Բջջի և օրգանիզմի համար կարևորագույն քիմիական տարրերի և միացությունների կարևորությունը. Քիմիական տարրեր կենդանի օրգանիզմների բջիջներում - Գիտելիքի հիպերմարկետ

Մարմնի տարրական կազմը

Ըստ քիմիական բաղադրությունըՏարբեր օրգանիզմների բջիջները կարող են զգալիորեն տարբերվել, բայց դրանք բաղկացած են նույն տարրերից։ D.I.-ի պարբերական աղյուսակի մոտ 70 տարր: Մենդելեևին, սակայն դրանցից միայն 24-ն են մեծ նշանակություն ունեն և մշտապես հանդիպում են կենդանի օրգանիզմներում։

Մակրոէլեմենտներ - թթվածին, ածխաջրածին, ջրածին, ազոտ - օրգանական նյութերի մոլեկուլների մի մասն են: Մակրոտարրերը վերջերս ներառում են կալիում, նատրիում, կալցիում, ծծումբ, ֆոսֆոր, մագնեզիում, երկաթ, քլոր: Նրանց պարունակությունը խցում տասներորդ և հարյուրերորդական տոկոս է:

Մագնեզիումը քլորոֆիլի մի մասն է. երկաթ - հեմոգլոբին; ֆոսֆոր - ոսկրային հյուսվածք, նուկլեինաթթուներ; կալցիում - ոսկորներ, խեցեմորթ կրիաներ, ծծումբ - սպիտակուցների բաղադրության մեջ; կալիումի, նատրիումի և քլորիդի իոնները մասնակցում են բջջային թաղանթի ներուժի փոփոխմանը:

հետք տարրեր ներկայացվում են հարյուրերորդական և հազարերորդական տոկոսներով վանդակում: Դրանք են՝ ցինկը, պղինձը, յոդը, ֆտորը, մոլիբդենը, բորը և այլն։

Հետքի տարրերը ֆերմենտների, հորմոնների, պիգմենտների մի մասն են:

Ուլտրամիկրոէլեմենտներ - տարրեր, որոնց պարունակությունը խցում չի գերազանցում 0,000001%-ը: Դրանք են՝ ուրան, ոսկի, սնդիկ, ցեզիում և այլն։

Ջուրը և նրա կենսաբանական նշանակությունը

Ջուրը քանակապես դասվում է քիմիական միացություններառաջին տեղը բոլոր բջիջներում: Կախված բջիջների տեսակից, դրանց ֆունկցիոնալ վիճակից, օրգանիզմի տեսակից և առկայության պայմաններից՝ բջիջներում դրա պարունակությունը զգալիորեն տարբերվում է։

Ոսկրային հյուսվածքի բջիջները պարունակում են ոչ ավելի, քան 20% ջուր, ճարպային հյուսվածքը` մոտ 40%, մկանային բջիջները` 76%, իսկ սաղմնային բջիջները` ավելի քան 90%:

Դիտողություն 1

Ցանկացած օրգանիզմի բջիջներում տարիքի հետ ջրի քանակությունը նկատելիորեն նվազում է։

Այստեղից էլ եզրակացություն, որ որքան բարձր է օրգանիզմի ֆունկցիոնալ ակտիվությունը որպես ամբողջություն և յուրաքանչյուր բջջի առանձին, այնքան մեծ է նրանց ջրի պարունակությունը և հակառակը։

Դիտողություն 2

Բջիջների կենսագործունեության նախապայման է ջրի առկայությունը։ Այն ցիտոպլազմայի հիմնական մասն է, ապահովում է դրա կառուցվածքը և ցիտոպլազմը կազմող կոլոիդների կայունությունը։

Ջրի դերը բջջում որոշվում է նրա քիմիական և կառուցվածքային հատկություններով։ Առաջին հերթին դա պայմանավորված է մոլեկուլների փոքր չափսերով, դրանց բևեռականությամբ և ջրածնային կապերով միավորվելու ունակությամբ:

Ջրածնային կապերը ձևավորվում են ջրածնի ատոմների մասնակցությամբ, որոնք կապված են էլեկտրաբացասական ատոմի (սովորաբար թթվածնի կամ ազոտի) հետ։ Այս դեպքում Ջրածնի ատոմը ձեռք է բերում այնքան մեծ դրական լիցք, որ կարող է նոր կապ ստեղծել մեկ այլ էլեկտրաբացասական ատոմի (թթվածնի կամ ազոտի) հետ։ Ջրի մոլեկուլները նույնպես կապվում են միմյանց հետ, որոնցում մի ծայրը դրական լիցք ունի, իսկ մյուսը՝ բացասական։ Նման մոլեկուլը կոչվում է դիպոլ. Ջրի մեկ մոլեկուլի ավելի էլեկտրաբացասական թթվածնի ատոմը ձգվում է դեպի մեկ այլ մոլեկուլի դրական լիցքավորված ջրածնի ատոմը՝ ջրածնային կապ ստեղծելու համար։

Շնորհիվ այն բանի, որ ջրի մոլեկուլները բևեռային են և ընդունակ են ձևավորել ջրածնային կապեր, ջուրը կատարյալ լուծիչ է բևեռային նյութերի համար, որոնք կոչվում են. հիդրոֆիլ. Սրանք իոնային բնույթի միացություններ են, որոնցում լիցքավորված մասնիկները (իոնները) տարանջատվում են (առանձնանում) ջրում, երբ նյութը (աղը) լուծվում է։ Նույն ունակությունն ունեն որոշ ոչ իոնային միացություններ, որոնց մոլեկուլում կան լիցքավորված (բևեռային) խմբեր (շաքարներում, ամինաթթուներում, պարզ սպիրտներում՝ սրանք OH խմբեր են)։ Ոչ բևեռային մոլեկուլներից (լիպիդներից) կազմված նյութերը գործնականում չեն լուծվում ջրում, այսինքն. հիդրոֆոբներ.

Երբ նյութն անցնում է լուծույթի մեջ, նրա կառուցվածքային մասնիկները (մոլեկուլներ կամ իոններ) ձեռք են բերում ավելի ազատ տեղաշարժվելու հատկություն, և, համապատասխանաբար, մեծանում է նյութի ռեակտիվությունը։ Դրա շնորհիվ ջուրը հիմնական միջավայրն է, որտեղ տեղի են ունենում քիմիական ռեակցիաների մեծ մասը: Բացի այդ, բոլոր ռեդոքս ռեակցիաները և հիդրոլիզի ռեակցիաները տեղի են ունենում ջրի անմիջական մասնակցությամբ։

Ջուրն ունի ամենաբարձր տեսակարար ջերմային հզորությունը բոլոր հայտնի նյութերից: Սա նշանակում է, որ ջերմային էներգիայի զգալի աճի դեպքում ջրի ջերմաստիճանը համեմատաբար փոքր-ինչ բարձրանում է: Դա պայմանավորված է այս էներգիայի զգալի քանակի օգտագործմամբ ջրածնային կապերը կոտրելու համար, որոնք սահմանափակում են ջրի մոլեկուլների շարժունակությունը։

Իր բարձր ջերմային հզորության շնորհիվ ջուրը ծառայում է որպես բույսերի և կենդանական հյուսվածքների պաշտպանություն ջերմաստիճանի ուժեղ և արագ աճից, իսկ գոլորշիացման բարձր ջերմությունը հիմք է հանդիսանում մարմնի ջերմաստիճանի հուսալի կայունացման համար: Ջրի գոլորշիացման համար էներգիայի զգալի քանակի անհրաժեշտությունը պայմանավորված է նրանով, որ ջրածնային կապեր կան նրա մոլեկուլների միջև։ Այս էներգիան գալիս է շրջակա միջավայրից, ուստի գոլորշիացումը ուղեկցվում է սառեցմամբ։ Այս պրոցեսը նկատվում է քրտնարտադրության ժամանակ, շների ջերմային շնչառության դեպքում, այն կարևոր է նաև բույսերի թափանցող օրգանների սառեցման գործընթացում, հատկապես անապատային և այլ շրջաններում չոր տափաստանների և երաշտի ժամանակաշրջաններում։

Ջուրն ունի նաև բարձր ջերմահաղորդականություն, որն ապահովում է ջերմության միատեսակ բաշխում ամբողջ մարմնում։ Այսպիսով, տեղական «թեժ կետերի» վտանգ չկա, որոնք կարող են վնասել բջջային տարրերին: Սա նշանակում է, որ հեղուկի բարձր տեսակարար ջերմային հզորությունը և բարձր ջերմային հաղորդունակությունը ջուրը դարձնում են իդեալական միջավայր մարմնի օպտիմալ ջերմային ռեժիմը պահպանելու համար:

Ջուրն ունի բարձր մակերեսային լարվածություն։ Այս գույքը շատ կարևոր է կլանման գործընթացները, լուծույթների շարժում հյուսվածքների միջով (արյան շրջանառություն, բույսի միջով դեպի վեր և վար շարժում և այլն)։

Ջուրն օգտագործվում է որպես թթվածնի և ջրածնի աղբյուր, որոնք արտազատվում են ֆոտոսինթեզի լուսային փուլում։

Ջրի կարևոր ֆիզիոլոգիական հատկությունները ներառում են գազերը լուծելու նրա կարողությունը ($O_2$, $CO_2$ և այլն): Բացի այդ, ջուրը որպես լուծիչ ներգրավված է օսմոսի գործընթացում, որը կարևոր դեր է խաղում բջիջների և մարմնի կյանքում:

Ածխաջրածնի հատկությունները և նրա կենսաբանական դերը

Եթե ​​հաշվի չառնենք ջուրը, կարելի է ասել, որ բջջի մոլեկուլների մեծ մասը պատկանում է ածխաջրածիններին, այսպես կոչված, օրգանական միացություններին։

Դիտողություն 3

Ածխաջրածինը, որն ունի կյանքի համար հիմնարար եզակի քիմիական ունակություններ, նրա քիմիական հիմքն է:

Շնորհիվ փոքր չափսև հասանելիությունը միացված է արտաքին ծածկույթչորս էլեկտրոն, ածխաջրածնի ատոմը կարող է ձևավորել չորս ուժեղ կովալենտային կապ այլ ատոմների հետ:

Ամենակարևորը ածխաջրածինների ատոմների միմյանց հետ միանալու ունակությունն է՝ ձևավորելով շղթաներ, օղակներ և վերջապես խոշոր և բարդ օրգանական մոլեկուլների կմախք։

Բացի այդ, ածխաջրածինը հեշտությամբ ձևավորում է կովալենտային կապեր այլ կենսագեն տարրերի հետ (սովորաբար $H, Mg, P, O, S$): Սա բացատրում է աստղագիտական ​​թվով բազմազանության գոյությունը օրգանական միացություններորոնք ապահովում են կենդանի օրգանիզմների գոյությունն իր բոլոր դրսեւորումներով։ Նրանց բազմազանությունը դրսևորվում է մոլեկուլների կառուցվածքով և չափերով, դրանց քիմիական հատկություններ, ածխածնային կմախքի հագեցվածության աստիճանը և տարբեր ձևմոլեկուլներ, որը որոշվում է ներմոլեկուլային կապերի անկյուններով։

Կենսապոլիմերներ

Սրանք բարձր մոլեկուլային (մոլեկուլային քաշը 103 - 109) օրգանական միացություններ են, որոնց մակրոմոլեկուլները բաղկացած են մեծ թվով կրկնվող միավորներից՝ մոնոմերներից։

Կենսապոլիմերները սպիտակուցներ են, նուկլեինաթթուներ, պոլիսախարիդներ և դրանց ածանցյալները (օսլա, գլիկոգեն, ցելյուլոզա, հեմիկելուլոզա, պեկտին, քիտին և այլն)։ Նրանց համար մոնոմերներն են, համապատասխանաբար, ամինաթթուները, նուկլեոտիդները և մոնոսաքարիդները։

Դիտողություն 4

Բջջի չոր զանգվածի մոտ 90%-ը կազմված է կենսապոլիմերներից՝ պոլիսախարիդները գերակշռում են բույսերում, մինչդեռ սպիտակուցները՝ կենդանիների մեջ։

Օրինակ 1

Բակտերիաների բջջում կա մոտ 3 հազար տեսակի սպիտակուց և 1 հազար նուկլեինաթթու, իսկ մարդկանց մոտ սպիտակուցների թիվը գնահատվում է 5 միլիոն։

Կենսապոլիմերները ոչ միայն կազմում են կենդանի օրգանիզմների կառուցվածքային հիմքը, այլև հաղորդիչ դեր են խաղում կյանքի գործընթացներում։

Կենսապոլիմերների կառուցվածքային հիմքը գծային (սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ցելյուլոզ) կամ ճյուղավորված (գլիկոգեն) շղթաներն են։

Իսկ նուկլեինաթթուները, իմունային ռեակցիաները, նյութափոխանակության ռեակցիաները - և իրականացվում են կենսապոլիմերային համալիրների և կենսապոլիմերների այլ հատկությունների ձևավորման շնորհիվ:

Այսօր շատ բան է հայտնաբերվել և մեկուսացվել իր մաքուր տեսքով քիմիական տարրերպարբերական աղյուսակներ, և դրանց հինգերորդը հանդիպում է յուրաքանչյուր կենդանի օրգանիզմում: Նրանք, ինչպես աղյուսները, հիմնական բաղադրիչներն են օրգանական և անօրգանական նյութեր.

Ինչ քիմիական տարրեր են մտնում բջջի մեջ, որոնց կենսաբանությունը կարող է օգտագործվել մարմնում դրանց առկայության մասին դատելու համար, այս ամենը մենք կքննարկենք ավելի ուշ հոդվածում:

Որքա՞ն է քիմիական կազմի կայունությունը

Օրգանիզմում կայունությունը պահպանելու համար յուրաքանչյուր բջիջ պետք է պահպանի իր յուրաքանչյուր բաղադրիչի կոնցենտրացիան մշտական ​​մակարդակում: Այս մակարդակը որոշվում է ըստ տեսակների, ապրելավայրի, շրջակա միջավայրի գործոնների:

Հարցին պատասխանելու համար, թե ինչ քիմիական տարրեր են մտնում բջջի մեջ, անհրաժեշտ է հստակ հասկանալ, որ ցանկացած նյութ պարունակում է պարբերական աղյուսակի որևէ բաղադրիչ:

Երբեմն հարցականի տակԲջջի որոշակի տարրի պարունակության հարյուրերորդական և հազարերորդական տոկոսը, բայց միևնույն ժամանակ, անվանված թվի փոփոխությունը առնվազն հազարերորդ մասով արդեն կարող է կրել լուրջ հետևանքներմարմնի համար.

Մարդկային բջջի 118 քիմիական տարրերից պետք է լինեն առնվազն 24-ը: Չկան այնպիսի բաղադրիչներ, որոնք կհայտնաբերվեն կենդանի օրգանիզմում, բայց բնության անշունչ առարկաների մաս չեն կազմում: Այս փաստը հաստատում է էկոհամակարգում ապրող և չապրելու սերտ հարաբերությունները։

Բջիջը կազմող տարբեր տարրերի դերը

Այսպիսով, որո՞նք են բջիջը կազմող քիմիական տարրերը: Նրանց դերը օրգանիզմի կյանքում, հարկ է նշել, ուղղակիորեն կախված է առաջացման հաճախականությունից և ցիտոպլազմայում դրանց կոնցենտրացիայից: Այնուամենայնիվ, չնայած տարբեր բովանդակությունտարրերը խցում, որոնցից յուրաքանչյուրի նշանակությունը հավասարապես բարձր է։ Դրանցից որևէ մեկի անբավարարությունը կարող է հանգեցնել մարմնի վրա վնասակար ազդեցության՝ անջատելով ամենակարևոր կենսաբանական նշանակությունը. քիմիական ռեակցիաներ.

Թվարկելով, թե որ քիմիական տարրերն են մարդկային բջջի մաս, պետք է նշել երեք հիմնական տեսակ, որոնք կքննարկենք ստորև.

Բջջի հիմնական կենսագեն տարրերը

Զարմանալի չէ, որ O, C, H, N տարրերը կենսագեն են, քանի որ դրանք կազմում են բոլոր օրգանական և շատ անօրգանական նյութեր։ Անհնար է պատկերացնել սպիտակուցները, ճարպերը, ածխաջրերը կամ նուկլեինաթթուները առանց օրգանիզմի համար անհրաժեշտ այս բաղադրիչների։

Այս տարրերի գործառույթը որոշեց նրանց բարձր պարունակությունը մարմնում: Նրանք միասին կազմում են ընդհանուր չոր մարմնի քաշի 98%-ը: Այլապես ինչպե՞ս կարող է դրսևորվել այդ ֆերմենտների ակտիվությունը։

1. Թթվածին. Բջջում դրա պարունակությունը կազմում է ընդհանուր չոր զանգվածի մոտ 62%-ը։ Գործառույթները՝ օրգանական և անօրգանական նյութերի կառուցում, մասնակցություն շնչառական շղթային.
2. Ածխածին. Դրա պարունակությունը հասնում է 20%-ի։ Հիմնական գործառույթը. ներառված է բոլորի մեջ;
3. Ջրածին. Դրա կոնցենտրացիան կազմում է 10% արժեք: Բացի օրգանական նյութերի և ջրի բաղադրիչ լինելուց, այս տարրը նաև մասնակցում է էներգիայի փոխակերպումներին.
4. Ազոտ. Գումարը չի գերազանցում 3-5%-ը։ Նրա հիմնական դերը ամինաթթուների, նուկլեինաթթուների, ATP-ի, բազմաթիվ վիտամինների, հեմոգլոբինի, հեմոցիանինի, քլորոֆիլի առաջացումն է։

Սրանք այն քիմիական տարրերն են, որոնք կազմում են բջիջը և կազմում են նորմալ կյանքի համար անհրաժեշտ նյութերի մեծ մասը։

Մակրոէլեմենտների նշանակությունը

Macronutrients-ը կօգնի նաև առաջարկել, թե որ քիմիական տարրերն են բջջի մաս: Կենսաբանության դասընթացից պարզ է դառնում, որ բացի հիմնականներից, չոր զանգվածի 2%-ը կազմում են պարբերական համակարգի այլ բաղադրիչներ։ Իսկ մակրոէլեմենտների թվում են նրանք, որոնց պարունակությունը 0,01%-ից ցածր չէ: Նրանց հիմնական գործառույթները ներկայացված են աղյուսակի տեսքով:

Կալցիում (Ca)		Պատասխանատու է մկանային մանրաթելերի կծկման համար, պեկտինի, ոսկորների և ատամների մի մասն է: Բարձրացնում է արյան մակարդումը։
Ֆոսֆոր (P)		Այն էներգիայի ամենակարեւոր աղբյուրի՝ ATP-ի մի մասն է:
		Մասնակցում է դիսուլֆիդային կամուրջների առաջացմանը սպիտակուցների երրորդական կառուցվածքի ծալման ժամանակ։ Ներառված է ցիստեինի և մեթիոնինի բաղադրության մեջ, որոշ վիտամիններ։
		Կալիումի իոնները ներգրավված են բջիջներում, ինչպես նաև ազդում են մեմբրանի ներուժի վրա:
		Հիմնական անիոն մարմնում
Նատրիում (Na)		Նույն գործընթացներում ներգրավված կալիումի անալոգը:
Մագնեզիում (Mg)		Մագնեզիումի իոնները գործընթացի կարգավորիչներն են Քլորոֆիլի մոլեկուլի կենտրոնում կա նաև մագնեզիումի ատոմ։
		Մասնակցում է էլեկտրոնների տեղափոխմանը շնչառության և ֆոտոսինթեզի միջոցով ETC, հանդիսանում է միոգլոբինի, հեմոգլոբինի և բազմաթիվ ֆերմենտների կառուցվածքային կապ:

Հուսով ենք, որ վերը նշվածից հեշտ է որոշել, թե որ քիմիական տարրերն են բջջի մաս և մակրոտարրեր են:

հետք տարրեր

Կան նաև բջջի այնպիսի բաղադրիչներ, առանց որոնց օրգանիզմը չի կարող նորմալ գործել, սակայն դրանց պարունակությունը միշտ 0,01%-ից պակաս է։ Եկեք որոշենք, թե որ քիմիական տարրերն են բջջի մաս և պատկանում են միկրոտարրերի խմբին։

		Այն ԴՆԹ և ՌՆԹ պոլիմերազների, ինչպես նաև բազմաթիվ հորմոնների (օրինակ՝ ինսուլին) ֆերմենտների մի մասն է։
		Մասնակցում է ֆոտոսինթեզի, հեմոցիանինի և որոշ ֆերմենտների սինթեզի գործընթացներին։
		Այն վահանաձև գեղձի T3 և T4 հորմոնների կառուցվածքային բաղադրիչն է
Մանգան (Mn)	0,001-ից պակաս	Ներառված է ֆերմենտների, ոսկորների մեջ: Մասնակցում է բակտերիաներում ազոտի ամրագրմանը
	0,001-ից պակաս	Ազդում է բույսերի աճի գործընթացի վրա.
		Այն ոսկորների և ատամի էմալի մի մասն է։

Օրգանական և անօրգանական նյութեր

Բացի սրանցից, ի՞նչ այլ քիմիական տարրեր են ներառված բջջի բաղադրության մեջ: Պատասխանները կարելի է գտնել՝ պարզապես ուսումնասիրելով օրգանիզմում առկա նյութերի մեծ մասի կառուցվածքը: Դրանցից առանձնանում են օրգանական և անօրգանական ծագման մոլեկուլներ, և այդ խմբերից յուրաքանչյուրն իր կազմի մեջ ունի տարրերի ֆիքսված հավաքածու։

Օրգանական նյութերի հիմնական դասերն են՝ սպիտակուցները, նուկլեինաթթուները, ճարպերը և ածխաջրերը։ Դրանք ամբողջությամբ կառուցված են հիմնական կենսագեն տարրերից. մոլեկուլի կմախքը միշտ ձևավորվում է ածխածնի կողմից, իսկ ջրածինը, թթվածինը և ազոտը ռադիկալների մի մասն են: Կենդանիների մեջ գերիշխող դասը սպիտակուցներն են, իսկ բույսերում՝ պոլիսախարիդները։

Անօրգանական նյութերը բոլորը հանքային աղեր են և, իհարկե, ջուր: Բջջի բոլոր անօրգանական նյութերից ամենաշատը H 2 O-ն է, որի մեջ լուծված են մնացած նյութերը։

Վերոհիշյալ բոլորը կօգնեն ձեզ որոշել, թե որ քիմիական տարրերն են բջջի մաս, և նրանց գործառույթներն օրգանիզմում ձեզ համար այլևս առեղծված չեն լինի:

Տարբեր օրգանիզմների բջիջներում հայտնաբերվել է մոտ 70 տարր պարբերական համակարգԴ. Ի. Մենդելեևի տարրերը, բայց դրանցից միայն 24-ն ունեն լավ հաստատված արժեք և մշտապես հայտնաբերվում են բոլոր տեսակի բջիջներում:

ամենամեծը տեսակարար կշիռըբջջի տարրական կազմի մեջ ընկնում է թթվածնի, ածխածնի, ջրածնի և ազոտի վրա: Սրանք այսպես կոչված հիմնականկամ սննդանյութեր. Այս տարրերը կազմում են բջիջների զանգվածի ավելի քան 95%-ը, և նրանց հարաբերական պարունակությունը կենդանի նյութում շատ ավելի բարձր է, քան երկրի ընդերքը. Կենսական նշանակություն ունեն նաև կալցիումը, ֆոսֆորը, ծծումբը, կալիումը, քլորը, նատրիումը, մագնեզիումը, յոդը և երկաթը: Բջջում դրանց պարունակությունը հաշվարկվում է տասներորդական և հարյուրերորդական տոկոսներով: Թվարկված տարրերը կազմում են խումբ մակրոէլեմենտներ.

Այլ քիմիական տարրեր՝ պղինձ, մանգան, մոլիբդեն, կոբալտ, ցինկ, բոր, ֆտոր, քրոմ, սելեն, ալյումին, յոդ, երկաթ, սիլիցիում, հայտնաբերված են չափազանց փոքր քանակությամբ (բջջային զանգվածի 0,01%-ից պակաս): Նրանք պատկանում են խմբին հետք տարրեր.

Օրգանիզմում այս կամ այն ​​տարրի տոկոսը ոչ մի կերպ չի բնութագրում օրգանիզմում դրա կարևորության և անհրաժեշտության աստիճանը։ Այսպիսով, օրինակ, շատ միկրոէլեմենտներ տարբեր կենսաբանական ակտիվ նյութերի մաս են կազմում՝ ֆերմենտներ, վիտամիններ (կոբալտը վիտամին B 12-ի մի մասն է), հորմոններ (յոդը թիրոքսինի մի մասն է); ազդում են օրգանիզմների աճի և զարգացման վրա (ցինկ, մանգան, պղինձ), արյունաստեղծություն (երկաթ, պղինձ), բջջային շնչառության պրոցեսներ (պղինձ, ցինկ) և այլն: Բջիջների և ամբողջ մարմնի կյանքի համար տարբեր քիմիական տարրերի բովանդակությունը և նշանակությունը տրված են աղյուսակում.

Բջջի ամենակարեւոր քիմիական տարրերը

Տարր	Խորհրդանիշ	Մոտավոր բովանդակություն, %	Նշանակություն բջջի և օրգանիզմի համար
Թթվածին	Օ	62	Ներառված է ջրի և օրգանական նյութերի մեջ; ներգրավված է բջջային շնչառության մեջ
Ածխածին	Գ	20	Ներառված է բոլոր օրգանական նյութերի մեջ
Ջրածին	Հ	10	Ներառված է ջրի և օրգանական նյութերի մեջ; մասնակցում է էներգիայի փոխակերպման գործընթացներին
Ազոտ	Ն	3	Ներառված է ամինաթթուների, սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների, ATP-ի, քլորոֆիլի, վիտամինների մեջ
Կալցիում	Ք.ա	2,5	Այն բույսերի, ոսկորների և ատամների բջջային պատի մի մասն է, մեծացնում է արյան մակարդումը և մկանային մանրաթելերի կծկողականությունը:
Ֆոսֆոր	Պ	1,0	Ներառված է ոսկրային հյուսվածքի և ատամի էմալի, նուկլեինաթթուների, ATP-ի, որոշ ֆերմենտների մեջ
Ծծումբ	Ս	0,25	Ներառված է ամինաթթուներում (ցիստեին, ցիստին և մեթիոնին), որոշ վիտամիններ, մասնակցում է դիսուլֆիդային կապերի ձևավորմանը՝ սպիտակուցների երրորդական կառուցվածքի ձևավորմանը։
Կալիում	Կ	0,25	Բջջում պարունակվում է միայն իոնների տեսքով, ակտիվացնում է սպիտակուցի սինթեզի ֆերմենտները, առաջացնում է սրտի գործունեության նորմալ ռիթմ, մասնակցում է ֆոտոսինթեզի գործընթացներին, կենսաէլեկտրական պոտենցիալների առաջացմանը։
Քլոր	Cl	0,2	Կենդանիների օրգանիզմում գերակշռում է բացասական իոնը։ Աղաթթվի բաղադրիչ ստամոքսահյութի մեջ
Նատրիում	Նա	0,10	Բջջում պարունակվում է միայն իոնների տեսքով, առաջացնում է սրտի գործունեության նորմալ ռիթմ, ազդում է հորմոնների սինթեզի վրա
Մագնեզիում	մգ	0,07	Ներառված է քլորոֆիլի մոլեկուլներում, ինչպես նաև ոսկորների և ատամների մեջ, ակտիվացնում է էներգիայի նյութափոխանակությունը և ԴՆԹ սինթեզը
Յոդ	Ի	0,01	Ներառված է վահանաձև գեղձի հորմոնների մեջ
Երկաթ	Ֆե	0,01	Այն բազմաթիվ ֆերմենտների՝ հեմոգլոբինի և միոգլոբինի մի մասն է, մասնակցում է քլորոֆիլի կենսասինթեզին, էլեկտրոնների տեղափոխմանը, շնչառության և ֆոտոսինթեզի գործընթացներին։
Պղինձ	Cu	Ոտնահետքեր	Ներառված է անողնաշարավորների մոտ հեմոցիանինների բաղադրության մեջ, որոշ ֆերմենտների բաղադրության մեջ, մասնակցում է արյունաստեղծման, ֆոտոսինթեզի, հեմոգլոբինի սինթեզի գործընթացներին։
Մանգան	Մն	Ոտնահետքեր	Այն մաս է կազմում կամ մեծացնում է որոշ ֆերմենտների ակտիվությունը, մասնակցում է ոսկորների զարգացմանը, ազոտի յուրացմանը և ֆոտոսինթեզի գործընթացին։
Մոլիբդեն	Մո	Ոտնահետքեր	Մտնում է որոշ ֆերմենտների մեջ (նիտրատ ռեդուկտազ), մասնակցում է հանգուցային բակտերիաների կողմից մթնոլորտային ազոտի կապակցման գործընթացներին։
Կոբալտ	ընկ	Ոտնահետքեր	Ներառված է վիտամին B 12-ում, մասնակցում է հանգուցային բակտերիաների կողմից մթնոլորտային ազոտի ամրագրմանը
Բոր	Բ	Ոտնահետքեր	Ազդում է բույսերի աճի գործընթացների վրա, ակտիվացնում է շնչառության վերականգնող ֆերմենտները
Ցինկ	Zn	Ոտնահետքեր	Այն որոշ ֆերմենտների մի մասն է, որոնք քայքայում են պոլիպեպտիդները, մասնակցում են բույսերի հորմոնների (աուկսինների) սինթեզին և գլիկոլիզին։
Ֆտորին	Ֆ	Ոտնահետքեր	Ատամների և ոսկորների էմալի մի մասը

Բջիջը Երկրի վրա կյանքի հիմնական միավորն է: Այն ունի կենդանի օրգանիզմի բոլոր բնութագրերը՝ աճում է, բազմանում, նյութերով և էներգիայով փոխանակվում շրջակա միջավայրի հետ, արձագանքում է արտաքին գրգռիչներին։ Կենսաբանական էվոլյուցիայի սկիզբը կապված է Երկրի վրա բջջային կյանքի ձևերի առաջացման հետ: Միաբջիջ օրգանիզմները բջիջներ են, որոնք գոյություն ունեն միմյանցից առանձին։ Բոլոր բազմաբջիջ օրգանիզմների՝ կենդանիների և բույսերի մարմինը կառուցված է քիչ թե շատ բջիջներից, որոնք մի տեսակ շինանյութ են, որոնք կազմում են բարդ օրգանիզմ։ Անկախ նրանից՝ բջիջն անբաժանելի կենդանի համակարգ է՝ առանձին օրգանիզմ, թե միայն դրա մի մասն է, այն օժտված է բոլոր բջիջների համար ընդհանուր հատկանիշներով և հատկություններով։

Բջջի քիմիական կազմը

Բջիջներում հայտնաբերվել են Մենդելեևի պարբերական համակարգի մոտ 60 տարր, որոնք հանդիպում են նաև անշունչ բնության մեջ։ Սա կենդանի և անշունչ բնության ընդհանրության ապացույցներից մեկն է։ Ջրածինը, թթվածինը, ածխածինը և ազոտը ամենատարածվածն են կենդանի օրգանիզմներում, որոնք կազմում են բջիջների զանգվածի մոտ 98%-ը։ Դա պայմանավորված է ջրածնի, թթվածնի, ածխածնի և ազոտի քիմիական հատկությունների առանձնահատկություններով, ինչի արդյունքում պարզվել է, որ դրանք ամենահարմարն են կենսաբանական գործառույթներ կատարող մոլեկուլների ձևավորման համար։ Այս չորս տարրերը կարողանում են շատ ուժեղ կովալենտային կապեր ձևավորել երկու ատոմներին պատկանող էլեկտրոնների զուգակցման միջոցով։ Կովալենտային կապով ածխածնի ատոմները կարող են ձևավորել անթիվ տարբեր օրգանական մոլեկուլների ողնաշարը: Քանի որ ածխածնի ատոմները հեշտությամբ կովալենտային կապեր են ստեղծում թթվածնի, ջրածնի, ազոտի և նաև ծծմբի հետ, օրգանական մոլեկուլները հասնում են բացառիկ բարդության և կառուցվածքի բազմազանության:

Բացի չորս հիմնական տարրերից, բջիջը նկատելի քանակությամբ պարունակում է երկաթ, կալիում, նատրիում, կալցիում, մագնեզիում, քլոր, ֆոսֆոր և ծծումբ (տոկոսի 10-րդ և 100-րդ բաժինները): Մնացած բոլոր տարրերը (ցինկ, պղինձ, յոդ, ֆտոր, կոբալտ, մանգան և այլն) հայտնաբերվում են բջջում շատ փոքր քանակությամբ և այդ պատճառով կոչվում են միկրոտարրեր։

Քիմիական տարրերը անօրգանական և օրգանական միացությունների մի մասն են։ Անօրգանական միացությունները ներառում են ջուր, հանքային աղեր, ածխաթթու գազ, թթուներ և հիմքեր: Օրգանական միացություններն են սպիտակուցները, նուկլեինաթթուները, ածխաջրերը, ճարպերը (լիպիդները) և լիպոիդները։ Բացի թթվածնից, ջրածնից, ածխածնից և ազոտից, դրանց բաղադրության մեջ կարող են ներառվել նաև այլ տարրեր։ Որոշ սպիտակուցներ պարունակում են ծծումբ: Ֆոսֆորը նուկլեինաթթուների բաղադրիչն է։ Հեմոգլոբինի մոլեկուլը ներառում է երկաթ, մագնեզիումը մասնակցում է քլորոֆիլի մոլեկուլի կառուցմանը։ Հետքի տարրերը, չնայած կենդանի օրգանիզմներում իրենց չափազանց ցածր պարունակությանը, կարևոր դեր են խաղում կյանքի գործընթացներում։ Յոդը վահանաձև գեղձի հորմոնի՝ թիրոքսինի մի մասն է, կոբալտը, վիտամին B 12-ի կազմում ենթաստամոքսային գեղձի կղզու հորմոնը՝ ինսուլինը, պարունակում է ցինկ: Որոշ ձկների մոտ թթվածին կրող պիգմենտների մոլեկուլներում երկաթի տեղը զբաղեցնում է պղինձը։

անօրգանական նյութեր

Ջուր. H 2 O- ը կենդանի օրգանիզմների ամենատարածված միացությունն է: Դրա պարունակությունը տարբեր բջիջներում տատանվում է բավականին լայն շրջանակում՝ 10%-ից ատամի էմալում մինչև 98%-ը մեդուզայի մարմնում, բայց միջինում դա մարմնի քաշի մոտ 80%-ն է։ Ջրի չափազանց կարևոր դերը կյանքի գործընթացների ապահովման գործում պայմանավորված է նրա ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ. Մոլեկուլների բևեռականությունը և ջրածնային կապեր ձևավորելու ունակությունը ջուրը դարձնում են լավ լուծիչ հսկայական քանակությամբ նյութերի համար: Բջջում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաների մեծ մասը կարող է տեղի ունենալ միայն ջրային լուծույթում: Ջուրը նույնպես մասնակցում է բազմաթիվ քիմիական փոխակերպումների:

Ջրի մոլեկուլների միջև ջրածնային կապերի ընդհանուր թիվը տատանվում է՝ կախված t °. Ժամը տ ° հալվող սառույցը ոչնչացնում է ջրածնային կապերի մոտավորապես 15%-ը, t ° 40 ° C-ում՝ կեսը: Գազային վիճակին անցնելիս բոլոր ջրածնային կապերը քայքայվում են։ Սա բացատրում է բարձր հատուկ ջերմությունջուր. Երբ արտաքին միջավայրի t ° փոխվում է, ջուրը կլանում կամ ազատում է ջերմություն ջրածնային կապերի խզման կամ նոր ձևավորման պատճառով։ Այս կերպ, t °-ի տատանումները բջջի ներսում ավելի փոքր են, քան ներսում միջավայրը. Գոլորշիացման բարձր ջերմությունը ընկած է բույսերի և կենդանիների ջերմության փոխանցման արդյունավետ մեխանիզմի հիմքում:

Ջուրը որպես լուծիչ մասնակցում է օսմոսի երևույթներին, որը կարևոր դեր է խաղում օրգանիզմի բջիջների կենսագործունեության մեջ։ Օսմոզը վերաբերում է լուծիչի մոլեկուլների ներթափանցմանը կիսաթափանցիկ թաղանթի միջոցով նյութի լուծույթի մեջ: Կիսաթափանցիկ թաղանթները թաղանթներ են, որոնք թույլ են տալիս լուծիչի մոլեկուլներին անցնել, բայց չեն անցնում լուծվող նյութի մոլեկուլները (կամ իոնները): Ուստի օսմոզը ջրի մոլեկուլների միակողմանի դիֆուզիան է լուծույթի ուղղությամբ։

հանքային աղեր.Անօրգանական ներսի բջիջների մեծ մասը տարանջատված կամ պինդ վիճակում գտնվող աղերի տեսքով են։ Կատիոնների և անիոնների կոնցենտրացիան բջջում և նրա շրջակա միջավայրում նույնը չէ։ Բջիջը պարունակում է բավականին շատ K և շատ Na: Արտաբջջային միջավայրում, օրինակ, արյան պլազմայում, ծովի ջրում, ընդհակառակը, նատրիումը շատ է, իսկ կալիումը քիչ է։ Բջիջների դյուրագրգռությունը կախված է Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ իոնների կոնցենտրացիաների հարաբերակցությունից։ Բազմաբջջային կենդանիների հյուսվածքներում Կ–ն բազմաբջիջ նյութի մի մասն է, որն ապահովում է բջիջների համախմբվածությունը և դրանց կանոնավոր դասավորությունը։ Բջջում օսմոտիկ ճնշումը և նրա բուֆերային հատկությունները մեծապես կախված են աղերի կոնցենտրացիայից: Բուֆերացումը բջջի կարողությունն է՝ պահպանել իր պարունակության մի փոքր ալկալային ռեակցիան մշտական ​​մակարդակում: Բուֆերացումը բջջի ներսում ապահովվում է հիմնականում H 2 PO 4 և HPO 4 2- իոններով: Արտաբջջային հեղուկներում և արյան մեջ H 2 CO 3 և HCO 3 - խաղում են բուֆերի դեր: Անիոնները կապում են H իոնները և հիդրօքսիդի իոնները (OH -), որոնց պատճառով արտաբջջային հեղուկների բջջի ներսում ռեակցիան գործնականում չի փոխվում։ Չլուծվող հանքային աղերը (օրինակ՝ Ca ֆոսֆատը) ամրացնում են ողնաշարավորների և փափկամարմինների ոսկրային հյուսվածքը։

Բջջի օրգանական նյութը

Սկյուռիկներ.Բջջի օրգանական նյութերի մեջ սպիտակուցներն առաջին տեղում են թե քանակով (բջջի ընդհանուր զանգվածի 10–12%-ը), թե արժեքով։ Սպիտակուցները բարձր մոլեկուլային քաշով պոլիմերներ են (6000-ից 1 միլիոն կամ ավելի մոլեկուլային զանգվածով), որոնց մոնոմերները ամինաթթուներ են։ Կենդանի օրգանիզմներն օգտագործում են 20 ամինաթթուներ, թեև դրանք շատ ավելին են։ Ցանկացած ամինաթթվի կազմը ներառում է ամինային խումբ (-NH 2), որն ունի հիմնական հատկություններ, և կարբոքսիլ խումբ (-COOH), որն ունի թթվային հատկություններ: Երկու ամինաթթուներ միավորվում են մեկ մոլեկուլում՝ ստեղծելով HN-CO կապ՝ ջրի մոլեկուլի արտազատմամբ: Մի ամինաթթվի ամինաթթվի և մյուսի կարբոքսիլ խմբի միջև կապը կոչվում է պեպտիդային կապ: Սպիտակուցները տասնյակ կամ հարյուրավոր ամինաթթուներ պարունակող պոլիպեպտիդներ են: Տարբեր սպիտակուցների մոլեկուլները միմյանցից տարբերվում են մոլեկուլային քաշով, քանակով, ամինաթթուների կազմով և պոլիպեպտիդային շղթայում դրանց հաջորդականությամբ։ Այսպիսով, պարզ է, որ սպիտակուցները մեծ բազմազանություն ունեն, նրանց թիվը բոլոր տեսակի կենդանի օրգանիզմներում գնահատվում է 10 10 - 10 12:

Ամինաթթուների միավորների շղթան, որը կապված է որոշակի հաջորդականությամբ կովալենտային պեպտիդային կապերով, կոչվում է սպիտակուցի առաջնային կառուցվածք։ Բջիջներում սպիտակուցներն ունեն պարուրաձև ոլորված մանրաթելերի կամ գնդիկների (գլոբուլների) ձև: Դա պայմանավորված է նրանով, որ բնական սպիտակուցի մեջ պոլիպեպտիդային շղթան ծալվում է խստորեն սահմանված ձևով՝ կախված. քիմիական կառուցվածքըդրա բաղկացուցիչ ամինաթթուները.

Նախ, պոլիպեպտիդային շղթան գալարվում է պարույրի մեջ: Ներգրավումն առաջանում է հարևան պտույտների ատոմների միջև և առաջանում են ջրածնային կապեր, մասնավորապես, NH- և CO խմբերգտնվում է հարակից շրջադարձերի վրա: Ամինաթթուների շղթան, պարույրի տեսքով ոլորված, կազմում է սպիտակուցի երկրորդական կառուցվածքը։ Խխունջի հետագա ծալման արդյունքում առաջանում է յուրաքանչյուր սպիտակուցին հատուկ կոնֆիգուրացիա, որը կոչվում է երրորդական կառուցվածք: Երրորդական կառուցվածքը պայմանավորված է որոշ ամինաթթուներում առկա հիդրոֆոբ ռադիկալների և ամինաթթվի ցիստեինի SH խմբերի միջև առկա հիդրոֆոբ ռադիկալների միջև կապակցված ուժերի գործողությամբ ( S-S միացումներ): Ամինաթթուների հիդրոֆոբ ռադիկալների և ցիստեինի քանակը, ինչպես նաև պոլիպեպտիդային շղթայում դրանց դասավորության կարգը հատուկ է յուրաքանչյուր սպիտակուցի համար։ Հետևաբար, սպիտակուցի երրորդական կառուցվածքի առանձնահատկությունները որոշվում են նրա առաջնային կառուցվածքով։ Սպիտակուցը կենսաբանական ակտիվություն է ցուցաբերում միայն երրորդական կառուցվածքի տեսքով։ Հետևաբար, պոլիպեպտիդային շղթայում նույնիսկ մեկ ամինաթթվի փոխարինումը կարող է հանգեցնել սպիտակուցի կոնֆիգուրացիայի փոփոխության և նրա կենսաբանական ակտիվության նվազման կամ կորստի:

Որոշ դեպքերում սպիտակուցի մոլեկուլները միավորվում են միմյանց հետ և կարող են իրենց գործառույթը կատարել միայն բարդույթների տեսքով: Այսպիսով, հեմոգլոբինը չորս մոլեկուլներից բաղկացած կոմպլեքս է և միայն այս ձևով է այն ունակ կցել և տեղափոխել թթվածին: Նման ագրեգատները ներկայացնում են սպիտակուցի չորրորդական կառուցվածքը: Ըստ իրենց բաղադրության՝ սպիտակուցները բաժանվում են երկու հիմնական դասի՝ պարզ և բարդ։ Պարզ սպիտակուցները բաղկացած են միայն ամինաթթուներից, նուկլեինաթթուներից (նուկլեոտիդներ), լիպիդներից (լիպոպրոտեիններ), Me (մետաղական սպիտակուցներ), P (ֆոսֆոպրոտեիններ):

Բջջում սպիտակուցների գործառույթները չափազանց բազմազան են։ Ամենակարևորներից մեկը շինարարական գործառույթն է՝ սպիտակուցները մասնակցում են բոլոր բջջային թաղանթների և բջջային օրգանելների, ինչպես նաև ներբջջային կառուցվածքների ձևավորմանը։ Բացառիկ նշանակություն ունի սպիտակուցների ֆերմենտային (կատալիտիկ) դերը։ Ֆերմենտները արագացնում են բջջում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաները 10 կի-ով և 100 միլիոն անգամ։ Շարժիչային ֆունկցիան ապահովվում է հատուկ կծկվող սպիտակուցներով։ Այս սպիտակուցները մասնակցում են բջիջների և օրգանիզմների բոլոր տեսակի շարժումներին. (օրինակ՝ հեմոգլոբինը միացնում է O) կամ կենսաբանորեն ակտիվ նյութերը (հորմոնները) և դրանք տեղափոխում մարմնի հյուսվածքներ և օրգաններ։ Պաշտպանական ֆունկցիան արտահայտվում է հատուկ սպիտակուցների՝ հակամարմինների արտադրության տեսքով՝ ի պատասխան օտար սպիտակուցների կամ բջիջների օրգանիզմ ներթափանցմանը։ Հակամարմինները կապում և չեզոքացնում են օտար նյութերը: Սպիտակուցները կարևոր դեր են խաղում որպես էներգիայի աղբյուր։ 1գ լրիվ տրոհմամբ։ սպիտակուցներն ազատվում են 17,6 կՋ (~ 4,2 կկալ):

Ածխաջրեր.Ածխաջրերը կամ սախարիդները օրգանական միացություններ են ընդհանուր բանաձեւ(CH 2 O) n. Ածխաջրերի մեծամասնությունն ունի H ատոմների կրկնակի քանակ ավելի շատ համար O ատոմներ, ինչպես ջրի մոլեկուլներում: Հետեւաբար, այդ նյութերը կոչվում էին ածխաջրեր: Կենդանի բջջում ածխաջրերը հանդիպում են 1-2, երբեմն 5%-ը չգերազանցող քանակությամբ (լյարդում, մկաններում)։ Ածխաջրերով ամենահարուստն են բույսերի բջիջները, որտեղ դրանց պարունակությունը որոշ դեպքերում հասնում է չոր նյութի զանգվածի 90%-ին (սերմեր, կարտոֆիլի պալարներ և այլն)։

Ածխաջրերը պարզ և բարդ են: պարզ ածխաջրերկոչվում են մոնոսաքարիդներ: Կախված մոլեկուլում ածխաջրերի ատոմների քանակից՝ մոնոսաքարիդները կոչվում են տրիոզներ, տետրոզներ, պենտոզներ կամ հեքսոզներ։ Ածխածնի վեց մոնոսաքարիդներից ամենակարևորն են հեքսոզները, գլյուկոզա, ֆրուկտոզա և գալակտոզա։ Արյան մեջ պարունակվում է գլյուկոզա (0,1-0,12%)։ Պենտոզների ռիբոզը և դեզօքսիրիբոզը նուկլեինաթթուների և ATP-ի մի մասն են: Եթե ​​երկու մոնոսաքարիդներ միավորվում են մեկ մոլեկուլում, ապա այդպիսի միացությունը կոչվում է դիսաքարիդ։ Դիետիկ շաքարը, որը ստացվում է եղեգից կամ շաքարի ճակնդեղից, բաղկացած է մեկ գլյուկոզայի մոլեկուլից և մեկ ֆրուկտոզայի մոլեկուլից, կաթնային շաքարը՝ գլյուկոզայից և գալակտոզից։

Բազմաթիվ մոնոսաքարիդներից առաջացած բարդ ածխաջրերը կոչվում են պոլիսախարիդներ: Նման պոլիսախարիդների մոնոմերը, ինչպիսիք են օսլան, գլիկոգենը, ցելյուլոզը, գլյուկոզան է: Ածխաջրերը կատարում են երկու հիմնական գործառույթ՝ շինարարական և էներգետիկ: Ցելյուլոզը ձեւավորում է բույսերի բջիջների պատերը: Բարդ պոլիսախարիդային քիտինը հոդվածոտանիների էկզոկմախքի հիմնական կառուցվածքային բաղադրիչն է: Սնկերի մեջ քիտինը նաև կառուցողական ֆունկցիա է կատարում։ Ածխաջրերը խաղում են բջջի էներգիայի հիմնական աղբյուրի դերը։ 1 գ ածխաջրերի օքսիդացման գործընթացում արտազատվում է 17,6 կՋ (~ 4,2 կկալ)։ Բույսերում օսլան, իսկ կենդանիների մոտ՝ գլիկոգենը պահվում են բջիջներում և ծառայում են որպես էներգիայի պաշար։

Նուկլեինաթթուներ.Բջջում նուկլեինաթթուների արժեքը շատ բարձր է։ Նրանց քիմիական կառուցվածքի առանձնահատկությունները հնարավորություն են տալիս պահպանել, փոխանցել և ժառանգաբար փոխանցել դուստր բջիջներին տեղեկատվություն սպիտակուցի մոլեկուլների կառուցվածքի մասին, որոնք սինթեզվում են յուրաքանչյուր հյուսվածքում որոշակի փուլում: անհատական ​​զարգացում. Քանի որ բջիջների հատկությունների և առանձնահատկությունների մեծ մասը պայմանավորված է սպիտակուցներով, պարզ է, որ նուկլեինաթթուների կայունությունը էական պայմանբջիջների և ամբողջ օրգանիզմների բնականոն գործունեությունը. Բջիջների կառուցվածքի կամ դրանցում ֆիզիոլոգիական պրոցեսների ակտիվության ցանկացած փոփոխություն՝ այդպիսով ազդելով կյանքի վրա։ Նուկլեինաթթուների կառուցվածքի ուսումնասիրությունը չափազանց կարևոր է օրգանիզմների հատկությունների ժառանգականությունը և ինչպես առանձին բջիջների, այնպես էլ բջջային համակարգերի` հյուսվածքների և օրգանների գործունեության օրինաչափությունները հասկանալու համար:

Գոյություն ունեն նուկլեինաթթուների 2 տեսակ՝ ԴՆԹ և ՌՆԹ։ ԴՆԹ-ն պոլիմեր է, որը բաղկացած է երկու նուկլեոտիդային պարույրներից, որոնք փակված են այնպես, որ ձևավորվում է կրկնակի պարույր: ԴՆԹ-ի մոլեկուլների մոնոմերները նուկլեոտիդներ են, որոնք բաղկացած են ազոտային հիմքից (ադենին, թիմին, գուանին կամ ցիտոզին), ածխաջրերից (դեօքսիրիբոզ) և ֆոսֆորաթթվի մնացորդից։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլում ազոտային հիմքերը փոխկապակցված են անհավասար թվով H-կապերով և դասավորված են զույգերով՝ ադենինը (A) միշտ դեմ է թիմինին (T), գուանինը (G)՝ ցիտոսինին (C): Սխեմատիկորեն ԴՆԹ-ի մոլեկուլում նուկլեոտիդների դասավորությունը կարելի է պատկերել հետևյալ կերպ.

Նկ. 1. Նուկլեոտիդների դասավորվածությունը ԴՆԹ-ի մոլեկուլում

Նկ.1-ից: Երևում է, որ նուկլեոտիդները միմյանց հետ կապված են ոչ թե պատահական, այլ ընտրովի։ Ադենինի և ցիտոզինի հետ ադենինի ընտրովի փոխազդեցության ունակությունը կոչվում է կոմպլեմենտարություն։ Որոշ նուկլեոտիդների փոխլրացնող փոխազդեցությունը բացատրվում է նրանց մոլեկուլներում ատոմների տարածական դասավորության առանձնահատկություններով, որոնք թույլ են տալիս մոտենալ միմյանց և ձևավորել H-կապեր։ Պոլինուկլեոտիդային շղթայում հարակից նուկլեոտիդները կապված են շաքարի (դեզօքսիռիբոզի) և ֆոսֆորաթթվի մնացորդի միջոցով։ ՌՆԹ-ն, ինչպես ԴՆԹ-ն, պոլիմեր է, որի մոնոմերները նուկլեոտիդներ են։ Երեք նուկլեոտիդների ազոտային հիմքերը նույնն են, ինչ նրանք, որոնք կազմում են ԴՆԹ-ն (A, G, C); չորրորդը՝ ուրացիլը (U) - առկա է ՌՆԹ մոլեկուլում՝ թիմինի փոխարեն: ՌՆԹ նուկլեոտիդները տարբերվում են ԴՆԹ նուկլեոտիդներից իրենց ածխաջրերի կառուցվածքով (ռիբոզ՝ դեզօքսիրիբոզի փոխարեն)։

ՌՆԹ շղթայում նուկլեոտիդները միացված են ձևավորվելով կովալենտային կապերմի նուկլեոտիդի ռիբոզի և մյուսի ֆոսֆորաթթվի մնացորդի միջև։ Երկշղթա ՌՆԹ-ները տարբերվում են կառուցվածքով։ Երկաշղթա ՌՆԹ-ները մի շարք վիրուսների գենետիկ տեղեկատվության պահպանողներն են, այսինքն. կատարում է քրոմոսոմների գործառույթները. Միաշղթա ՌՆԹ-ները իրականացնում են սպիտակուցների կառուցվածքի մասին տեղեկատվության փոխանցումը քրոմոսոմից դեպի դրանց սինթեզի վայր և մասնակցում են սպիտակուցների սինթեզին։

Կան միաշղթա ՌՆԹ-ի մի քանի տեսակներ. Նրանց անունները պայմանավորված են իրենց գործառույթով կամ խցում գտնվելու վայրով: Ցիտոպլազմային ՌՆԹ-ի մեծ մասը (մինչև 80-90%) ռիբոսոմային ՌՆԹ-ն (rRNA) է, որը պարունակվում է ռիբոսոմներում։ rRNA մոլեկուլները համեմատաբար փոքր են և բաղկացած են միջինը 10 նուկլեոտիդից։ ՌՆԹ-ի մեկ այլ տեսակ (mRNA), որը տեղեկատվություն է կրում սպիտակուցների ամինաթթուների հաջորդականության մասին, որոնք պետք է սինթեզվեն դեպի ռիբոսոմներ: Այս ՌՆԹ-ների չափը կախված է ԴՆԹ հատվածի երկարությունից, որտեղից դրանք սինթեզվել են։ Տրանսֆերային ՌՆԹ-ները կատարում են մի քանի գործառույթ. Նրանք ամինաթթուները հասցնում են սպիտակուցի սինթեզի տեղամաս, «ճանաչում» (ըստ կոմպլեմենտարության սկզբունքի) փոխանցված ամինաթթվին համապատասխանող եռյակը և ՌՆԹ-ն և իրականացնում են ամինաթթվի ճշգրիտ կողմնորոշումը ռիբոսոմի վրա։

Ճարպեր և լիպոիդներ.Ճարպերը ճարպային մակրոմոլեկուլային թթուների և եռահիդրիկ սպիրտ գլիցերինի միացություններ են: Ճարպերը ջրի մեջ չեն լուծվում, դրանք հիդրոֆոբ են: Բջջում միշտ կան այլ բարդ հիդրոֆոբ ճարպային նյութեր, որոնք կոչվում են լիպոիդներ: Ճարպերի հիմնական գործառույթներից մեկը էներգիան է։ 1 գ ճարպը CO 2 և H 2 O տրոհման ժամանակ այն ազատվում է մեծ թվովէներգիա - 38,9 կՋ (~ 9,3 կկալ): Ճարպի պարունակությունը բջջում տատանվում է չոր նյութի զանգվածի 5-15%-ի սահմաններում։ Կենդանի հյուսվածքի բջիջներում ճարպի քանակը աճում է մինչև 90%: Կենդանական (և մասամբ բուսական) աշխարհում ճարպերի հիմնական գործառույթը պահեստավորումն է։

1 գ ճարպի (ածխածնի երկօքսիդի և ջրի) ամբողջական օքսիդացումով մոտ 9 կկալ էներգիա է արտազատվում։ (1 կկալ \u003d 1000 կալ; կալորիա (կալ, կալ) աշխատանքի և էներգիայի քանակի արտահամակարգային միավոր է, որը հավասար է ջերմության քանակին, որը պահանջվում է 1 մլ ջուր տաքացնելու համար 1 ° C-ով ստանդարտ մթնոլորտային ճնշման տակ: 101,325 կՊա; 1 կկալ \u003d 4,19 կՋ): Երբ օքսիդացվում է (օրգանիզմում) 1 գ սպիտակուցներ կամ ածխաջրեր, արտազատվում է ընդամենը մոտ 4 կկալ/գ: Ջրային օրգանիզմների լայն տեսականիում՝ միաբջիջ դիատոմներից մինչև հսկա շնաձկներ, ճարպը «կլողանա»՝ նվազեցնելով մարմնի միջին խտությունը: Կենդանական ճարպերի խտությունը կազմում է մոտ 0,91-0,95 գ/սմ³։ Ողնաշարավորների ոսկրային խտությունը մոտ է 1,7-1,8 գ/սմ³, իսկ մյուս հյուսվածքների մեծ մասի միջին խտությունը մոտ է 1 գ/սմ³-ի: Հասկանալի է, որ ծանր կմախքը «հավասարակշռելու» համար բավական շատ ճարպ է անհրաժեշտ։

Ճարպերը և լիպոիդները կատարում են և շենքի գործառույթըՆրանք բջջային թաղանթների մի մասն են: Վատ ջերմահաղորդականության պատճառով ճարպն ունակ է պաշտպանիչ ֆունկցիայի։ Որոշ կենդանիների մոտ (կնիքներ, կետեր) այն նստում է ենթամաշկային ճարպային հյուսվածքում՝ առաջացնելով մինչև 1 մ հաստությամբ շերտ, որոշ լիպոիդների առաջացումը նախորդում է մի շարք հորմոնների սինթեզին։ Հետեւաբար, այս նյութերը ունեն նաեւ նյութափոխանակության գործընթացները կարգավորելու գործառույթ։



IN ժամանակակից պայմաններՔիմիայի դասավանդման ամենահրատապ խնդիրներից է առարկայական գիտելիքների գործնական ուղղվածության ապահովումը։ Սա նշանակում է ուսումնասիրված տեսական դիրքերի և կյանքի պրակտիկայի սերտ հարաբերությունների հստակեցման, քիմիական գիտելիքների կիրառական բնույթի ցուցադրման անհրաժեշտություն։ Ուսանողները ոգևորված են քիմիա սովորելու համար: Սովորողների ճանաչողական հետաքրքրությունը պահպանելու համար անհրաժեշտ է նրանց համոզել քիմիական գիտելիքների արդյունավետության մեջ, ձևավորել ուսումնական նյութի յուրացման անձնական կարիք։

Այս դասի նպատակը.ընդլայնել ուսանողների մտահորիզոնները և բարձրացնել ճանաչողական հետաքրքրությունը առարկայի ուսումնասիրության նկատմամբ, ձևավորել աշխարհայացքային հասկացություններ բնության ճանաչելիության մասին: Այս դասը առաջարկվում է անցկացնել 8-րդ դասարանում՝ Պարբերական աղյուսակի քիմիական տարրերն ուսումնասիրելուց հետո, երբ երեխաներն արդեն պատկերացում ունեն իրենց բազմազանության մասին։

ԴԱՍԵՐԻ ԺԱՄԱՆԱԿ

Ուսուցիչ:

Բնության մեջ ուրիշ բան չկա
Ոչ այստեղ, ոչ այնտեղ, տիեզերքի խորքերում.
Ամեն ինչ՝ ավազի մանր հատիկներից մինչև մոլորակներ,
Այն բաղկացած է առանձին տարրերից:
Բանաձևի պես, աշխատանքային գրաֆիկի նման,
Մենդելեևյան համակարգի կառուցվածքը խիստ է.
Ձեզ շրջապատող աշխարհը կենդանի է
Մտեք այն, շնչեք, ձեռքերով դիպչեք դրան։

Դասը սկսվում է «Ո՞վ է ամենակարևորը աղյուսակում» թատերական տեսարանով։ (սմ. Հավելված 1).

Ուսուցիչ:Մարդու մարմինը պարունակում է 81 քիմիական տարր՝ բնության մեջ հայտնաբերված 92-ից։ Մարդու մարմինը բարդ քիմիական լաբորատորիա է։ Դժվար է պատկերացնել, որ մեր ամենօրյա բարեկեցությունը, տրամադրությունը և նույնիսկ ախորժակը կարող են կախված լինել հանքանյութերից։ Առանց դրանց վիտամիններն անօգուտ են, անհնար է սպիտակուցների, ճարպերի և ածխաջրերի սինթեզն ու քայքայումը։

Ուսանողների սեղանների վրա կան աղյուսակներ «Քիմիական տարրերի կենսաբանական դերը» (տես. Հավելված 2): Ժամանակ հատկացրեք նրան ճանաչելու համար: Ուսուցիչը ուսանողների հետ միասին վերլուծում է աղյուսակը՝ հարցեր տալով։

Ուսուցիչ:Կյանքի հիմքում ընկած են առաջին երեք ժամանակաշրջանների վեց տարրերը (H, C, N, O, P, S), որոնք կազմում են կենդանի նյութի զանգվածի 98%-ը (պարբերական համակարգի մնացած տարրերը ոչ ավելին են. 2%)։
Կենսածին տարրերի երեք հիմնական հատկանիշները (H, C, N, O, P, S).

• ատոմների փոքր չափը
• փոքր ազգական ատոմային զանգված,
• ուժեղ կովալենտային կապեր ձևավորելու ունակություն.

Ուսանողներին տրվում են տեքստեր (տես. Հավելված 3): Առաջադրանք՝ ուշադիր կարդալ տեքստը; ընդգծել կյանքի համար անհրաժեշտ տարրերը և կենդանի օրգանիզմների համար վտանգավոր տարրերը. գտնել դրանք Պարբերական համակարգում և բացատրել դրանց դերը:
Առաջադրանքը կատարելուց հետո մի քանի ուսանող վերլուծում են տարբեր տեքստեր:

Ուսուցիչ:Բնական միջավայրի տարրեր-անալոգները մրցակցության մեջ են մտնում և կարող են փոխանակվել կենդանի օրգանիզմներում՝ բացասաբար ազդելով դրանց վրա:
Կենդանիների և մարդկանց օրգանիզմներում նատրիումի և կալիումի փոխարինումը լիթիումով առաջացնում է նյարդային համակարգի խանգարումներ, քանի որ այս դեպքում բջիջները նյարդային ազդակ չեն փոխանցում։ Նման խանգարումները հանգեցնում են շիզոֆրենիայի։
Թալիումը, որը կալիումի կենսաբանական մրցակիցն է, փոխարինում է այն բջջային պատերում, ազդում կենտրոնական և ծայրամասային նյարդային համակարգի, ստամոքս-աղիքային տրակտի և երիկամների վրա:
Սելենը կարող է փոխարինել ծծմբին սպիտակուցներում: Սա միակ տարրն է, որը, երբ հայտնաբերվում է բույսերի մեջ բարձր կոնցենտրացիաներով, կարող է հանկարծակի մահվան պատճառ դառնալ կենդանիների և դրանք ուտող մարդկանց:
Կալցիումը, երբ այն հողում պակասում է, օրգանիզմում փոխարինվում է ստրոնցիումով, որն աստիճանաբար խաթարում է կմախքի բնականոն կառուցվածքը։ Հատկապես վտանգավոր է կալցիումի փոխարինումը ստրոնցիում-90-ով, որը հսկայական քանակությամբ կուտակվում է միջուկային պայթյունների վայրերում (միջուկային զենքի փորձարկումների ժամանակ) կամ ատոմակայաններում վթարների ժամանակ։ Այս ռադիոնուկլիդը ոչնչացնում է ոսկրածուծը:
Կադմիումը մրցում է ցինկի հետ։ Այս տարրը նվազեցնում է մարսողական ֆերմենտների ակտիվությունը, խաթարում է լյարդում գլիկոգենի ձևավորումը, առաջացնում է կմախքի դեֆորմացիա, արգելակում է ոսկրերի աճը, ինչպես նաև առաջացնում է ուժեղ ցավ մեջքի ստորին հատվածում և ոտքի մկաններում, ոսկրերի փխրունություն (օրինակ՝ կոտրված կողոսկրերը հազի ժամանակ): . Այլ բացասական հետևանքներն են՝ թոքերի և ուղիղ աղիքի քաղցկեղը, ենթաստամոքսային գեղձի դիսֆունկցիան։ Երիկամների վնաս, արյան մեջ երկաթի, կալցիումի, ֆոսֆորի մակարդակի նվազում: Այս տարրը արգելակում է ջրային և ցամաքային բույսերի ինքնամաքրման գործընթացները (օրինակ, ծխախոտի տերևներում նկատվում է կադմիումի 20-30 անգամ ավելացում):
Հալոգենները կարող են շատ հեշտությամբ փոխանակվել մարմնում: Շրջակա միջավայրում ֆտորի ավելցուկը (ֆտորացված ջուր, ալյումինի արտադրության գործարանի շուրջ հողի ֆտորային միացություններով աղտոտվածություն և այլ պատճառներ) խանգարում է յոդի ներթափանցմանը մարդու օրգանիզմ: Արդյունքում՝ վահանաձև գեղձի հիվանդություն էնդոկրին համակարգընդհանրապես.

Ուսանողների հաղորդագրությունները նախապես պատրաստված.

1-ին ուսանող.

Միջնադարյան ալքիմիկոսները ոսկին համարում էին կատարելություն, իսկ մյուս մետաղները՝ սխալ արարման գործում և, ինչպես գիտեք, մեծ ջանքեր գործադրեցին այդ սխալը վերացնելու համար։ Ոսկին բժշկական պրակտիկայում ներդնելու գաղափարը վերագրվում է Պարասելսուսին, ով հայտարարեց, որ քիմիայի նպատակը չպետք է լինի բոլոր մետաղների վերածումը ոսկու, այլ դեղամիջոցների պատրաստումը: Ոսկուց և նրա միացություններից պատրաստված դեղամիջոցները փորձված են բուժել բազմաթիվ հիվանդություններ։ Նրանք բուժվել են բորոտությունից, գայլախտից և տուբերկուլյոզից։ Ոսկու նկատմամբ զգայուն մարդկանց մոտ այն կարող է առաջացնել արյան բաղադրության խախտում, երիկամների, լյարդի ռեակցիա, ազդել տրամադրության, ատամների, մազերի աճի վրա: Ոսկին ապահովում է նյարդային համակարգի աշխատանքը։ Այն հանդիպում է եգիպտացորենի մեջ։ Իսկ արյունատար անոթների ամրությունը կախված է գերմանից։ Գերմանիում պարունակող միակ սննդամթերքը սխտորն է։

2-րդ ուսանող.

IN մարդու մարմինըպղնձի ամենամեծ քանակությունը գտնվում է ուղեղում և լյարդում, և միայն այս հանգամանքը ցույց է տալիս դրա կարևորությունը կյանքում։ Պարզվել է, որ ցավերի դեպքում արյան մեջ և ողնուղեղային հեղուկում պղնձի կոնցենտրացիան մեծանում է։ Սիրիայում և Եգիպտոսում նորածինները կրում են պղնձե ապարանջաններ՝ ռախիտի և էպիլեպսիայի կանխարգելման համար:

3-րդ ուսանող.

ԱԼՈՒՄԻՆԻ

Ալյումինե սպասքը կոչվում է աղքատների սպասք, քանի որ այս մետաղը նպաստում է ծերունական աթերոսկլերոզի զարգացմանը: Նման ճաշատեսակներում եփելիս ալյումինը մասամբ անցնում է մարմնի մեջ, որտեղ կուտակվում է։

4-րդ ուսանող.

• Ի՞նչ տարր կա խնձորի մեջ: (Երկաթ.)
• Ո՞րն է նրա կենսաբանական դերը: (Մարմինը պարունակում է 3 գ երկաթ, որից 2 գ՝ արյան մեջ։ Երկաթը հեմոգլոբինի մի մասն է։ Անբավարար երկաթը հանգեցնում է. գլխացավանք, արագ հոգնածություն։)

Այնուհետև ուսանողները լաբորատոր փորձ են կատարում, որի նպատակն է փորձնականորեն ապացուցել որոշակի մետաղների աղերի ազդեցությունը սպիտակուցի վրա։ Նրանք խառնում են սպիտակուցը ալկալիների և պղնձի սուլֆատի լուծույթների հետ և դիտում մանուշակագույն նստվածքի տեղումները։ Եզրակացություն արեք սպիտակուցի ոչնչացման մասին.

5-րդ ուսանող.

Մարդը նաև բնություն է։
Նա նաև մայրամուտ և արևածագ է։
Եվ այն ունի չորս սեզոն:
Եվ հատուկ քայլ երաժշտության մեջ:

Եվ գույնի հատուկ խորհուրդ,
Հիմա դաժան, հիմա լավ կրակով։
Մարդը ձմեռ է: Կամ ամառ:
Կամ աշուն: Ամպրոպով և անձրևով։

Ամեն ինչ պարունակվում է իր մեջ՝ մղոններ և ժամանակ:
Իսկ ատոմային փոթորիկներից նա կույր էր։
Մարդը և՛ հող է, և՛ սերմ:
Եվ մոլախոտերը դաշտի մեջտեղում: Եվ հաց:

Իսկ ինչպիսի՞ եղանակ է դրանում։
Որքա՞ն մենակություն կա: Հանդիպումներ?
Մարդը նույնպես բնություն է...
Այսպիսով, եկեք հոգ տանենք բնության մասին:

(Ս. Օստրովոյ)

Դասին ձեռք բերված գիտելիքները համախմբելու համար կատարվում է «Ժպիտ» թեստը (տես. Հավելված 4).
Հաջորդը, առաջարկվում է լրացնել «Քիմիական կալեիդոսկոպ» խաչբառը (տես. Հավելված 5).
Ուսուցիչը ամփոփում է դասը՝ նշելով ամենաակտիվ աշակերտներին։

6-րդ ուսանող.

Փոխի՛ր, փոխի՛ր։
Զանգը հորդում է.
Վերջապես այն ավարտվեց
Ձանձրալի դաս!

Ծծումբը խոզուկով քաշելով,
Մագնեզիումը անցավ:
Յոդը գոլորշիացավ դասարանից
Կարծես դա երբեք չի եղել:

Ֆտորը պատահաբար այրել է ջուրը,
Քլորը կերել է ուրիշի գիրքը։
Ածխածինը հանկարծ ջրածնի հետ
Ինձ հաջողվեց անտեսանելի դառնալ։

Անկյունում կռվում են կալիումը, բրոմը.
Նրանք էլեկտրոն չեն կիսում:
Թթվածին - չարաճճի բորի վրա
Անցյալը վազում էր ձիու վրա:

Օգտագործված գրքեր.

1. Օ.Վ. ԲայդալինաՔիմիական գիտելիքների կիրառական ասպեկտի մասին. «Քիմիան դպրոցում» թիվ 5, 2005 թ
2. Քիմիա և էկոլոգիա դպրոցական դասընթացում. «Առաջին սեպտեմբերի» թիվ 14, 2005 թ
3. I. N. Pimenova, A. V. Pimenov«Դասախոսություններ ընդհանուր կենսաբանություն”, ուսուցողական, Սարատով, ԲԲԸ Հրատարակչություն «Լիցեյ», 2003 թ
4. Քիմիայի մասին չափածո, Ո՞վ է ամենակարևորը աղյուսակում: «Սեպտեմբերի առաջին», թիվ 15, 2005 թ
5. Մետաղները մարդու մարմնում «Քիմիան դպրոցում», թիվ 6, 2005 թ
6. Խաչբառ «Քիմիական կալեիդոսկոպ». «Սեպտեմբերի առաջին», թիվ 1 4, 2005 թ
7. «Ես գնում եմ քիմիայի դասի»։ Գիրք ուսուցչի համար. M. «Սեպտեմբերի առաջին», 2002, էջ 12: