी उत्तेजनाओं पर प्रतिक्रिया करता है। जैविक विकास की शुरुआत पृथ्वी पर कोशिकीय जीवन रूपों की उपस्थिति से जुड़ी है। एककोशिकीय जीव वे कोशिकाएँ हैं जो एक दूसरे से अलग-अलग मौजूद होती हैं। सभी बहुकोशिकीय जीवों - जानवरों और पौधों - का शरीर कम या ज्यादा कोशिकाओं से बना होता है, जो एक तरह के बिल्डिंग ब्लॉक होते हैं जो एक जटिल जीव बनाते हैं। भले ही कोशिका एक अभिन्न जीवित प्रणाली हो - एक अलग जीव या इसका केवल एक हिस्सा है, यह सभी कोशिकाओं के लिए सामान्य विशेषताओं और गुणों के एक सेट से संपन्न है।

कोशिका की रासायनिक संरचना

मेंडेलीव की आवर्त प्रणाली के लगभग 60 तत्व कोशिकाओं में पाए गए, जो निर्जीव प्रकृति में भी पाए जाते हैं। यह चेतन और निर्जीव प्रकृति की समानता के प्रमाणों में से एक है। जीवित जीवों में हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, कार्बन और नाइट्रोजन सबसे आम हैं, जो कोशिकाओं के द्रव्यमान का लगभग 98% हिस्सा बनाते हैं। यह हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, कार्बन और नाइट्रोजन के रासायनिक गुणों की ख़ासियत के कारण है, जिसके परिणामस्वरूप वे जैविक कार्यों को करने वाले अणुओं के निर्माण के लिए सबसे उपयुक्त निकले। ये चार तत्व दो परमाणुओं से संबंधित इलेक्ट्रॉनों की जोड़ी के माध्यम से बहुत मजबूत सहसंयोजक बंधन बनाने में सक्षम हैं। सहसंयोजक बंधित कार्बन परमाणु अनगिनत विभिन्न कार्बनिक अणुओं की रीढ़ बना सकते हैं। चूंकि कार्बन परमाणु आसानी से ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन और सल्फर के साथ सहसंयोजक बंधन बनाते हैं, इसलिए कार्बनिक अणु एक असाधारण जटिलता और संरचना की विविधता तक पहुंचते हैं।

चार मुख्य तत्वों के अलावा, कोशिका में लोहा, पोटेशियम, सोडियम, कैल्शियम, मैग्नीशियम, क्लोरीन, फास्फोरस और सल्फर ध्यान देने योग्य मात्रा (प्रतिशत का 10वां और 100वां अंश) होता है। अन्य सभी तत्व (जस्ता, तांबा, आयोडीन, फ्लोरीन, कोबाल्ट, मैंगनीज, आदि) कोशिका में बहुत कम मात्रा में पाए जाते हैं और इसलिए उन्हें सूक्ष्म तत्व कहा जाता है।

रासायनिक तत्व अकार्बनिक और कार्बनिक यौगिकों का हिस्सा हैं। अकार्बनिक यौगिकों में पानी, खनिज लवण, कार्बन डाइऑक्साइड, अम्ल और क्षार शामिल हैं। कार्बनिक यौगिक प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, कार्बोहाइड्रेट, वसा (लिपिड) और लिपोइड हैं। उनकी संरचना में ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, कार्बन और नाइट्रोजन के अलावा अन्य तत्वों को शामिल किया जा सकता है। कुछ प्रोटीन में सल्फर होता है। फास्फोरस न्यूक्लिक एसिड का एक घटक है। हीमोग्लोबिन अणु में लोहा शामिल है, मैग्नीशियम क्लोरोफिल अणु के निर्माण में शामिल है। ट्रेस तत्व, जीवित जीवों में बेहद कम सामग्री के बावजूद, जीवन प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। आयोडीन थायराइड हार्मोन का हिस्सा है - थायरोक्सिन, कोबाल्ट - अग्न्याशय के आइलेट के विटामिन बी 12 हार्मोन की संरचना में - इंसुलिन - में जस्ता होता है। कुछ मछलियों में, ऑक्सीजन ले जाने वाले वर्णकों के अणुओं में लोहे का स्थान तांबे का होता है।

अकार्बनिक पदार्थ

पानी।एच 2 ओ जीवित जीवों में सबसे आम यौगिक है। विभिन्न कोशिकाओं में इसकी सामग्री काफी विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होती है: दांतों के इनेमल में 10% से लेकर जेलीफ़िश के शरीर में 98% तक, लेकिन औसतन यह शरीर के वजन का लगभग 80% है। जीवन प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करने में पानी की अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका इसके कारण है: भौतिक और रासायनिक गुण. अणुओं की ध्रुवता और हाइड्रोजन बांड बनाने की क्षमता पानी को बड़ी संख्या में पदार्थों के लिए एक अच्छा विलायक बनाती है। कोशिका में होने वाली अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाएं केवल जलीय घोल में ही हो सकती हैं। पानी कई रासायनिक परिवर्तनों में भी शामिल है।

पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड की कुल संख्या t . के आधार पर भिन्न होती है °. टी पर ° पिघलने वाली बर्फ लगभग 15% हाइड्रोजन बांड को t ° 40 ° C - आधा पर नष्ट कर देती है। गैसीय अवस्था में संक्रमण के बाद, सभी हाइड्रोजन बांड नष्ट हो जाते हैं। यह उच्च की व्याख्या करता है विशिष्ट तापपानी। जब बाहरी वातावरण का t ° बदलता है, तो पानी हाइड्रोजन बांड के टूटने या नए बनने के कारण गर्मी को अवशोषित या छोड़ता है। इस तरह, सेल के अंदर t ° में उतार-चढ़ाव in . से छोटा होता है वातावरण. वाष्पीकरण की उच्च गर्मी पौधों और जानवरों में गर्मी हस्तांतरण के कुशल तंत्र का आधार है।

विलायक के रूप में पानी परासरण की घटना में भाग लेता है, जो शरीर की कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ऑस्मोसिस एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से किसी पदार्थ के घोल में विलायक के अणुओं के प्रवेश को संदर्भित करता है। अर्ध-पारगम्य झिल्ली वे झिल्ली होती हैं जो विलायक के अणुओं को गुजरने देती हैं, लेकिन विलेय के अणुओं (या आयनों) को पारित नहीं करती हैं। इसलिए, परासरण समाधान की दिशा में पानी के अणुओं का एकतरफा प्रसार है।

खनिज लवण।अधिकांश अकार्बनिक कोशिकाएँ पृथक या ठोस अवस्था में लवण के रूप में होती हैं। कोशिका और उसके वातावरण में धनायनों और आयनों की सांद्रता समान नहीं होती है। सेल में काफी K और बहुत सारा Na होता है। बाह्य वातावरण में, उदाहरण के लिए, रक्त प्लाज्मा में, समुद्र के पानी में, इसके विपरीत, बहुत अधिक सोडियम और थोड़ा पोटेशियम होता है। सेल चिड़चिड़ापन Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ आयनों की सांद्रता के अनुपात पर निर्भर करता है। बहुकोशिकीय जानवरों के ऊतकों में, K एक बहुकोशिकीय पदार्थ का हिस्सा है जो कोशिकाओं के सामंजस्य और उनकी व्यवस्थित व्यवस्था को सुनिश्चित करता है। कोशिका में आसमाटिक दबाव और इसके बफर गुण काफी हद तक लवण की सांद्रता पर निर्भर करते हैं। बफरिंग एक स्थिर स्तर पर अपनी सामग्री की थोड़ी क्षारीय प्रतिक्रिया को बनाए रखने के लिए एक सेल की क्षमता है। सेल के अंदर बफरिंग मुख्य रूप से एच 2 पीओ 4 और एचपीओ 4 2- आयनों द्वारा प्रदान की जाती है। बाह्य तरल पदार्थ और रक्त में, एच 2 सीओ 3 और एचसीओ 3 - एक बफर की भूमिका निभाते हैं। आयन एच आयनों और हाइड्रॉक्साइड आयनों (ओएच -) को बांधते हैं, जिसके कारण बाह्य तरल पदार्थ की कोशिका के अंदर प्रतिक्रिया व्यावहारिक रूप से नहीं बदलती है। अघुलनशील खनिज लवण (उदाहरण के लिए, सीए फॉस्फेट) कशेरुक और मोलस्क के गोले के अस्थि ऊतक को शक्ति प्रदान करते हैं।

कोशिका का कार्बनिक पदार्थ

गिलहरी।कोशिका के कार्बनिक पदार्थों में, प्रोटीन मात्रा में (कुल कोशिका द्रव्यमान का 10-12%) और मूल्य दोनों में पहले स्थान पर है। प्रोटीन उच्च आणविक भार बहुलक (6,000 से 1 मिलियन या अधिक के आणविक भार के साथ) होते हैं जिनके मोनोमर अमीनो एसिड होते हैं। जीवित जीव 20 अमीनो एसिड का उपयोग करते हैं, हालांकि कई और भी हैं। किसी भी अमीनो एसिड की संरचना में एक अमीनो समूह (-NH 2) शामिल होता है, जिसमें मूल गुण होते हैं, और एक कार्बोक्सिल समूह (-COOH), जिसमें अम्लीय गुण होते हैं। पानी के अणु की रिहाई के साथ एचएन-सीओ बंधन स्थापित करके दो अमीनो एसिड एक अणु में संयुक्त होते हैं। एक अमीनो एसिड के अमीनो समूह और दूसरे के कार्बोक्सिल समूह के बीच के बंधन को पेप्टाइड बॉन्ड कहा जाता है। प्रोटीन पॉलीपेप्टाइड होते हैं जिनमें दसियों या सैकड़ों अमीनो एसिड होते हैं। विभिन्न प्रोटीनों के अणु आणविक भार, संख्या, अमीनो एसिड की संरचना और पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में उनके अनुक्रम में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। अतः यह स्पष्ट है कि प्रोटीन अत्यधिक विविधता वाले होते हैं, सभी प्रकार के जीवों में इनकी संख्या 10 10 - 10 12 अनुमानित की जाती है।

एक निश्चित क्रम में सहसंयोजक पेप्टाइड बंधों से जुड़ी अमीनो एसिड इकाइयों की एक श्रृंखला को प्रोटीन की प्राथमिक संरचना कहा जाता है। कोशिकाओं में, प्रोटीन में हेलीकी ट्विस्टेड फाइबर या बॉल्स (ग्लोब्यूल्स) का रूप होता है। यह इस तथ्य के कारण है कि एक प्राकृतिक प्रोटीन में पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को कड़ाई से परिभाषित तरीके से मोड़ा जाता है, जो कि पर निर्भर करता है रासायनिक संरचनाइसके घटक अमीनो एसिड।

सबसे पहले, पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला एक हेलिक्स में कुंडलित होती है। आस-पास के घुमावों के परमाणुओं के बीच आकर्षण उत्पन्न होता है और हाइड्रोजन बांड बनते हैं, विशेष रूप से, NH- और . के बीच सीओ समूहआसन्न मोड़ पर स्थित है। अमीनो एसिड की एक श्रृंखला, एक सर्पिल के रूप में मुड़कर, प्रोटीन की द्वितीयक संरचना बनाती है। हेलिक्स के और अधिक तह के परिणामस्वरूप, प्रत्येक प्रोटीन के लिए विशिष्ट विन्यास उत्पन्न होता है, जिसे तृतीयक संरचना कहा जाता है। तृतीयक संरचना कुछ अमीनो एसिड में मौजूद हाइड्रोफोबिक रेडिकल्स और अमीनो एसिड सिस्टीन के एसएच समूहों के बीच सहसंयोजक बंधों के बीच संयोजी बलों की कार्रवाई के कारण होती है ( एस-एस कनेक्शन) अमीनो एसिड हाइड्रोफोबिक रेडिकल और सिस्टीन की संख्या, साथ ही पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में उनकी व्यवस्था का क्रम, प्रत्येक प्रोटीन के लिए विशिष्ट है। नतीजतन, प्रोटीन की तृतीयक संरचना की विशेषताएं इसकी प्राथमिक संरचना द्वारा निर्धारित की जाती हैं। प्रोटीन केवल तृतीयक संरचना के रूप में जैविक गतिविधि प्रदर्शित करता है। इसलिए, पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में एक भी अमीनो एसिड के प्रतिस्थापन से प्रोटीन के विन्यास में परिवर्तन हो सकता है और इसकी जैविक गतिविधि में कमी या हानि हो सकती है।

कुछ मामलों में, प्रोटीन अणु एक दूसरे के साथ जुड़ते हैं और केवल परिसरों के रूप में अपना कार्य कर सकते हैं। तो, हीमोग्लोबिन चार अणुओं का एक जटिल है और केवल इस रूप में यह ऑक्सीजन को जोड़ने और परिवहन करने में सक्षम है। ऐसे समुच्चय प्रोटीन की चतुर्धातुक संरचना का प्रतिनिधित्व करते हैं। उनकी संरचना के अनुसार, प्रोटीन को दो मुख्य वर्गों में बांटा गया है - सरल और जटिल। साधारण प्रोटीन में केवल अमीनो एसिड न्यूक्लिक एसिड (न्यूक्लियोटाइड), लिपिड (लिपोप्रोटीन), मी (धातु प्रोटीन), पी (फॉस्फोप्रोटीन) होते हैं।

कोशिका में प्रोटीन के कार्य अत्यंत विविध हैं। सबसे महत्वपूर्ण में से एक निर्माण कार्य है: प्रोटीन सभी सेल झिल्ली और सेल ऑर्गेनेल, साथ ही इंट्रासेल्युलर संरचनाओं के निर्माण में शामिल होते हैं। प्रोटीन की एंजाइमेटिक (उत्प्रेरक) भूमिका असाधारण महत्व की है। एंजाइम कोशिका में होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं को 10 ki और 100 मिलियन गुना तेज कर देते हैं। मोटर फ़ंक्शन विशेष सिकुड़ा हुआ प्रोटीन द्वारा प्रदान किया जाता है। ये प्रोटीन उन सभी प्रकार की गतिविधियों में शामिल होते हैं जो कोशिकाओं और जीवों में सक्षम होते हैं: प्रोटोजोआ में सिलिया की झिलमिलाहट और कशाभिका की धड़कन, जानवरों में मांसपेशियों में संकुचन, पौधों में पत्तियों की गति आदि। प्रोटीन का परिवहन कार्य रासायनिक तत्वों को संलग्न करना है। (उदाहरण के लिए, हीमोग्लोबिन O को जोड़ता है) या जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ (हार्मोन) और उन्हें शरीर के ऊतकों और अंगों में स्थानांतरित करता है। सुरक्षात्मक कार्य विशेष प्रोटीन के उत्पादन के रूप में व्यक्त किया जाता है, जिसे एंटीबॉडी कहा जाता है, शरीर में विदेशी प्रोटीन या कोशिकाओं के प्रवेश के जवाब में। एंटीबॉडी विदेशी पदार्थों को बांधते और बेअसर करते हैं। प्रोटीन ऊर्जा के स्रोत के रूप में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। 1g के पूर्ण विभाजन के साथ। प्रोटीन 17.6 kJ (~ 4.2 kcal) जारी किया जाता है।

कार्बोहाइड्रेट।कार्बोहाइड्रेट या सैकराइड कार्बनिक यौगिक हैं सामान्य सूत्र(सीएच 2 ओ) एन। अधिकांश कार्बोहाइड्रेट में H परमाणुओं की संख्या दोगुनी होती है अधिक संख्याहे परमाणु, जैसे पानी के अणुओं में। इसलिए, इन पदार्थों को कार्बोहाइड्रेट कहा जाता था। एक जीवित कोशिका में, कार्बोहाइड्रेट 1-2 से अधिक नहीं, कभी-कभी 5% (यकृत में, मांसपेशियों में) पाए जाते हैं। पादप कोशिकाएँ कार्बोहाइड्रेट में सबसे समृद्ध होती हैं, जहाँ कुछ मामलों में उनकी सामग्री शुष्क पदार्थ द्रव्यमान (बीज, आलू कंद, आदि) के 90% तक पहुँच जाती है।

कार्बोहाइड्रेट सरल और जटिल होते हैं। सरल कार्बोहाइड्रेटमोनोसैकेराइड कहलाते हैं। अणु में कार्बोहाइड्रेट परमाणुओं की संख्या के आधार पर, मोनोसेकेराइड को ट्रायोज़, टेट्रोज़, पेन्टोज़ या हेक्सोज़ कहा जाता है। छह कार्बन मोनोसेकेराइड में से हेक्सोज, ग्लूकोज, फ्रुक्टोज और गैलेक्टोज सबसे महत्वपूर्ण हैं। रक्त में ग्लूकोज होता है (0.1-0.12%)। पेंटोस राइबोज और डीऑक्सीराइबोज न्यूक्लिक एसिड और एटीपी का हिस्सा हैं। यदि दो मोनोसैकेराइड एक अणु में संयोजित होते हैं, तो ऐसे यौगिक को डिसैकराइड कहा जाता है। गन्ना या चुकंदर से प्राप्त आहार शर्करा में ग्लूकोज का एक अणु और फ्रुक्टोज का एक अणु, दूध चीनी - ग्लूकोज और गैलेक्टोज से होता है।

कई मोनोसैकेराइडों द्वारा निर्मित जटिल कार्बोहाइड्रेट को पॉलीसेकेराइड कहा जाता है। स्टार्च, ग्लाइकोजन, सेल्युलोज जैसे पॉलीसेकेराइड का मोनोमर ग्लूकोज है। कार्बोहाइड्रेट दो मुख्य कार्य करते हैं: निर्माण और ऊर्जा। सेल्युलोज पादप कोशिकाओं की दीवारों का निर्माण करता है। जटिल पॉलीसेकेराइड चिटिन आर्थ्रोपोड्स के एक्सोस्केलेटन का मुख्य संरचनात्मक घटक है। काइटिन कवक में एक निर्माण कार्य भी करता है। कार्बोहाइड्रेट कोशिका में ऊर्जा के मुख्य स्रोत की भूमिका निभाते हैं। 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में, 17.6 kJ (~ 4.2 kcal) निकलता है। पौधों में स्टार्च और जानवरों में ग्लाइकोजन कोशिकाओं में जमा हो जाते हैं और ऊर्जा आरक्षित के रूप में काम करते हैं।

न्यूक्लिक एसिड।कोशिका में न्यूक्लिक अम्ल का मान बहुत अधिक होता है। उनकी रासायनिक संरचना की विशेषताएं एक निश्चित चरण में प्रत्येक ऊतक में संश्लेषित प्रोटीन अणुओं की संरचना के बारे में बेटी कोशिकाओं को विरासत में भंडारण, हस्तांतरण और संचारण की संभावना प्रदान करती हैं। व्यक्तिगत विकास. चूंकि कोशिकाओं के अधिकांश गुण और विशेषताएं प्रोटीन के कारण होती हैं, इसलिए यह स्पष्ट है कि न्यूक्लिक एसिड की स्थिरता है आवश्यक शर्तकोशिकाओं और पूरे जीवों का सामान्य कामकाज। कोशिकाओं की संरचना या उनमें शारीरिक प्रक्रियाओं की गतिविधि में कोई भी परिवर्तन, इस प्रकार जीवन को प्रभावित करता है। जीवों में लक्षणों की विरासत और व्यक्तिगत कोशिकाओं और सेलुलर सिस्टम - ऊतकों और अंगों दोनों के कामकाज के पैटर्न को समझने के लिए न्यूक्लिक एसिड की संरचना का अध्ययन अत्यंत महत्वपूर्ण है।

न्यूक्लिक एसिड 2 प्रकार के होते हैं - डीएनए और आरएनए। डीएनए एक बहुलक है जिसमें दो न्यूक्लियोटाइड हेलिकॉप्टर होते हैं, जिससे एक डबल हेलिक्स बनता है। डीएनए अणुओं के मोनोमर्स न्यूक्लियोटाइड होते हैं जिनमें नाइट्रोजनस बेस (एडेनिन, थाइमिन, ग्वानिन या साइटोसिन), एक कार्बोहाइड्रेट (डीऑक्सीराइबोज) और एक फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होते हैं। डीएनए अणु में नाइट्रोजनस बेस एक असमान संख्या में एच-बॉन्ड से जुड़े होते हैं और जोड़े में व्यवस्थित होते हैं: एडेनिन (ए) हमेशा थाइमिन (टी), ग्वानिन (जी) साइटोसिन (सी) के खिलाफ होता है। योजनाबद्ध रूप से, डीएनए अणु में न्यूक्लियोटाइड की व्यवस्था को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

अंजीर। 1. डीएनए अणु में न्यूक्लियोटाइड की व्यवस्था

चित्र 1 से यह देखा जा सकता है कि न्यूक्लियोटाइड एक दूसरे से यादृच्छिक रूप से नहीं, बल्कि चुनिंदा रूप से जुड़े हुए हैं। एडेनिन और थायमिन और ग्वानिन की साइटोसिन के साथ चयनात्मक बातचीत की क्षमता को पूरकता कहा जाता है। कुछ न्यूक्लियोटाइड्स की पूरक बातचीत को उनके अणुओं में परमाणुओं की स्थानिक व्यवस्था की ख़ासियत से समझाया जाता है, जो उन्हें एक-दूसरे से संपर्क करने और एच-बॉन्ड बनाने की अनुमति देता है। एक पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला में, आसन्न न्यूक्लियोटाइड एक चीनी (डीऑक्सीराइबोज) और एक फॉस्फोरिक एसिड अवशेष के माध्यम से एक साथ जुड़े होते हैं। आरएनए, डीएनए की तरह, एक बहुलक है जिसके मोनोमर्स न्यूक्लियोटाइड होते हैं। तीन न्यूक्लियोटाइड के नाइट्रोजनस आधार वही होते हैं जो डीएनए (ए, जी, सी) बनाते हैं; चौथा - यूरैसिल (यू) - थाइमिन के बजाय आरएनए अणु में मौजूद होता है। आरएनए न्यूक्लियोटाइड अपने कार्बोहाइड्रेट (डीऑक्सीराइबोज के बजाय राइबोज) की संरचना में डीएनए न्यूक्लियोटाइड से भिन्न होते हैं।

एक आरएनए श्रृंखला में, न्यूक्लियोटाइड्स बनाकर जुड़े होते हैं सहसंयोजी आबंधएक न्यूक्लियोटाइड के राइबोज और दूसरे के फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के बीच। दो-फंसे आरएनए संरचना में भिन्न होते हैं। डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए कई वायरस में आनुवंशिक जानकारी के रखवाले होते हैं, अर्थात। गुणसूत्रों के कार्य करते हैं। एकल-फंसे आरएनए गुणसूत्र से प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी को उनके संश्लेषण की साइट पर स्थानांतरित करते हैं और प्रोटीन संश्लेषण में भाग लेते हैं।

एकल-फंसे आरएनए कई प्रकार के होते हैं। उनके नाम सेल में उनके कार्य या स्थान के कारण हैं। अधिकांश साइटोप्लाज्मिक आरएनए (80-90%) राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) है जो राइबोसोम में निहित है। rRNA अणु अपेक्षाकृत छोटे होते हैं और इनमें औसतन 10 न्यूक्लियोटाइड होते हैं। एक अन्य प्रकार का आरएनए (एमआरएनए) जो प्रोटीन में अमीनो एसिड के अनुक्रम के बारे में जानकारी देता है जिसे राइबोसोम में संश्लेषित किया जाता है। इन आरएनए का आकार डीएनए खंड की लंबाई पर निर्भर करता है जिससे उन्हें संश्लेषित किया गया था। स्थानांतरण आरएनए कई कार्य करते हैं। वे प्रोटीन संश्लेषण की साइट पर अमीनो एसिड वितरित करते हैं, "पहचानें" (पूरकता के सिद्धांत के अनुसार) ट्रिपलेट और आरएनए स्थानांतरित अमीनो एसिड के अनुरूप हैं, और राइबोसोम पर अमीनो एसिड का सटीक अभिविन्यास करते हैं।

वसा और लिपिड।वसा फैटी मैक्रोमोलेक्युलर एसिड और ट्राइहाइड्रिक अल्कोहल ग्लिसरॉल के यौगिक हैं। वसा पानी में नहीं घुलते - वे हाइड्रोफोबिक होते हैं। कोशिका में हमेशा अन्य जटिल हाइड्रोफोबिक वसा जैसे पदार्थ होते हैं, जिन्हें लिपोइड्स कहा जाता है। वसा के मुख्य कार्यों में से एक ऊर्जा है। सीओ 2 और एच 2 ओ में 1 ग्राम वसा के टूटने के दौरान, यह जारी किया जाता है एक बड़ी संख्या कीऊर्जा - 38.9 kJ (~ 9.3 kcal)। कोशिका में वसा की मात्रा शुष्क पदार्थ द्रव्यमान के 5-15% के बीच होती है। जीवित ऊतक की कोशिकाओं में वसा की मात्रा 90% तक बढ़ जाती है। पशु (और आंशिक रूप से पौधे) दुनिया में वसा का मुख्य कार्य भंडारण है।

1 ग्राम वसा (कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के लिए) के पूर्ण ऑक्सीकरण के साथ, लगभग 9 किलो कैलोरी ऊर्जा निकलती है। (1 किलो कैलोरी \u003d 1000 कैलोरी; कैलोरी (कैलोरी, कैलोरी) काम और ऊर्जा की मात्रा की एक ऑफ-सिस्टम इकाई है, जो मानक वायुमंडलीय दबाव पर 1 मिली पानी को 1 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा के बराबर है। 101.325 केपीए; 1 किलो कैलोरी \u003d 4.19 केजे) । जब ऑक्सीकृत (शरीर में) 1 ग्राम प्रोटीन या कार्बोहाइड्रेट, केवल लगभग 4 किलो कैलोरी / ग्राम निकलता है। जलीय जीवों की एक विस्तृत विविधता में - एककोशिकीय डायटम से लेकर विशाल शार्क तक - वसा "तैरती" होगी, जिससे शरीर का औसत घनत्व कम हो जाएगा। पशु वसा का घनत्व लगभग 0.91-0.95 ग्राम/सेमी³ है। कशेरुकियों का अस्थि घनत्व 1.7-1.8 ग्राम/सेमी³ के करीब है, और अधिकांश अन्य ऊतकों का औसत घनत्व 1 ग्राम/सेमी³ के करीब है। यह स्पष्ट है कि भारी कंकाल को "संतुलित" करने के लिए बहुत अधिक वसा की आवश्यकता होती है।

वसा और लिपोइड कार्य करते हैं और निर्माण कार्य: ये कोशिका झिल्लियों का भाग होते हैं। खराब तापीय चालकता के कारण, वसा एक सुरक्षात्मक कार्य करने में सक्षम है। कुछ जानवरों (सील, व्हेल) में, यह चमड़े के नीचे के वसा ऊतक में जमा होता है, जो 1 मीटर मोटी तक की परत बनाता है। कुछ लिपोइड्स का निर्माण कई हार्मोनों के संश्लेषण से पहले होता है। नतीजतन, इन पदार्थों में चयापचय प्रक्रियाओं को विनियमित करने का कार्य भी होता है।



पर आधुनिक परिस्थितियांरसायन विज्ञान पढ़ाने की सबसे जरूरी समस्याओं में से एक विषय ज्ञान के व्यावहारिक अभिविन्यास को सुनिश्चित करना है। इसका अर्थ है रासायनिक ज्ञान की व्यावहारिक प्रकृति को प्रदर्शित करने के लिए अध्ययन की गई सैद्धांतिक स्थितियों और जीवन के अभ्यास के बीच घनिष्ठ संबंध को स्पष्ट करने की आवश्यकता। रसायन विज्ञान सीखने के लिए छात्र उत्साहित हैं। छात्रों की संज्ञानात्मक रुचि को बनाए रखने के लिए, उन्हें रासायनिक ज्ञान की प्रभावशीलता के बारे में समझाने के लिए, शैक्षिक सामग्री में महारत हासिल करने के लिए व्यक्तिगत आवश्यकता बनाने के लिए आवश्यक है।

इस पाठ का उद्देश्य:छात्रों के क्षितिज को व्यापक बनाना और विषय के अध्ययन में संज्ञानात्मक रुचि को बढ़ाना, प्रकृति की संज्ञानात्मकता के बारे में विश्वदृष्टि अवधारणाएं बनाना। यह पाठ आवर्त सारणी के रासायनिक तत्वों का अध्ययन करने के बाद 8वीं कक्षा में आयोजित करने का प्रस्ताव है, जब बच्चों को पहले से ही उनकी विविधता के बारे में एक विचार है।

कक्षाओं के दौरान

शिक्षक:

प्रकृति में और कुछ नहीं है
न इधर, न उधर, अंतरिक्ष की गहराइयों में:
सब कुछ - रेत के छोटे-छोटे दानों से लेकर ग्रहों तक -
इसमें एकल तत्व होते हैं।
एक सूत्र की तरह, एक श्रम अनुसूची की तरह,
मेंडेलीव प्रणाली की संरचना सख्त है।
आपके आस-पास की दुनिया ज़िंदा है
इसे दर्ज करें, सांस लें, इसे अपने हाथों से स्पर्श करें।

पाठ एक नाट्य दृश्य से शुरू होता है "तालिका में सबसे महत्वपूर्ण कौन है?" (से। मी। परिशिष्ट 1).

शिक्षक:मानव शरीर में प्रकृति में पाए जाने वाले 92 में से 81 रासायनिक तत्व होते हैं। मानव शरीर एक जटिल रासायनिक प्रयोगशाला है। यह कल्पना करना कठिन है कि हमारी दैनिक भलाई, मनोदशा और यहां तक ​​कि भूख भी खनिजों पर निर्भर हो सकती है। उनके बिना, विटामिन बेकार हैं, प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण और टूटना असंभव है।

छात्रों की मेज पर "रासायनिक तत्वों की जैविक भूमिका" (देखें। अनुलग्नक 2) उसे जानने के लिए समय निकालें। शिक्षक, छात्रों के साथ मिलकर प्रश्न पूछकर तालिका का विश्लेषण करता है।

शिक्षक:जीवन का आधार पहले तीन अवधियों (एच, सी, एन, ओ, पी, एस) के छह तत्व हैं, जो जीवित पदार्थ के द्रव्यमान का 98% हिस्सा हैं (आवर्त प्रणाली के शेष तत्व इससे अधिक नहीं हैं 2%)।
बायोजेनिक तत्वों के तीन मुख्य गुण (एच, सी, एन, ओ, पी, एस):

• परमाणुओं का छोटा आकार
• छोटा रिश्तेदार परमाणु भार,
• मजबूत सहसंयोजक बंधन बनाने की क्षमता।

छात्रों को पाठ दिए जाते हैं (देखें। अनुलग्नक 3) कार्य: पाठ को ध्यान से पढ़ें; जीवन के लिए आवश्यक तत्वों और जीवों के लिए खतरनाक तत्वों पर प्रकाश डाल सकेंगे; उन्हें आवर्त प्रणाली में खोजें और उनकी भूमिका की व्याख्या करें।
कार्य पूरा करने के बाद, कई छात्र विभिन्न पाठों का विश्लेषण करते हैं।

शिक्षक:प्राकृतिक वातावरण में तत्व-एनालॉग प्रतिस्पर्धा में प्रवेश करते हैं और जीवित जीवों में परस्पर क्रिया कर सकते हैं, जिससे उन्हें नकारात्मक रूप से प्रभावित किया जा सकता है।
जानवरों और मनुष्यों के जीवों में सोडियम और पोटेशियम को लिथियम के साथ बदलने से तंत्रिका तंत्र के विकार होते हैं, क्योंकि इस मामले में कोशिकाएं तंत्रिका आवेग का संचालन नहीं करती हैं। इस तरह के विकारों से सिज़ोफ्रेनिया होता है।
थैलियम, पोटेशियम का एक जैविक प्रतियोगी, इसे सेल की दीवारों में बदल देता है, केंद्रीय और परिधीय तंत्रिका तंत्र, जठरांत्र संबंधी मार्ग और गुर्दे को प्रभावित करता है।
सेलेनियम प्रोटीन में सल्फर की जगह ले सकता है। यह एकमात्र तत्व है, जो पौधों में उच्च सांद्रता में पाया जाता है, जो जानवरों और उन्हें खाने वाले मनुष्यों में अचानक मृत्यु का कारण बन सकता है।
कैल्शियम, जब मिट्टी में इसकी कमी होती है, तो शरीर में स्ट्रोंटियम द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो धीरे-धीरे कंकाल की सामान्य संरचना को बाधित करता है। विशेष रूप से खतरनाक स्ट्रोंटियम -90 के साथ कैल्शियम का प्रतिस्थापन है, जो परमाणु विस्फोटों (परमाणु हथियारों का परीक्षण करते समय) या परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में दुर्घटनाओं के दौरान भारी मात्रा में जमा होता है। यह रेडियोन्यूक्लाइड अस्थि मज्जा को नष्ट कर देता है।
कैडमियम जिंक के साथ प्रतिस्पर्धा करता है। यह तत्व पाचन एंजाइमों की गतिविधि को कम करता है, यकृत में ग्लाइकोजन के निर्माण को बाधित करता है, कंकाल की विकृति का कारण बनता है, हड्डियों के विकास को रोकता है, और पीठ के निचले हिस्से और पैर की मांसपेशियों में गंभीर दर्द, हड्डियों की नाजुकता (उदाहरण के लिए, खांसते समय टूटी हुई पसलियों) का कारण बनता है। . अन्य नकारात्मक परिणाम फेफड़े और मलाशय के कैंसर, अग्नाशय की शिथिलता हैं। गुर्दे की क्षति, लोहे, कैल्शियम, फास्फोरस के रक्त स्तर में कमी आई है। यह तत्व जलीय और स्थलीय पौधों में आत्म-शुद्धि प्रक्रियाओं को रोकता है (उदाहरण के लिए, तंबाकू के पत्तों में कैडमियम में 20-30 गुना वृद्धि नोट की जाती है)।
हैलोजन को शरीर में बहुत आसानी से आपस में बदला जा सकता है। पर्यावरण में फ्लोरीन की अधिकता (फ्लोरीनयुक्त पानी, एल्युमीनियम उत्पादन संयंत्र के आसपास फ्लोरीन यौगिकों के साथ मिट्टी का संदूषण, और अन्य कारण) आयोडीन को मानव शरीर में प्रवेश करने से रोकता है। नतीजतन, थायराइड रोग अंतःस्त्रावी प्रणालीआम तौर पर।

छात्र संदेश पहले से तैयार।

पहला छात्र:

मध्ययुगीन रसायनज्ञों ने सोने को पूर्णता माना, और अन्य धातुओं को सृजन के कार्य में एक गलती माना, और जैसा कि आप जानते हैं, उन्होंने इस त्रुटि को खत्म करने के लिए बहुत प्रयास किए। चिकित्सा पद्धति में सोने को पेश करने का विचार पेरासेलसस को दिया जाता है, जिन्होंने घोषणा की कि रसायन विज्ञान का लक्ष्य सभी धातुओं का सोने में परिवर्तन नहीं होना चाहिए, बल्कि दवाओं की तैयारी होना चाहिए। सोने और उसके यौगिकों से बनी दवाओं से कई बीमारियों का इलाज करने की कोशिश की गई है। उनका इलाज कुष्ठ, ल्यूपस और तपेदिक के लिए किया गया था। सोने के प्रति संवेदनशील लोगों में, यह रक्त की संरचना के उल्लंघन, गुर्दे, यकृत से प्रतिक्रिया, मूड को प्रभावित करने, दांतों की वृद्धि, बालों का कारण बन सकता है। सोना तंत्रिका तंत्र के कामकाज को सुनिश्चित करता है। यह मक्का में पाया जाता है। और रक्त वाहिकाओं की ताकत जर्मेनियम पर निर्भर करती है। जर्मेनियम युक्त एकमात्र खाद्य उत्पाद लहसुन है।

दूसरा छात्र:

पर मानव शरीरतांबे की सबसे बड़ी मात्रा मस्तिष्क और यकृत में पाई जाती है, और यही परिस्थिति जीवन में इसके महत्व को इंगित करती है। यह पाया गया कि दर्द के साथ, रक्त और मस्तिष्कमेरु द्रव में तांबे की सांद्रता बढ़ जाती है। सीरिया और मिस्र में, नवजात शिशु रिकेट्स और मिर्गी से बचाव के लिए तांबे के कंगन पहनते हैं।

तीसरा छात्र:

अल्युमीनियम

एल्युमीनियम के बर्तनों को गरीबों का बर्तन कहा जाता है, क्योंकि यह धातु सेनील एथेरोस्क्लेरोसिस के विकास में योगदान करती है। ऐसे व्यंजनों में खाना बनाते समय, एल्यूमीनियम आंशिक रूप से शरीर में चला जाता है, जहां यह जमा हो जाता है।

चौथा छात्र:

• सेब में कौन सा तत्व पाया जाता है? (लोहा।)
• इसकी जैविक भूमिका क्या है? (शरीर में 3 ग्राम आयरन होता है, जिसमें से 2 ग्राम रक्त में होता है। आयरन हीमोग्लोबिन का हिस्सा होता है। अपर्याप्त आयरन के कारण होता है सरदर्द, तेजी से थकान।)

फिर छात्र एक प्रयोगशाला प्रयोग करते हैं, जिसका उद्देश्य प्रोटीन पर कुछ धातुओं के लवणों के प्रभाव को प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध करना है। वे क्षार और कॉपर सल्फेट के घोल के साथ प्रोटीन मिलाते हैं और एक बैंगनी अवक्षेप की वर्षा का निरीक्षण करते हैं। प्रोटीन के विनाश के बारे में निष्कर्ष निकालें।

5वीं का छात्र:

मनुष्य भी प्रकृति है।
वह सूर्यास्त और सूर्योदय भी है।
और इसके चार मौसम हैं।
और संगीत में एक विशेष कदम।

और रंग का एक विशेष संस्कार,
अब क्रूर के साथ, अब अच्छी आग के साथ।
आदमी सर्दी है। या गर्मी।
या शरद ऋतु। गरज और बारिश के साथ।

सभी अपने आप में समाहित हैं - मीलों और समय।
और परमाणु तूफानों से वह अंधा था।
मनुष्य मिट्टी और बीज दोनों है।
और खेत के बीच में खरपतवार। और रोटी।

और इसमें मौसम कैसा है?
कितना अकेलापन है? बैठकें?
मनुष्य भी प्रकृति है...
तो आइए प्रकृति का ख्याल रखें!

(एस. ओस्ट्रोवॉय)

पाठ में प्राप्त ज्ञान को समेकित करने के लिए, "मुस्कान" परीक्षण किया जाता है (देखें। परिशिष्ट 4).
अगला, क्रॉसवर्ड "रासायनिक बहुरूपदर्शक" (देखें। परिशिष्ट 5).
शिक्षक सबसे सक्रिय छात्रों को ध्यान में रखते हुए पाठ को सारांशित करता है।

छठा छात्र:

बदलो, बदलो!
कॉल बरस रही है।
अंत में यह समाप्त हो गया है
उबाऊ सबक!

बेनी से सल्फर खींचना,
मैग्नीशियम पिछले भाग गया।
आयोडीन कक्षा से वाष्पित हो गया
यह ऐसा है जैसे यह कभी हुआ ही नहीं।

फ्लोरीन ने गलती से पानी में आग लगा दी,
क्लोरीन ने किसी और की किताब खा ली।
कार्बन अचानक हाइड्रोजन के साथ
मैं अदृश्य होने में कामयाब रहा।

कोने में लड़ रहे हैं पोटेशियम, ब्रोमीन:
वे एक इलेक्ट्रॉन साझा नहीं करते हैं।
ऑक्सीजन - बोरान पर शरारती
अतीत घोड़े की पीठ पर सरपट दौड़ा।

प्रयुक्त पुस्तकें:

1. ओ.वी. बैदालिनारासायनिक ज्ञान के व्यावहारिक पहलू पर। "स्कूल में रसायन विज्ञान" नंबर 5, 2005
2. स्कूल पाठ्यक्रम में रसायन विज्ञान और पारिस्थितिकी। "सितंबर का पहला" नंबर 14, 2005
3. आई. एन. पिमेनोवा, ए. वी. पिमेनोव"व्याख्यान पर" सामान्य जीव विज्ञान”, ट्यूटोरियल, सेराटोव, जेएससी पब्लिशिंग हाउस "लिसेयुम", 2003
4. पद्य में रसायन विज्ञान के बारे में तालिका में सबसे महत्वपूर्ण कौन है? "सितंबर का पहला", नंबर 15, 2005
5. मानव शरीर में धातु। "स्कूल में रसायन विज्ञान", नंबर 6, 2005
6. क्रॉसवर्ड "रासायनिक बहुरूपदर्शक"। "सितंबर का पहला", नंबर 1 4, 2005
7. "मैं रसायन विज्ञान की कक्षा में जा रहा हूँ।" शिक्षक के लिए पुस्तक। एम। "सितंबर का पहला", 2002, पृष्ठ 12।