Šiandien daug kas buvo atrasta ir išskirta gryna forma cheminiai elementai periodinių lentelių, o penktadalis jų yra kiekviename gyvame organizme. Jos, kaip ir plytos, yra pagrindiniai organinių ir neorganinių medžiagų.

Kokie cheminiai elementai yra ląstelės dalis, pagal kurių medžiagų biologiją galima spręsti apie jų buvimą organizme – visa tai aptarsime vėliau straipsnyje.

Kokia yra cheminės sudėties pastovumas

Kad išlaikytų stabilumą organizme, kiekviena ląstelė turi palaikyti pastovų kiekvieno savo komponento koncentraciją. Šį lygį lemia rūšis, buveinė, aplinkos veiksniai.

Norint atsakyti į klausimą, kokie cheminiai elementai yra ląstelės dalis, būtina aiškiai suprasti, kad bet kurioje medžiagoje yra bet kuris periodinės lentelės komponentas.

Kartais klausime apie šimtąsias ir tūkstantąsias procentų tam tikro elemento turinio ląstelėje, tačiau tuo pat metu įvardyto skaičiaus pasikeitimas bent tūkstantąja dalimi jau gali turėti rimtų pasekmių kūnui.

Iš 118 cheminių elementų žmogaus ląstelėje turėtų būti bent 24. Tokių komponentų, kurie būtų gyvame organizme, bet nebūtų buvę negyvų gamtos objektų, nėra. Šis faktas patvirtina glaudų ryšį tarp gyvųjų ir negyvųjų ekosistemoje.

Įvairių elementų, sudarančių ląstelę, vaidmuo

Taigi, kokie yra cheminiai elementai, sudarantys ląstelę? Pažymėtina, kad jų vaidmuo organizmo gyvenime tiesiogiai priklauso nuo pasireiškimo dažnio ir koncentracijos citoplazmoje. Tačiau nepaisant skirtingas turinys elementų ląstelėje, kiekvieno iš jų reikšmė vienodai didelė. Bet kurio iš jų trūkumas gali sukelti neigiamą poveikį organizmui, išjungiant svarbiausias biochemines metabolizmo reakcijas.

Išvardydami, kokie cheminiai elementai yra žmogaus ląstelės dalis, turime paminėti tris pagrindinius tipus, kuriuos apsvarstysime toliau:

Pagrindiniai ląstelės biogeniniai elementai

Nenuostabu, kad elementai O, C, H, N yra biogeniniai, nes jie sudaro visas organines ir daug neorganinių medžiagų. Neįmanoma įsivaizduoti baltymų, riebalų, angliavandenių ar nukleino rūgščių be šių organizmui būtinų komponentų.

Šių elementų funkcija lėmė didelį jų kiekį organizme. Kartu jie sudaro 98% viso sauso kūno svorio. Kaip kitaip gali pasireikšti šių fermentų veikla?

1. Deguonis. Jo kiekis ląstelėje sudaro apie 62% visos sausos masės. Funkcijos: organinių ir neorganinių medžiagų konstravimas, dalyvavimas kvėpavimo grandinėje;
2. Anglies. Jo kiekis siekia 20%. Pagrindinė funkcija: įtraukta į visas;
3. Vandenilis. Jo koncentracija yra 10%. Šis elementas ne tik yra organinių medžiagų ir vandens komponentas, bet ir dalyvauja energijos transformavime;
4. Azotas. Suma neviršija 3-5 proc. Pagrindinis jo vaidmuo yra aminorūgščių, nukleino rūgščių, ATP, daugelio vitaminų, hemoglobino, hemocianino, chlorofilo susidarymas.

Tai yra cheminiai elementai, kurie sudaro ląstelę ir sudaro daugumą normaliam gyvenimui reikalingų medžiagų.

Makroelementų svarba

Makroelementai taip pat padės nustatyti, kurie cheminiai elementai yra ląstelės dalis. Iš biologijos kurso tampa aišku, kad, be pagrindinių, 2% sausos masės sudaro kiti periodinės lentelės komponentai. O makroelementams priskiriamos tos, kurių kiekis ne mažesnis kaip 0,01%. Pagrindinės jų funkcijos pateiktos lentelės pavidalu.

Kalcis (Ca)		Atsakingas už raumenų skaidulų susitraukimą, yra pektino, kaulų ir dantų dalis. Pagerina kraujo krešėjimą.
Fosforas (P)		Tai yra svarbiausio energijos šaltinio – ATP – dalis.
		Dalyvauja formuojant disulfidinius tiltelius baltymo susilankstymo į tretinę struktūrą metu. Sudėtyje yra cisteino ir metionino, kai kurių vitaminų.
		Kalio jonai dalyvauja ląstelėse ir taip pat veikia membranos potencialą.
		Pagrindinis anijonas organizme
Natris (Na)		Kalio, dalyvaujančio tuose pačiuose procesuose, analogas.
Magnis (Mg)		Magnio jonai yra proceso reguliatoriai Chlorofilo molekulės centre taip pat yra magnio atomas.
		Dalyvauja elektronų pernešime per kvėpavimo ir fotosintezės ETC, yra struktūrinė mioglobino, hemoglobino ir daugelio fermentų grandis.

Tikimės, kad iš to, kas išdėstyta pirmiau, nesunku nustatyti, kurie cheminiai elementai yra ląstelės dalis ir yra makroelementai.

mikroelementų

Taip pat yra tokių ląstelės komponentų, be kurių organizmas negali normaliai funkcionuoti, tačiau jų kiekis visada yra mažesnis nei 0,01%. Nustatykime, kurie cheminiai elementai yra ląstelės dalis ir priklauso mikroelementų grupei.

		Tai yra DNR ir RNR polimerazių fermentų, taip pat daugelio hormonų (pavyzdžiui, insulino) dalis.
		Dalyvauja fotosintezės, hemocianino ir kai kurių fermentų sintezės procesuose.
		Tai yra skydliaukės hormonų T3 ir T4 struktūrinis komponentas
Manganas (Mn)	mažiau nei 0,001	Įeina į fermentus, kaulus. Dalyvauja azoto fiksavime bakterijose
	mažiau nei 0,001	Įtakoja augalų augimo procesą.
		Tai yra kaulų ir dantų emalio dalis.

Organinės ir neorganinės medžiagos

Kokie dar cheminiai elementai, be šių, yra įtraukti į ląstelės sudėtį? Atsakymus galima rasti tiesiog ištyrus daugumos medžiagų struktūrą organizme. Tarp jų išskiriamos organinės ir neorganinės kilmės molekulės, o kiekviena iš šių grupių turi fiksuotą elementų rinkinį.

Pagrindinės organinių medžiagų klasės yra baltymai, nukleorūgštys, riebalai ir angliavandeniai. Jie yra sukurti tik iš pagrindinių biogeninių elementų: molekulės skeletą visada sudaro anglis, o vandenilis, deguonis ir azotas yra radikalų dalis. Gyvūnuose dominuoja baltymai, o augaluose – polisacharidai.

Neorganinės medžiagos yra visos mineralinės druskos ir, žinoma, vanduo. Iš visų ląstelėje esančių neorganinių medžiagų daugiausia yra H 2 O, kuriame yra ištirpusios likusios medžiagos.

Visa tai, kas išdėstyta aukščiau, padės nustatyti, kurie cheminiai elementai yra ląstelės dalis, o jų funkcijos organizme jums nebebus paslaptis.

Gyvos ląstelės sudėtis apima tuos pačius cheminius elementus, kurie yra negyvosios gamtos dalis. Iš 104 elementų periodinė sistema D. I. Mendelejevas kamerose rasta 60.

Jie skirstomi į tris grupes:

1. pagrindiniai elementai yra deguonis, anglis, vandenilis ir azotas (98% ląstelės sudėties);
2. elementai, kurie sudaro dešimtąsias ir šimtąsias procentų dalis - kalis, fosforas, siera, magnis, geležis, chloras, kalcis, natris (iš viso 1,9%);
3. visi kiti elementai, esantys dar mažesniais kiekiais, yra mikroelementai.

Ląstelės molekulinė sudėtis yra sudėtinga ir nevienalytė. Atskiros jungtys- vanduo ir mineralinės druskos - taip pat yra negyvojoje gamtoje; kiti – organiniai junginiai: angliavandeniai, riebalai, baltymai, nukleino rūgštys ir kt. – būdingi tik gyviems organizmams.

NEORGANINĖS MEDŽIAGOS

Vanduo sudaro apie 80% ląstelės masės; jaunose greitai augančiose ląstelėse - iki 95%, senose - 60%.

Vandens vaidmuo ląstelėje yra didelis.

Tai pagrindinė terpė ir tirpiklis, dalyvauja daugumoje cheminės reakcijos, medžiagų judėjimas, termoreguliacija, ląstelių struktūrų formavimasis, lemia ląstelės tūrį ir elastingumą. Dauguma medžiagų patenka į organizmą ir iš jo išsiskiria vandeniniu tirpalu. Biologinis vaidmuo vandenį lemia struktūros specifiškumas: jo molekulių poliškumas ir galimybė sudaryti vandenilinius ryšius, dėl kurių susidaro kelių vandens molekulių kompleksai. Jei traukos energija tarp vandens molekulių yra mažesnė nei tarp vandens molekulių ir medžiagos, ji ištirpsta vandenyje. Tokios medžiagos vadinamos hidrofilinėmis (iš graikų kalbos „hydro“ – vanduo, „filė“ – aš myliu). Tai yra daug mineralinių druskų, baltymų, angliavandenių ir kt. Jei traukos energija tarp vandens molekulių yra didesnė už traukos energiją tarp vandens molekulių ir medžiagos, tokios medžiagos yra netirpios (arba šiek tiek tirpios), jos vadinamos hidrofobinėmis ( iš graikų kalbos „phobos“ – baimė) – riebalai, lipidai ir kt.

Mineralinės druskos ląstelės vandeniniuose tirpaluose disocijuoja į katijonus ir anijonus, užtikrindamos stabilų reikalingų cheminių elementų kiekį ir osmosinį slėgį. Iš katijonų svarbiausi yra K + , Na + , Ca 2+ , Mg + . Atskirų katijonų koncentracija ląstelėje ir tarpląstelinėje aplinkoje nėra vienoda. Gyvoje ląstelėje K koncentracija yra didelė, Na + maža, o kraujo plazmoje, atvirkščiai, yra didelė Na + ir maža K +. Taip yra dėl selektyvaus membranų pralaidumo. Jonų koncentracijos skirtumas ląstelėje ir aplinkoje užtikrina vandens tekėjimą iš aplinkos į ląstelę ir vandens įsisavinimą augalų šaknimis. Trūkumas atskiri elementai- Fe, P, Mg, Co, Zn - blokuoja nukleorūgščių, hemoglobino, baltymų ir kitų gyvybiškai svarbių medžiagų susidarymą ir sukelia sunkias ligas. Anijonai lemia ląstelės pH (neutralios ir silpnai šarminės) aplinkos pastovumą. Iš anijonų svarbiausi yra HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

ORGANINĖS MEDŽIAGOS

Organinės medžiagos komplekse sudaro apie 20-30% ląstelės sudėties.

Angliavandeniai- organiniai junginiai, susidedantys iš anglies, vandenilio ir deguonies. Jie skirstomi į paprastus – monosacharidus (iš graikų „monos“ – vienas) ir kompleksinius – polisacharidus (iš graikų „poly“ – daug).

Monosacharidai(juos bendroji formulė C n H 2n O n) – bespalvės, malonaus saldaus skonio medžiagos, gerai tirpios vandenyje. Jie skiriasi anglies atomų skaičiumi. Iš monosacharidų labiausiai paplitusios heksozės (turinčios 6 C atomus): gliukozė, fruktozė (randama vaisiuose, meduje, kraujyje) ir galaktozė (randama piene). Iš pentozių (turinčių 5 C atomus) labiausiai paplitusios yra ribozė ir dezoksiribozė, kurios yra nukleorūgščių ir ATP dalis.

Polisacharidai reiškia polimerus – junginius, kuriuose tas pats monomeras kartojasi daug kartų. Polisacharidų monomerai yra monosacharidai. Polisacharidai yra tirpūs vandenyje, daugelis jų turi saldų skonį. Iš jų patys paprasčiausi disacharidai, susidedantys iš dviejų monosacharidų. Pavyzdžiui, sacharozė sudaryta iš gliukozės ir fruktozės; pieno cukraus – iš gliukozės ir galaktozės. Didėjant monomerų skaičiui, polisacharidų tirpumas mažėja. Iš didelės molekulinės masės polisacharidų gyvūnuose dažniausiai yra glikogeno, o augaluose – krakmolo ir skaidulų (celiuliozės). Pastaroji susideda iš 150-200 gliukozės molekulių.

Angliavandeniai– pagrindinis visų ląstelių veiklos formų (judėjimo, biosintezės, sekrecijos ir kt.) energijos šaltinis. Suskaidžius į paprasčiausius produktus CO 2 ir H 2 O, 1 g angliavandenių išskiria 17,6 kJ energijos. Angliavandeniai atlieka pastato funkcija augaluose (jų lukštai pagaminti iš celiuliozės) ir rezervinių medžiagų vaidmuo (augaluose – krakmolas, gyvūnuose – glikogenas).

Lipidai- tai vandenyje netirpios į riebalus panašios medžiagos ir riebalai, sudaryti iš glicerolio ir didelės molekulinės masės riebalų rūgštys. Gyvūninių riebalų yra piene, mėsoje, poodiniame audinyje. At kambario temperatūra Tai kietosios medžiagos. Augaluose riebalų yra sėklose, vaisiuose ir kituose organuose. Kambario temperatūroje jie yra skysčiai. Į riebalus panašios medžiagos savo chemine struktūra panašios į riebalus. Daug jų yra kiaušinių trynyje, smegenų ląstelėse ir kituose audiniuose.

Lipidų vaidmenį lemia jų struktūrinė funkcija. Jie sudaro ląstelių membranas, kurios dėl savo hidrofobiškumo neleidžia ląstelės turiniui susimaišyti su aplinką. Lipidai atlieka energetinę funkciją. Suskaidžius į CO 2 ir H 2 O, 1 g riebalų išskiria 38,9 kJ energijos. Jie prastai praleidžia šilumą, kaupiasi poodiniame audinyje (ir kituose organuose bei audiniuose), atlieka apsauginę funkciją ir rezervinių medžiagų vaidmenį.

Voverės– specifiškiausias ir svarbiausias organizmui. Jie priklauso neperiodiniams polimerams. Skirtingai nuo kitų polimerų, jų molekulės susideda iš panašių, bet netapačių monomerų – 20 skirtingų aminorūgščių.

Kiekviena aminorūgštis turi savo pavadinimą, ypatingą struktūrą ir savybes. Jų bendrą formulę galima pavaizduoti taip

Aminorūgščių molekulė susideda iš specifinės dalies (radikalo R) ir dalies, kuri yra vienoda visoms aminorūgštims, įskaitant amino grupę (-NH2), turinčią bazinių savybių, ir karboksilo grupę (COOH) su rūgščių savybių. Rūgščių ir bazinių grupių buvimas vienoje molekulėje lemia didelį jų reaktyvumą. Per šias grupes aminorūgščių jungimasis vyksta formuojant polimerą – baltymą. Tokiu atveju vandens molekulė išsiskiria iš vienos aminorūgšties amino grupės, o kitos – karboksilo, o išlaisvinti elektronai sujungiami ir susidaro peptidinė jungtis. Todėl baltymai vadinami polipeptidais.

Baltymų molekulė yra kelių dešimčių ar šimtų aminorūgščių grandinė.

Baltymų molekulės yra didžiulės, todėl jos vadinamos makromolekulėmis. Baltymai, kaip ir aminorūgštys, yra labai reaktyvūs ir gali reaguoti su rūgštimis ir šarmais. Jie skiriasi sudėtimi, kiekiu ir aminorūgščių seka (tokių 20 aminorūgščių derinių skaičius yra beveik begalinis). Tai paaiškina baltymų įvairovę.

Baltymų molekulių struktūroje yra keturi organizavimo lygiai (59)

• Pirminė struktūra- aminorūgščių polipeptidinė grandinė, tam tikra seka susieta kovalentiniais (stipriais) peptidiniais ryšiais.
• antrinė struktūra- polipeptidinė grandinė, susukta į tankią spiralę. Jame tarp gretimų posūkių (ir kitų atomų) peptidinių ryšių atsiranda mažo stiprumo vandeniliniai ryšiai. Kartu jie sukuria gana tvirtą struktūrą.
• Tretinė struktūra yra keista, bet specifinė kiekvieno baltymo konfigūracija – rutuliukas. Jį laiko silpni hidrofobiniai ryšiai arba sanglaudos jėgos tarp nepolinių radikalų, kurių yra daugelyje aminorūgščių. Dėl savo daugialypiškumo jie užtikrina pakankamą baltymo makromolekulės stabilumą ir jos mobilumą. Tretinę baltymų struktūrą taip pat palaiko kovalentiniai S-S (es-es) ryšiai, atsirandantys tarp sieros turinčios aminorūgšties cisteino radikalų, kurie yra nutolę vienas nuo kito.
• Kvarterinė struktūra nebūdinga visiems baltymams. Tai atsiranda, kai kelios baltymų makromolekulės susijungia ir sudaro kompleksus. Pavyzdžiui, žmogaus kraujo hemoglobinas yra keturių šio baltymo makromolekulių kompleksas.

Šis baltymų molekulių struktūros sudėtingumas yra susijęs su įvairiomis funkcijomis, būdingomis šiems biopolimerams. Tačiau baltymų molekulių struktūra priklauso nuo aplinkos savybių.

Natūralios baltymo struktūros pažeidimas vadinamas denatūravimas. Tai gali atsirasti veikiant aukštai temperatūrai, cheminėms medžiagoms, spinduliavimo energijai ir kitiems veiksniams. Esant silpnam poveikiui, suyra tik ketvirtinė struktūra, su stipresne - tretinė, o po to antrinė, o baltymas lieka pirminės struktūros - polipeptidinės grandinės pavidalu.Šis procesas yra dalinai grįžtamas, o denatūruotas baltymas gali atkurti savo struktūrą.

Baltymų vaidmuo ląstelių gyvenime yra milžiniškas.

Voverės- Tai statybinė medžiaga organizmas. Jie dalyvauja ląstelės ir atskirų audinių (plaukų, kraujagyslių ir kt.) apvalkalo, organelių ir membranų konstrukcijoje. Daugelis baltymų ląstelėje veikia kaip katalizatoriai – fermentai, kurie pagreitina ląstelių reakcijas dešimtis, šimtus milijonų kartų. Yra žinoma apie tūkstantį fermentų. Be baltymų, jų sudėtyje yra metalų Mg, Fe, Mn, vitaminų ir kt.

Kiekvieną reakciją katalizuoja tam tikras fermentas. Tokiu atveju veikia ne visas fermentas, o tam tikra sritis – aktyvusis centras. Jis priglunda prie pagrindo kaip spynos raktas. Fermentai veikia tam tikroje temperatūroje ir pH. Specialūs susitraukiantys baltymai užtikrina ląstelių motorines funkcijas (žievelių, blakstienų judėjimą, raumenų susitraukimą ir kt.). Atskiri baltymai (kraujo hemoglobinas) atlieka transportavimo funkciją, tiekdami deguonį į visus kūno organus ir audinius. Specifiniai baltymai – antikūnai – atlieka apsauginę funkciją, neutralizuoja svetimas medžiagas. Kai kurie baltymai atlieka energetinę funkciją. Suskaidoma iki aminorūgščių, o vėliau iki dar daugiau paprastos medžiagos, 1 g baltymų išskiria 17,6 kJ energijos.

Nukleino rūgštys(iš lot. „branduolys“ – šerdis) pirmą kartą buvo aptikti šerdyje. Jie yra dviejų tipų - dezoksiribonukleino rūgštys(DNR) ir ribonukleino rūgštys(RNR). Jų biologinis vaidmuo yra didelis, jie lemia baltymų sintezę ir paveldimos informacijos perdavimą iš kartos į kartą.

DNR molekulė turi sudėtinga struktūra. Jį sudaro dvi spirale susuktos grandinės. Dvigubos spiralės plotis yra 2 nm 1, ilgis - kelios dešimtys ir net šimtai mikromikronų (šimtus ar tūkstančius kartų didesnė už didžiausią baltymo molekulę). DNR yra polimeras, kurio monomerai yra nukleotidai – junginiai, susidedantys iš fosforo rūgšties molekulės, angliavandenių – dezoksiribozės ir azoto bazės. Jų bendra formulė yra tokia:

Fosforo rūgštis ir angliavandeniai yra vienodi visiems nukleotidams, yra keturių tipų azoto bazės: adeninas, guaninas, citozinas ir timinas. Jie nustato atitinkamų nukleotidų pavadinimus:

• adenilas (A),
• guanilas (G),
• citozilas (C),
• timidilas (T).

Kiekviena DNR grandinė yra polinukleotidas, susidedantis iš kelių dešimčių tūkstančių nukleotidų. Jame kaimyniniai nukleotidai yra sujungti stipriu kovalentiniu ryšiu tarp fosforo rūgšties ir dezoksiribozės.

At milžiniško dydžio DNR molekulių, jose esančių keturių nukleotidų derinys gali būti be galo didelis.

Formuojantis DNR dvigubai spiralei, vienos grandinės azotinės bazės išsidėsto griežtai nustatyta tvarka prieš kitos azotines bazes. Tuo pačiu metu T visada pasirodo prieš A, o tik C prieš G. Tai paaiškinama tuo, kad A ir T, taip pat G ir C, griežtai atitinka vienas kitą, tarsi dvi pusės. dužęs stiklas, ir yra vienas kitą papildantys arba vienas kitą papildantis(iš graikų kalbos „papildyti“ – papildymas) vienas kitam. Jei vienos DNR grandinės nukleotidų seka yra žinoma, tai kitos grandinės nukleotidus galima nustatyti komplementarumo principu (žr. priedo 1 užduotį). Papildomi nukleotidai yra sujungti vandeniliniais ryšiais.

Tarp A ir T yra du ryšiai, tarp G ir C - trys.

DNR molekulės dubliavimasis yra jos išskirtinė savybė, užtikrinanti paveldimos informacijos perdavimą iš motininės ląstelės į dukterines ląsteles. DNR dubliavimosi procesas vadinamas DNR replikacija. Tai atliekama taip. Prieš pat ląstelių dalijimąsi, DNR molekulė išsivynioja ir jos dviguba grandinė, veikiama fermento, iš vieno galo suskaidoma į dvi nepriklausomas grandines. Ant kiekvienos ląstelės laisvųjų nukleotidų pusės pagal komplementarumo principą yra pastatyta antroji grandinė. Dėl to vietoj vienos DNR molekulės atsiranda dvi visiškai identiškos molekulės.

RNR- polimeras, panašus į vieną DNR grandinę, bet daug mažesnis. RNR monomerai yra nukleotidai, susidedantys iš fosforo rūgšties, angliavandenių (ribozės) ir azoto bazės. Trys azotinės RNR bazės – adeninas, guaninas ir citozinas – atitinka DNR, o ketvirtoji – kitokia. Vietoj timino RNR yra uracilo. RNR polimeras susidaro per kovalentiniai ryšiai tarp ribozės ir gretimų nukleotidų fosforo rūgšties. Yra žinomi trys RNR tipai: pasiuntinio RNR(i-RNR) perduoda informaciją apie baltymo struktūrą iš DNR molekulės; pernešti RNR(t-RNR) perneša aminorūgštis į baltymų sintezės vietą; ribosomų RNR (rRNR) randama ribosomose ir dalyvauja baltymų sintezėje.

ATP- Adenozino trifosforo rūgštis yra svarbus organinis junginys. Struktūriškai tai yra nukleotidas. Jį sudaro azoto bazės adeninas, angliavandeniai - ribozė ir trys fosforo rūgšties molekulės. ATP yra nestabili struktūra, veikiant fermentui, ryšys tarp "P" ir "O" nutrūksta, fosforo rūgšties molekulė atsiskiria ir ATP pereina į

Augalų ir gyvūnų ląstelių cheminė sudėtis yra labai panaši, o tai rodo jų kilmės vienovę. Ląstelėse rasta daugiau nei 80 cheminių elementų.

Ląstelėje esantys cheminiai elementai skirstomi į 3 didelės grupės: makroelementų, mezoelementai, mikroelementai.

Makroelementai yra anglis, deguonis, vandenilis ir azotas. Mezoelementai yra siera, fosforas, kalis, kalcis, geležis. Mikroelementai – cinkas, jodas, varis, manganas ir kt.

Biologiškai svarbūs ląstelės cheminiai elementai:

Azotas - struktūrinis baltymų ir NA komponentas.

Vandenilis- yra vandens ir visų biologinių junginių dalis.

Magnis- aktyvina daugelio fermentų darbą; struktūrinis chlorofilo komponentas.

Kalcis– pagrindinė kaulų ir dantų sudedamoji dalis.

Geležis- patenka į hemoglobiną.

Jodas- skydliaukės hormono dalis.

Ląstelės medžiagos skirstomos į organines(baltymai, nukleino rūgštys, lipidai, angliavandeniai, ATP) ir neorganinis(vanduo ir mineralinės druskos).

Vanduo sudaro iki 80% ląstelės masės, vaidina svarbus vaidmuo:

vanduo ląstelėje yra tirpiklis

· perneša maistines medžiagas;

vanduo pašalinamas iš organizmo kenksmingų medžiagų;

didelė vandens šiluminė talpa;

Vandens išgarinimas padeda atvėsti gyvūnams ir augalams.

Suteikia ląstelei elastingumo.

Mineralai:

dalyvauti palaikant homeostazę reguliuojant vandens patekimą į ląstelę;

Kalis ir natris užtikrina medžiagų pernešimą per membraną ir yra susiję su nervinio impulso atsiradimu ir laidumu.

Mineralinės druskos, pirmiausia kalcio fosfatai ir karbonatai, suteikia kauliniam audiniui kietumo.

Išspręskite žmogaus kraujo genetikos problemą

Baltymai, jų vaidmuo organizme

Baltymas- visose ląstelėse esančios organinės medžiagos, susidedančios iš monomerų.

Baltymas- didelės molekulinės masės neperiodinis polimeras.

Monomeras yra aminorūgštis (20).

Aminorūgštyse yra amino grupė, karboksilo grupė ir radikalas. Aminorūgštys yra tarpusavyje sujungtos, kad sudarytų peptidinę jungtį. Baltymai yra itin įvairūs, pavyzdžiui, žmogaus organizme jų yra per 10 mln.

Baltymų įvairovė priklauso nuo:

1. skirtinga AK seka

2. pagal dydį

3. iš kompozicijos

Baltymų struktūros

Pirminė baltymo struktūra - aminorūgščių seka, sujungta peptidiniu ryšiu (linijinė struktūra).

Antrinė baltymo struktūra - spiralinė struktūra.

Tretinė baltymo struktūra- rutuliukas (glomerulų struktūra).

Ketvirtinė baltymų struktūra- susideda iš kelių rutuliukų. Būdingas hemoglobinui ir chlorofilui.

Baltymų savybės

1. Komplementarumas: baltymo gebėjimas savo forma prisitaikyti prie kitos medžiagos, pavyzdžiui, spynos rakto.

2. Denatūravimas: natūralios baltymo struktūros pažeidimas (temperatūra, rūgštingumas, druskingumas, kitų medžiagų pridėjimas ir kt.). Denatūravimo pavyzdžiai: baltymų savybių pokyčiai verdant kiaušinius, baltymų pernešimas iš skysta būsenaį kietą.

3. Renatūracija – baltymo struktūros atstatymas, jei pirminė struktūra nebuvo sutrikusi.

Baltymų funkcijos

1. Pastatas: visų ląstelių membranų susidarymas

2. Katalizatorius: baltymai yra katalizatoriai; pagreitinti chemines reakcijas

3. Variklis: aktinas ir miozinas yra raumenų skaidulų dalis.

4. Transportas: medžiagų pernešimas į įvairius kūno audinius ir organus (hemoglobinas yra baltymas, kuris yra raudonųjų kraujo kūnelių dalis)

5. Apsauginiai: antikūnai, fibrinogenas, trombinas – baltymai, dalyvaujantys imuniteto ir kraujo krešėjimo kūrime;

6. Energija: dalyvaukite plastikinėse mainų reakcijose, kad sukurtumėte naujus baltymus.

7. Reguliavimo: hormono insulino vaidmuo reguliuojant cukraus kiekį kraujyje.

8. Sandėliavimas: baltymų kaupimas organizme kaip atsarginis maistinių medžiagų, pavyzdžiui, kiaušiniuose, piene, augalų sėklose.

Ląstelė yra ne tik visų gyvų dalykų struktūrinis vienetas, savotiška gyvybės plyta, bet ir nedidelė biocheminė gamykla, kurioje kas sekundės dalį vyksta įvairios transformacijos ir reakcijos. Taip formuojasi gyvybei ir augimui reikalingi organizmai. konstrukciniai komponentai: mineralinės ląstelės, vanduo ir organiniai junginiai. Todėl labai svarbu žinoti, kas bus, jei vieno iš jų nepakaks. Kokį vaidmenį šių mažų, plika akimi nematomų gyvų sistemų struktūrinių dalelių gyvenime vaidina įvairūs junginiai? Pabandykime suprasti šią problemą.

Ląstelių medžiagų klasifikacija

Visi junginiai, kurie sudaro ląstelės masę, sudaro jos struktūrines dalis ir yra atsakingi už jos vystymąsi, mitybą, kvėpavimą, plastiką ir normalų vystymąsi, gali būti suskirstyti į tris dideles grupes. Tai yra tokios kategorijos kaip:

• ekologiškas;
• ląstelės (mineralinės druskos);
• vandens.

Dažnai pastarasis yra vadinamas antrąja neorganinių komponentų grupe. Be šių kategorijų, galite priskirti tas, kurias sudaro jų derinys. Tai yra metalai, sudarantys molekulę. organiniai junginiai(pavyzdžiui, hemoglobino molekulė, kurioje yra geležies jonų, yra baltymo prigimtis).

Ląstelių mineralai

Jei mes kalbame konkrečiai apie mineralinius ar neorganinius junginius, sudarančius kiekvieną gyvą organizmą, jie taip pat nėra vienodi tiek savo prigimtimi, tiek kiekybiniu turiniu. Todėl jie turi savo klasifikaciją.

Visus neorganinius junginius galima suskirstyti į tris grupes.

1. Makroelementai. Tie, kurių kiekis ląstelės viduje yra didesnis nei 0,02% visos neorganinių medžiagų masės. Pavyzdžiai: anglis, deguonis, vandenilis, azotas, magnis, kalcis, kalis, chloras, siera, fosforas, natris.
2. Mikroelementų – mažiau nei 0,02 proc. Tai yra: cinkas, varis, chromas, selenas, kobaltas, manganas, fluoras, nikelis, vanadis, jodas, germanis.
3. Ultramikroelementai - jų kiekis yra mažesnis nei 0,0000001%. Pavyzdžiai: auksas, cezis, platina, sidabras, gyvsidabris ir kai kurie kiti.

Taip pat galite pabrėžti keletą organogeninių elementų, tai yra, jie sudaro organinių junginių, iš kurių yra pastatytas gyvo organizmo kūnas, pagrindą. Tai yra tokie elementai kaip:

• vandenilis;
• azotas;
• anglis;
• deguonies.

Jie sudaro baltymų (gyvybės pagrindo), angliavandenių, lipidų ir kitų medžiagų molekules. Tačiau mineralai yra atsakingi ir už normalią organizmo veiklą. Ląstelės cheminė sudėtis apskaičiuojama dešimtimis elementų iš periodinės lentelės, kurie yra sėkmingo gyvenimo raktas. Tik apie 12 iš visų atomų iš viso nevaidina vaidmens arba jis yra nereikšmingas ir netirtas.

Ypatingai svarbios yra kai kurios druskos, kurių kasdien būtina su maistu gauti pakankamais kiekiais, kad nesivystytų įvairios ligos. Augalams tai yra, pavyzdžiui, natris. Žmonėms ir gyvūnams tai kalcio druskos, druskos kaip natrio ir chloro šaltinis ir kt.

Vanduo

Ląstelės mineralai susijungia su vandeniu bendra grupė todėl jo reikšmės negalima ignoruoti. Kokį vaidmenį ji atlieka gyvų būtybių organizme? Didelis. Straipsnio pradžioje ląstelę palyginome su biochemine gamykla. Taigi visos kas sekundę vykstančios medžiagų transformacijos atliekamos būtent vandens aplinkoje. Tai universalus tirpiklis ir terpė cheminėms sąveikoms, sintezei ir skilimo procesams.

Be to, vanduo yra vidinės aplinkos dalis:

• citoplazma;
• ląstelių sultys augaluose;
• gyvūnų ir žmonių kraujas;
• šlapimas;
• kitų biologinių skysčių seilių.

Dehidratacija reiškia visų be išimties organizmų mirtį. Vanduo yra gyva aplinka labai įvairiai florai ir faunai. Todėl šios neorganinės medžiagos svarbą sunku pervertinti, ji tikrai be galo didelė.

Makroelementai ir jų reikšmė

Mineralinės ląstelės medžiagos turi didelę reikšmę normaliam jos darbui. Visų pirma, tai taikoma makroelementams. Kiekvieno iš jų vaidmuo buvo išsamiai ištirtas ir jau seniai nustatytas. Jau išvardinome, kurie atomai sudaro makroelementų grupę, todėl nesikartosime. Trumpai apibūdinkime pagrindinių vaidmenis.

1. Kalcis. Jo druskos būtinos organizmo aprūpinimui Ca 2+ jonais. Patys jonai dalyvauja kraujo sustojimo ir krešėjimo procesuose, užtikrina ląstelių egzocitozę, taip pat raumenų susitraukimus, įskaitant širdies susitraukimus. Netirpios druskos yra stiprių gyvūnų ir žmonių kaulų ir dantų pagrindas.
2. Kalis ir natris. Palaikykite ląstelės būklę, formuokite širdies natrio-kalio siurblį.
3. Chloras – dalyvauja užtikrinant ląstelės elektroneutralumą.
4. Fosforas, siera, azotas yra sudedamosios dalys daug organinių junginių, taip pat dalyvauja raumenų darbe, kaulų kompozicijoje.

Žinoma, jei išsamiau apsvarstysime kiekvieną elementą, galima daug pasakyti apie jo perteklių organizme ir apie jo trūkumą. Juk abu yra žalingi ir sukelia įvairių rūšių ligas.

mikroelementų

Vaidmuo mineralai ląstelėje, kuri priklauso mikroelementų grupei, taip pat yra didelė. Nepaisant to, kad jų kiekis ląstelėje yra labai mažas, be jų ji negalės normaliai funkcionuoti ilgą laiką. Svarbiausi iš visų pirmiau minėtų šios kategorijos atomų yra tokie:

• cinko;
• varis;
• selenas;
• fluoras;
• kobalto.

Normalus jodo kiekis yra būtinas skydliaukės funkcijai palaikyti ir hormonų gamybai. Fluoras organizmui reikalingas dantų emaliui stiprinti, o augalams – elastingumui ir sodriai lapų spalvai palaikyti.

Cinkas ir varis yra elementai, sudarantys daug fermentų ir vitaminų. Jie yra svarbūs sintezės ir plastinių mainų procesų dalyviai.

Selenas yra aktyvus reguliavimo procesų dalyvis, reikalingas darbui endokrininė sistema elementas. Kita vertus, kobaltas turi kitą pavadinimą – vitaminas B 12, o visi šios grupės junginiai itin svarbūs imuninei sistemai.

Todėl mineralinių medžiagų, kurias formuoja mikroelementai, funkcijos ląstelėje yra ne mažesnės nei tų, kurias atlieka makrostruktūros. Todėl svarbu jų abiejų vartoti pakankamais kiekiais.

Ultramikroelementai

Ląstelės mineralinės medžiagos, kurias sudaro ultramikroelementai, nevaidina tokio reikšmingo vaidmens, kaip minėta aukščiau. Tačiau ilgalaikis jų trūkumas gali sukelti labai nemalonių, o kartais ir labai pavojingų sveikatai pasekmių.

Pavyzdžiui, šiai grupei priskiriamas ir selenas. Ilgalaikis jo trūkumas provokuoja vystymąsi vėžiniai navikai. Todėl jis laikomas nepakeičiamu. Tačiau auksas ir sidabras yra metalai, kurie neigiamai veikia bakterijas, jas naikina. Todėl ląstelės viduje atlieka baktericidinį vaidmenį.

Tačiau apskritai reikia pasakyti, kad ultramikroelementų funkcijos mokslininkų dar nėra iki galo atskleistos, o jų reikšmė lieka neaiški.

Metalai ir organinės medžiagos

Daugelis metalų yra organinių molekulių dalis. Pavyzdžiui, magnis yra chlorofilo kofermentas, būtinas augalų fotosintezei. Geležis yra hemoglobino molekulės dalis, be kurios neįmanoma kvėpuoti. Varis, cinkas, manganas ir kiti yra fermentų, vitaminų ir hormonų molekulių dalys.

Akivaizdu, kad visi šie junginiai yra svarbūs organizmui. Neįmanoma jų visiškai priskirti mineraliniams, bet vis tiek iš dalies seka.

Mineralinės ląstelės medžiagos ir jų reikšmė: 5 klasė, lentelė

Apibendrindami tai, ką pasakėme straipsnio metu, sudarysime bendrą lentelę, kurioje atspindėsime, kas yra mineraliniai junginiai ir kodėl jie reikalingi. Ją galite naudoti aiškindami šią temą moksleiviams, pavyzdžiui, penktoje klasėje.

Taigi, apie ląstelės mineralines medžiagas ir jų reikšmę moksleiviai sužinos pagrindinio ugdymo etapo metu.

Mineralinių junginių trūkumo pasekmės

Kai sakome, kad mineralų vaidmuo ląstelėje yra svarbus, turime pateikti pavyzdžių, įrodančių šį faktą.

Mes išvardijame kai kurias ligas, kurios išsivysto, kai trūksta arba per daug junginių, nurodytų straipsnio eigoje.

1. Hipertenzija.
2. Išemija, širdies nepakankamumas.
3. Struma ir kitos skydliaukės ligos (Basedow liga ir kt.).
4. Anemija.
5. Neteisingas augimas ir vystymasis.
6. Vėžio navikai.
7. Fluorozė ir kariesas.
8. Kraujo ligos.
9. Raumenų ir nervų sistemos sutrikimas.
10. Virškinimo sutrikimai.

Žinoma, tai toli gražu nėra visas sąrašas. Todėl būtina atidžiai stebėti, kad dienos racionas būtų teisingas ir subalansuotas.

Neorganinės medžiagos, sudarančios ląstelę

Pamokos tikslas: tyrinėti cheminė sudėtis ląstelės, atskleidžia neorganinių medžiagų vaidmenį.

Pamokos tikslai:

edukacinis: parodyti gyvus organizmus sudarančių cheminių elementų ir junginių įvairovę, reikšmę gyvybės procese;

kuriant: tęsti įgūdžių ir gebėjimų formavimąsi savarankiškas darbas su vadovėliu, gebėjimas pabrėžti pagrindinį dalyką, suformuluoti išvadas;

edukacinis: ugdyti atsakingą požiūrį į pavestų užduočių įgyvendinimą.

Įranga: multimedijos projektorius, pristatymas, dalomoji medžiaga.

Pamokos planas

I. Organizacinis momentas.

Sveikinimai; - publikos paruošimas darbui; - studentų prieinamumas.

II. Edukacinės veiklos motyvavimas.

– Čia yra žodžių rinkinys: varis, baltymai, geležis, angliavandeniai, riebalai, vitaminai, magnis, auksas, siera, kalcis, fosforas.

Į kokias dvi grupes galima suskirstyti šiuos žodžius? Paaiškinkite atsakymą. (organinis ir neorganinis; cheminių medžiagų ir chemikalai).

– Kas iš jūsų gali įvardinti tam tikrų medžiagų, elementų vaidmenį gyvų organizmų gyvenime?

- Remdamiesi temos pavadinimu, nustatykite mūsų pamokos tikslą ir uždavinius.

III. Naujos medžiagos pristatymas.

Pristatymas. Pristatymas apima iš karto 3 pamokas šia tema. Pradedame dirbti su rakto antrąja skaidre: sekite hipersaitą, kad patektumėte į norimą pamoką.

3 skaidrė: pokalbis pagal schemą „Cheminių elementų kiekis žmogaus organizme“.

– Ląstelėje yra apie 80 skirtingų cheminių elementų, kurie randami negyvosios gamtos objektuose. Ką tai gali pasakyti? (apie gyvosios ir negyvosios gamtos bendrumą). 27 elementai atlieka tam tikras funkcijas, likusieji patenka į organizmą su maistu, vandeniu, oru.

– Kokie cheminiai elementai ir kiek jų yra žmogaus organizme?

– Visi cheminiai junginiai, esantys gyvuose organizmuose, skirstomi į grupes.

- Naudodamiesi lentele nubraižykite schemą „Pagrindinės cheminių elementų grupės gamtoje“ (žr. lentelę „Elementai, sudarantys gyvų organizmų ląsteles“, žr. 1 lentelė ). Tai yra deguonis, vandenilis, anglis, azotas, siera ir fosforas būtini komponentai biologinių polimerų (baltymų, nukleorūgščių) molekulių, jos dažnai vadinamos bioelementais.

Schema

5 skaidrė: Pradėkite pildyti lentelę – nuorodų santrauką savo sąsiuvinyje (ši lentelė bus papildyta kitose pamokose, žr. 2 lentelę ).

- Iš visų cheminiai junginiai Vanduo, kurio yra gyvuose organizmuose, sudaro 75–85% kūno svorio.

Kam reikalingas toks vandens kiekis? Kokia vandens funkcija gyvame organizme?

– Jau žinote, kad struktūra ir funkcijos yra tarpusavyje susijusios. Pažvelkime atidžiau į vandens molekulės struktūrą, kad išsiaiškintume, kodėl vanduo turi tokias savybes. Aiškinimo metu savo sąsiuvinyje užpildote patvirtinamuosius užrašus (žr. 5 skaidrę).

6–7 skaidrės parodyti vandens molekulės struktūrines ypatybes, jos savybes.

- Iš neorganinių junginių, sudarančių organizmus, didžiausia vertė turi mineralinių rūgščių druskas ir atitinkamus katijonus bei anijonus. Nors žmonių ir gyvūnų mineralų poreikis išreiškiamas dešimtimis ir net tūkstantosiomis gramų dalimis, tačiau maiste nėra jokios biologinės medžiagos. svarbius elementus veda prie rimtos ligos.

- Pildyti lentelės stulpelį „Mineralinės druskos“, naudodamiesi vadovėlio medžiaga p.104 - 107. ( 8 skaidrė, spustelėkite hipersaitą, kad patikrintumėte atliktą darbą).

- Pateikite pavyzdžių, įrodančių mineralinių druskų vaidmenį gyvų organizmų gyvenime.

IV. Naujos medžiagos tvirtinimas:

keli mokiniai (kiek kompiuterių klasėje) atlieka interaktyvų testą 1 „Ląstelės neorganinės medžiagos“;

likusieji atlieka mąstymo ir gebėjimo daryti išvadas lavinimo užduotys(Dalomoji medžiaga) :

Tarp pirmųjų dviejų terminų yra tam tikras ryšys. Tarp ketvirtosios ir vienos iš toliau pateiktų sąvokų yra tas pats ryšys. Rask tai:

1. Jodas: skydliaukė = fluoras: _______________________

a) kasa b) dantų emalis in) nukleino rūgštis d) antinksčiai

2. Geležis: hemoglobinas = __________: chlorofilas:

a) kobaltas b) varis c) jodas d) magnio

3. Atlikite skaitmeninis diktantas „Molekulės“. 1. Vandeniliniai ryšiai yra silpniausi molekulės ryšiai (1). 2. Struktūra ir sudėtis yra viena ir ta pati (0). 3. Kompozicija visada lemia struktūrą (0). 4. Molekulės sudėtis ir struktūra lemia jos savybes (1). 5. Vandens molekulių poliškumas paaiškina jų gebėjimą lėtai įkaisti ir atvėsti (0). 6. Vandens molekulėje esantis deguonies atomas turi teigiamą krūvį. (0)

V. Pamokos santrauka.

Ar pasiekėte pamokos tikslus ir uždavinius? Ką naujo atradote šioje pamokoje?

Literatūra:

Biologija. 9 klasė: pamokų planai pagal S.G.Mamontovo, V.B.Zacharovo, N.I.Soninos vadovėlį / red. - komp. M.M.Gumeniukas. Volgogradas: Mokytojas, 2006 m.

Lerner G.I. Bendroji biologija. Pamokų testai ir užduotys. 10 - 11 klasė. / - M .: Akvariumas, 1998 m.

Mamontovas S.G., Zacharovas V.B., Soninas N.I. Biologija. Bendrieji modeliai. 9 klasė: proc. bendrajam lavinimui vadovėlis įstaigose. – M.: Bustardas, 2000 m.

CD Skaitmeninių edukacinių išteklių rinkinys vadovėliui Teremov A.V., Petrosova R.A., Nikishov A.I. Biologija. Bendrieji gyvenimo modeliai: 9 ląstelės. humanitas red. VLADOS centras, 2003. Physicon LLC, 2007 m.