ทุกวันนี้ มีการค้นพบและแยกออกมามากมายในรูปแบบที่บริสุทธิ์ องค์ประกอบทางเคมีตารางธาตุและหนึ่งในห้านั้นพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด พวกเขาเช่นเดียวกับอิฐเป็นส่วนประกอบหลักของสารอินทรีย์และ สารอนินทรีย์.

องค์ประกอบทางเคมีใดที่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ตามชีววิทยาของสารที่สามารถตัดสินการปรากฏตัวของพวกมันในร่างกาย - เราจะพิจารณาทั้งหมดนี้ในบทความต่อไป

ความคงตัวขององค์ประกอบทางเคมีคืออะไร

เพื่อรักษาเสถียรภาพในร่างกาย แต่ละเซลล์ต้องรักษาความเข้มข้นของส่วนประกอบแต่ละส่วนให้อยู่ในระดับคงที่ ระดับนี้พิจารณาจากชนิดพันธุ์ ที่อยู่อาศัย ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม

เพื่อตอบคำถามว่าองค์ประกอบทางเคมีใดที่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ จำเป็นต้องเข้าใจให้ชัดเจนว่าสารใดๆ มีส่วนประกอบใดๆ ของตารางธาตุ

บางครั้ง ในคำถามประมาณหนึ่งในร้อยและหนึ่งในพันของเปอร์เซ็นต์ของเนื้อหาขององค์ประกอบบางอย่างในเซลล์ แต่ในขณะเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงในหมายเลขที่มีชื่ออย่างน้อยหนึ่งในพันก็สามารถดำเนินการได้แล้ว ผลกระทบร้ายแรงสำหรับร่างกาย

จากองค์ประกอบทางเคมี 118 ชนิดในเซลล์ของมนุษย์ ควรมีอย่างน้อย 24 ชนิด ไม่มีส่วนประกอบดังกล่าวที่จะพบในสิ่งมีชีวิต แต่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของวัตถุธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต ข้อเท็จจริงนี้ยืนยันความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งไม่มีชีวิตในระบบนิเวศ

บทบาทขององค์ประกอบต่างๆ ที่ประกอบเป็นเซลล์

แล้วองค์ประกอบทางเคมีที่ประกอบเป็นเซลล์คืออะไร? ควรสังเกตบทบาทของพวกเขาในชีวิตของสิ่งมีชีวิตโดยตรงขึ้นอยู่กับความถี่ของการเกิดขึ้นและความเข้มข้นของพวกมันในไซโตพลาสซึม อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่า เนื้อหาที่แตกต่างกันธาตุในเซลล์มีความสำคัญเท่ากัน การขาดสิ่งเหล่านี้สามารถนำไปสู่ผลเสียต่อร่างกาย การปิดปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่สำคัญที่สุดจากการเผาผลาญ

การระบุองค์ประกอบทางเคมีที่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์มนุษย์ เราต้องพูดถึงสามประเภทหลัก ซึ่งเราจะพิจารณาด้านล่าง:

องค์ประกอบทางชีวภาพหลักของเซลล์

ไม่น่าแปลกใจที่องค์ประกอบ O, C, H, N เป็นสารชีวภาพเนื่องจากก่อให้เกิดสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์จำนวนมาก เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต หรือกรดนิวคลีอิก โดยปราศจากส่วนประกอบที่จำเป็นเหล่านี้สำหรับร่างกาย

หน้าที่ขององค์ประกอบเหล่านี้กำหนดเนื้อหาสูงในร่างกาย รวมกันคิดเป็น 98% ของน้ำหนักตัวแห้งทั้งหมด กิจกรรมของเอนไซม์เหล่านี้สามารถแสดงออกได้อย่างไร?

1. ออกซิเจน. ปริมาณในเซลล์ประมาณ 62% ของมวลแห้งทั้งหมด หน้าที่: การสร้างสารอินทรีย์และอนินทรีย์, การมีส่วนร่วมในระบบทางเดินหายใจ;
2. คาร์บอน. เนื้อหาถึง 20% ฟังก์ชั่นหลัก: รวมอยู่ในทั้งหมด;
3. ไฮโดรเจน. ความเข้มข้นของมันมีค่า 10% นอกเหนือจากการเป็นส่วนประกอบของอินทรียวัตถุและน้ำแล้ว องค์ประกอบนี้ยังมีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลงพลังงาน
4. ไนโตรเจน จำนวนเงินไม่เกิน 3-5% บทบาทหลักคือการก่อตัวของกรดอะมิโน, กรดนิวคลีอิก, เอทีพี, วิตามินหลายชนิด, เฮโมโกลบิน, ฮีโมไซยานิน, คลอโรฟิลล์

เหล่านี้เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่ประกอบขึ้นเป็นเซลล์และก่อให้เกิดสารส่วนใหญ่ที่จำเป็นสำหรับชีวิตปกติ

ความสำคัญของธาตุอาหารหลัก

ธาตุอาหารหลักยังช่วยในการแนะนำองค์ประกอบทางเคมีที่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ จากหลักสูตรชีววิทยา เป็นที่แน่ชัดว่า 2% ของมวลแห้งประกอบด้วยส่วนประกอบอื่นๆ ของตารางธาตุ นอกเหนือจากหลักสูตรหลักแล้ว และธาตุอาหารหลักรวมถึงผู้ที่มีเนื้อหาไม่ต่ำกว่า 0.01% หน้าที่หลักของพวกเขาจะถูกนำเสนอในรูปแบบของตาราง

แคลเซียม (Ca)		รับผิดชอบในการหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อเป็นส่วนหนึ่งของเพคตินกระดูกและฟัน ช่วยเพิ่มการแข็งตัวของเลือด
ฟอสฟอรัส (P)		เป็นส่วนหนึ่งของแหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุด - ATP
		มีส่วนร่วมในการก่อตัวของสะพานไดซัลไฟด์ในระหว่างการพับโปรตีนเป็นโครงสร้างระดับอุดมศึกษา รวมอยู่ในองค์ประกอบของ cysteine ​​​​และ methionine วิตามินบางชนิด
		โพแทสเซียมไอออนมีส่วนเกี่ยวข้องกับเซลล์และยังส่งผลต่อศักยภาพของเมมเบรน
		ประจุลบที่สำคัญในร่างกาย
โซเดียม (นา)		แอนะล็อกของโพแทสเซียมที่เกี่ยวข้องในกระบวนการเดียวกัน
แมกนีเซียม (มก.)		แมกนีเซียมไอออนเป็นตัวควบคุมกระบวนการ ในใจกลางของโมเลกุลคลอโรฟิลล์ก็มีอะตอมของแมกนีเซียมด้วย
		มีส่วนร่วมในการขนส่งอิเล็กตรอนผ่านการหายใจและการสังเคราะห์ด้วยแสง ฯลฯ เป็นการเชื่อมโยงโครงสร้างของ myoglobin, เฮโมโกลบินและเอนไซม์จำนวนมาก

เราหวังว่าจากข้างต้นจะเป็นเรื่องง่ายที่จะระบุว่าองค์ประกอบทางเคมีใดเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์และเป็นองค์ประกอบมหภาค

ธาตุ

นอกจากนี้ยังมีส่วนประกอบของเซลล์โดยที่ร่างกายไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ แต่เนื้อหาจะน้อยกว่า 0.01% เสมอ มาดูกันว่าองค์ประกอบทางเคมีใดที่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์และอยู่ในกลุ่มขององค์ประกอบขนาดเล็ก

		เป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ของ DNA และ RNA polymerase รวมถึงฮอร์โมนหลายชนิด (เช่น อินซูลิน)
		มีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์แสง การสังเคราะห์ฮีโมไซยานิน และเอนไซม์บางชนิด
		เป็นส่วนประกอบโครงสร้างของฮอร์โมน T3 และ T4 ของต่อมไทรอยด์
แมงกานีส (Mn)	น้อยกว่า 0.001	รวมอยู่ในเอ็นไซม์กระดูก มีส่วนร่วมในการตรึงไนโตรเจนในแบคทีเรีย
	น้อยกว่า 0.001	ส่งผลต่อกระบวนการเจริญเติบโตของพืช
		เป็นส่วนหนึ่งของกระดูกและเคลือบฟัน

สารอินทรีย์และอนินทรีย์

นอกจากนี้ องค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ ที่รวมอยู่ในองค์ประกอบของเซลล์คืออะไร? คำตอบสามารถพบได้โดยการศึกษาโครงสร้างของสารส่วนใหญ่ในร่างกาย ในหมู่พวกเขาโมเลกุลของแหล่งกำเนิดอินทรีย์และอนินทรีย์มีความโดดเด่นและแต่ละกลุ่มเหล่านี้มีองค์ประกอบคงที่ในองค์ประกอบ

สารอินทรีย์ประเภทหลักได้แก่ โปรตีน กรดนิวคลีอิก ไขมัน และคาร์โบไฮเดรต พวกมันถูกสร้างขึ้นจากองค์ประกอบทางชีวภาพหลักทั้งหมด: โครงกระดูกของโมเลกุลนั้นเกิดจากคาร์บอนเสมอ และไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจนเป็นส่วนหนึ่งของอนุมูล ในสัตว์ โปรตีนเป็นประเภทหลัก และในพืช โพลีแซ็กคาไรด์

สารอนินทรีย์ล้วนเป็นเกลือแร่และแน่นอนว่าเป็นน้ำ ในบรรดาสารอนินทรีย์ทั้งหมดในเซลล์ ส่วนใหญ่คือ H 2 O ซึ่งสารที่เหลือจะละลาย

จากทั้งหมดที่กล่าวมาจะช่วยให้คุณทราบได้ว่าองค์ประกอบทางเคมีใดที่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ และหน้าที่ของพวกมันในร่างกายจะไม่เป็นปริศนาสำหรับคุณอีกต่อไป

องค์ประกอบของเซลล์ที่มีชีวิตรวมถึงองค์ประกอบทางเคมีเดียวกันซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต จาก 104 องค์ประกอบ ระบบเป็นระยะ D.I. Mendeleev ในเซลล์พบ 60.

พวกเขาแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

1. องค์ประกอบหลัก ได้แก่ ออกซิเจน คาร์บอน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน (98% ขององค์ประกอบเซลล์)
2. องค์ประกอบที่ประกอบเป็นสิบและหนึ่งในร้อยของเปอร์เซ็นต์ - โพแทสเซียม, ฟอสฟอรัส, กำมะถัน, แมกนีเซียม, เหล็ก, คลอรีน, แคลเซียม, โซเดียม (ทั้งหมด 1.9%);
3. องค์ประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดที่มีอยู่ในปริมาณที่น้อยกว่านั้นเป็นธาตุ

องค์ประกอบโมเลกุลของเซลล์มีความซับซ้อนและต่างกัน แยกการเชื่อมต่อ- น้ำและเกลือแร่ - พบได้ในธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต อื่นๆ - สารประกอบอินทรีย์: คาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีน กรดนิวคลีอิก ฯลฯ - เป็นลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น

สารอนินทรีย์

น้ำเป็นส่วนประกอบประมาณ 80% ของมวลเซลล์ ในเซลล์อายุน้อยที่เติบโตอย่างรวดเร็ว - มากถึง 95% ในเซลล์เก่า - 60%

บทบาทของน้ำในเซลล์นั้นยอดเยี่ยม

เป็นสื่อหลักและตัวทำละลาย มีส่วนร่วมมากที่สุด ปฏิกริยาเคมี, การเคลื่อนที่ของสาร, การควบคุมอุณหภูมิ, การก่อตัวของโครงสร้างเซลล์, กำหนดปริมาตรและความยืดหยุ่นของเซลล์ สารส่วนใหญ่เข้าสู่ร่างกายและถูกขับออกจากร่างกายในสารละลายที่เป็นน้ำ บทบาททางชีวภาพน้ำถูกกำหนดโดยความจำเพาะของโครงสร้าง: ขั้วของโมเลกุลและความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจนเนื่องจากคอมเพล็กซ์ของโมเลกุลของน้ำหลายตัวเกิดขึ้น หากพลังงานดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำมีค่าน้อยกว่าระหว่างโมเลกุลของน้ำกับสาร พลังงานนั้นจะละลายในน้ำ สารดังกล่าวเรียกว่าชอบน้ำ (จากภาษากรีก "น้ำ" - น้ำ "เนื้อ" - ฉันรัก) เหล่านี้คือเกลือแร่ โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ฯลฯ จำนวนมาก หากพลังงานดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำมากกว่าพลังงานดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำกับสาร สารดังกล่าวจะไม่ละลาย (หรือละลายได้เล็กน้อย) จะเรียกว่าไม่ชอบน้ำ ( จากภาษากรีก "โฟบอส" - ความกลัว) - ไขมันไขมัน ฯลฯ

เกลือแร่ในสารละลายในน้ำของเซลล์จะแตกตัวเป็นไอออนบวกและแอนไอออน ทำให้ธาตุเคมีที่จำเป็นและแรงดันออสโมติกในปริมาณคงที่ ของไพเพอร์ที่สำคัญที่สุดคือ K + , Na + , Ca 2+ , Mg + . ความเข้มข้นของไอออนบวกแต่ละตัวในเซลล์และในสภาพแวดล้อมนอกเซลล์นั้นไม่เหมือนกัน ในเซลล์ที่มีชีวิต ความเข้มข้นของ K สูง Na + ต่ำ และในพลาสมาในเลือด ในทางกลับกัน มี Na + ความเข้มข้นสูงและ K + ต่ำ นี่เป็นเพราะการซึมผ่านของเมมเบรนที่เลือกได้ ความแตกต่างของความเข้มข้นของไอออนในเซลล์และสิ่งแวดล้อมช่วยให้น้ำจากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่เซลล์และการดูดซึมน้ำจากรากพืช ข้อบกพร่อง องค์ประกอบส่วนบุคคล- Fe, P, Mg, Co, Zn - บล็อกการก่อตัวของกรดนิวคลีอิก, เฮโมโกลบิน, โปรตีน และสารสำคัญอื่นๆ และนำไปสู่โรคร้ายแรง แอนไอออนเป็นตัวกำหนดความคงตัวของสภาพแวดล้อมของเซลล์ pH (เป็นกลางและเป็นด่างเล็กน้อย) ของประจุลบ ที่สำคัญที่สุดคือ HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

สารอินทรีย์

สารอินทรีย์ในรูปแบบที่ซับซ้อนประมาณ 20-30% ขององค์ประกอบเซลล์

คาร์โบไฮเดรต- สารประกอบอินทรีย์ประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน พวกมันแบ่งออกเป็นแบบง่าย - โมโนแซ็กคาไรด์ (จากกรีก "โมโน" - หนึ่ง) และคอมเพล็กซ์ - โพลีแซ็กคาไรด์ (จาก "โพลี" กรีก - มากมาย)

โมโนแซ็กคาไรด์(พวกเขา สูตรทั่วไป C n H 2n O n) - สารไม่มีสีที่มีรสหวานที่น่าพึงพอใจละลายได้ดีในน้ำ พวกเขาแตกต่างกันในจำนวนอะตอมของคาร์บอน ในบรรดาโมโนแซ็กคาไรด์นั้น เฮกโซส (ที่มีอะตอมของซี 6 อะตอม) เป็นชนิดที่พบได้บ่อยที่สุด ได้แก่ กลูโคส ฟรุกโตส (พบในผลไม้ น้ำผึ้ง เลือด) และกาแลคโตส (พบในนม) ของเพนโทส (ที่มีอะตอม 5 C) ที่พบมากที่สุดคือไรโบสและดีออกซีไรโบสซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกรดนิวคลีอิกและเอทีพี

โพลีแซ็กคาไรด์หมายถึงพอลิเมอร์ - สารประกอบที่โมโนเมอร์เดียวกันซ้ำหลายครั้ง โมโนเมอร์ของพอลิแซ็กคาไรด์คือโมโนแซ็กคาไรด์ โพลีแซ็กคาไรด์สามารถละลายน้ำได้หลายชนิดมีรสหวาน ในจำนวนนี้ ไดแซ็กคาไรด์ที่ง่ายที่สุด ประกอบด้วยโมโนแซ็กคาไรด์สองชนิด ตัวอย่างเช่น ซูโครสประกอบด้วยกลูโคสและฟรุกโตส น้ำตาลนม - จากกลูโคสและกาแลคโตส เมื่อเพิ่มจำนวนโมโนเมอร์ ความสามารถในการละลายของพอลิแซ็กคาไรด์จะลดลง ในบรรดาโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง ไกลโคเจนพบมากที่สุดในสัตว์ และแป้งและเส้นใย (เซลลูโลส) ในพืช หลังประกอบด้วยโมเลกุลกลูโคส 150-200 โมเลกุล

คาร์โบไฮเดรต- แหล่งพลังงานหลักสำหรับกิจกรรมของเซลล์ทุกรูปแบบ (การเคลื่อนไหว การสังเคราะห์ทางชีวภาพ การหลั่ง ฯลฯ) เมื่อแยกออกเป็นผลิตภัณฑ์ที่ง่ายที่สุด CO 2 และ H 2 O คาร์โบไฮเดรต 1 กรัมจะปล่อยพลังงาน 17.6 kJ คาร์โบไฮเดรตทำหน้าที่ ฟังก์ชันอาคารในพืช (เปลือกทำจากเซลลูโลส) และบทบาทของสารสำรอง (ในพืช - แป้ง ในสัตว์ - ไกลโคเจน)

ไขมัน- เป็นสารและไขมันคล้ายไขมันที่ไม่ละลายน้ำ ประกอบด้วยกลีเซอรอลและมีน้ำหนักโมเลกุลสูง กรดไขมัน. ไขมันสัตว์พบได้ในนม เนื้อสัตว์ เนื้อเยื่อใต้ผิวหนัง ที่ อุณหภูมิห้องนี้ ของแข็ง. ในพืช ไขมันพบได้ในเมล็ด ผลไม้ และอวัยวะอื่นๆ ที่อุณหภูมิห้อง เป็นของเหลว สารคล้ายไขมันจะคล้ายกับไขมันในโครงสร้างทางเคมี มีอยู่มากมายในไข่แดง เซลล์สมอง และเนื้อเยื่ออื่นๆ

บทบาทของไขมันถูกกำหนดโดยหน้าที่โครงสร้างของพวกมัน พวกมันประกอบขึ้นเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งเนื่องจากความไม่ชอบน้ำทำให้เนื้อหาของเซลล์ไม่ผสมกับ สิ่งแวดล้อม. ไขมันทำหน้าที่ด้านพลังงาน เมื่อแยกเป็น CO 2 และ H 2 O ไขมัน 1 กรัมจะปล่อยพลังงาน 38.9 kJ พวกเขานำความร้อนได้ไม่ดีสะสมในเนื้อเยื่อใต้ผิวหนัง (และอวัยวะและเนื้อเยื่ออื่น ๆ ) ทำหน้าที่ป้องกันและบทบาทของสารสำรอง

กระรอก- เฉพาะและสำคัญที่สุดสำหรับร่างกาย พวกมันเป็นของพอลิเมอร์ที่ไม่เป็นระยะ โมเลกุลของพวกมันประกอบด้วยโมโนเมอร์ที่คล้ายคลึงกันแต่ไม่เหมือนกัน ซึ่งแตกต่างจากโพลีเมอร์อื่น ๆ - กรดอะมิโน 20 ชนิดที่แตกต่างกัน

กรดอะมิโนแต่ละชนิดมีชื่อ โครงสร้างและคุณสมบัติพิเศษเป็นของตัวเอง สูตรทั่วไปสามารถแสดงได้ดังนี้

โมเลกุลของกรดอะมิโนประกอบด้วยส่วนจำเพาะ (radical R) และส่วนที่เหมือนกันสำหรับกรดอะมิโนทั้งหมด รวมทั้งหมู่อะมิโน (- NH 2) ที่มีคุณสมบัติพื้นฐาน และหมู่คาร์บอกซิล (COOH) ที่มี คุณสมบัติของกรด. การปรากฏตัวของกลุ่มที่เป็นกรดและเบสในหนึ่งโมเลกุลเป็นตัวกำหนดการเกิดปฏิกิริยาสูง ผ่านกลุ่มเหล่านี้การเชื่อมต่อของกรดอะมิโนเกิดขึ้นในการก่อตัวของพอลิเมอร์ - โปรตีน ในกรณีนี้ โมเลกุลของน้ำจะถูกปลดปล่อยออกจากกลุ่มอะมิโนของกรดอะมิโนหนึ่งตัวและคาร์บอกซิลของอีกตัวหนึ่ง และอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจะถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างพันธะเปปไทด์ ดังนั้นโปรตีนจึงเรียกว่าโพลีเปปไทด์

โมเลกุลโปรตีนเป็นสายโซ่ของกรดอะมิโนหลายสิบหรือหลายร้อยตัว

โมเลกุลของโปรตีนมีขนาดใหญ่มาก จึงเรียกว่าโมเลกุลขนาดใหญ่ โปรตีน เช่น กรดอะมิโน มีปฏิกิริยาสูงและสามารถทำปฏิกิริยากับกรดและด่างได้ พวกมันต่างกันในองค์ประกอบ ปริมาณ และลำดับของกรดอะมิโน (จำนวนกรดอะมิโน 20 ตัวรวมกันนั้นเกือบจะไม่มีที่สิ้นสุด) สิ่งนี้อธิบายความหลากหลายของโปรตีน

โครงสร้างโมเลกุลโปรตีนมีสี่ระดับ (59)

• โครงสร้างหลัก- สายโซ่พอลิเปปไทด์ของกรดอะมิโนที่เชื่อมโยงในลำดับที่แน่นอนโดยพันธะเปปไทด์โควาเลนต์ (แรง)
• โครงสร้างรอง- สายโพลีเปปไทด์บิดเป็นเกลียวแน่น ในนั้นพันธะไฮโดรเจนที่มีความแข็งแรงต่ำเกิดขึ้นระหว่างพันธะเปปไทด์ของการหมุนที่อยู่ติดกัน (และอะตอมอื่น ๆ) ร่วมกันสร้างโครงสร้างที่ค่อนข้างแข็งแกร่ง
• โครงสร้างตติยภูมิเป็นโครงสร้างที่แปลกประหลาด แต่เฉพาะสำหรับโปรตีนแต่ละชนิด - ทรงกลม มันถูกยึดเข้าด้วยกันโดยพันธะที่ไม่ชอบน้ำที่อ่อนแอหรือแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุมูลที่ไม่มีขั้วที่พบในกรดอะมิโนหลายชนิด เนื่องจากมีหลายหลาก พวกมันจึงให้ความเสถียรเพียงพอของโมเลกุลโปรตีนและการเคลื่อนย้ายของมัน โครงสร้างระดับอุดมศึกษาของโปรตีนยังได้รับการสนับสนุนโดยพันธะโควาเลนต์ S - S (es - es) ที่เกิดขึ้นระหว่างอนุมูลของซิสเทอีนที่มีกำมะถันซึ่งมีกำมะถันซึ่งอยู่ห่างจากกัน
• โครงสร้างควอเทอร์นารีไม่ธรรมดาสำหรับโปรตีนทั้งหมด มันเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลโปรตีนหลายโมเลกุลรวมกันเพื่อสร้างสารเชิงซ้อน ตัวอย่างเช่น ฮีโมโกลบินในเลือดของมนุษย์เป็นคอมเพล็กซ์ของโมเลกุลขนาดใหญ่สี่ตัวของโปรตีนนี้

ความซับซ้อนของโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนนี้สัมพันธ์กับหน้าที่ที่หลากหลายซึ่งมีอยู่ในไบโอโพลีเมอร์เหล่านี้ อย่างไรก็ตาม โครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสิ่งแวดล้อม

การละเมิดโครงสร้างตามธรรมชาติของโปรตีนเรียกว่า การทำให้เสียสภาพ. มันสามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง สารเคมี พลังงานรังสี และปัจจัยอื่น ๆ ด้วยแรงกระแทกที่อ่อนแอเฉพาะโครงสร้างควอเทอร์นารีเท่านั้นที่แตกสลายด้วยโครงสร้างที่แข็งแรงกว่าแบบที่สามและแบบรองและโปรตีนยังคงอยู่ในรูปแบบของโครงสร้างหลัก - สายโซ่โพลีเปปไทด์ กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้บางส่วนและ โปรตีนที่ทำให้เสียสภาพสามารถฟื้นฟูโครงสร้างได้

บทบาทของโปรตีนในชีวิตเซลล์มีมากมายมหาศาล

กระรอก- นี้ วัสดุก่อสร้างสิ่งมีชีวิต พวกเขามีส่วนร่วมในการสร้างเปลือก ออร์แกเนลล์ และเยื่อหุ้มเซลล์และเนื้อเยื่อแต่ละส่วน (ผม หลอดเลือด ฯลฯ) โปรตีนหลายชนิดทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในเซลล์ - เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาของเซลล์ได้หลายสิบ หลายร้อยล้านครั้ง รู้จักเอนไซม์ประมาณพันตัว นอกจากโปรตีนแล้ว องค์ประกอบของมันยังรวมถึงโลหะ Mg, Fe, Mn, วิตามิน ฯลฯ

ปฏิกิริยาแต่ละอย่างเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์เฉพาะของมันเอง ในกรณีนี้ เอ็นไซม์ไม่ได้ทำหน้าที่ทั้งหมด แต่บางพื้นที่ - ศูนย์กลางที่ทำงานอยู่ พอดีกับพื้นผิวเหมือนกุญแจล็อค เอนไซม์ทำหน้าที่ที่อุณหภูมิและ pH ที่แน่นอน โปรตีนหดตัวพิเศษให้การทำงานของมอเตอร์ (การเคลื่อนไหวของแฟลเจลเลต, ซิลิเอต, การหดตัวของกล้ามเนื้อ ฯลฯ) โปรตีนที่แยกจากกัน (ฮีโมโกลบินในเลือด) ทำหน้าที่ขนส่งโดยส่งออกซิเจนไปยังอวัยวะและเนื้อเยื่อทั้งหมดของร่างกาย โปรตีนเฉพาะ - แอนติบอดี - ทำหน้าที่ป้องกันทำให้สารแปลกปลอมเป็นกลาง โปรตีนบางชนิดทำหน้าที่ด้านพลังงาน สลายเป็นกรดอะมิโน และจากนั้นก็มากขึ้นไปอีก สารง่ายๆโปรตีน 1 กรัมปล่อยพลังงาน 17.6 kJ

กรดนิวคลีอิก(จากภาษาละติน "นิวเคลียส" - แก่น) ถูกค้นพบครั้งแรกในแกนกลาง พวกเขาเป็นสองประเภท - กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก(ดีเอ็นเอ) และกรดไรโบนิวคลีอิก(อาร์เอ็นเอ). บทบาททางชีวภาพของพวกเขานั้นยอดเยี่ยมมาก พวกมันกำหนดการสังเคราะห์โปรตีนและการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจากรุ่นหนึ่งไปอีกรุ่นหนึ่ง

โมเลกุลดีเอ็นเอมี โครงสร้างที่ซับซ้อน. ประกอบด้วยโซ่บิดเกลียวสองอัน ความกว้างของเกลียวคู่คือ 2 นาโนเมตร 1 ความยาวหลายสิบหรือหลายร้อยไมครอน (ใหญ่กว่าโมเลกุลโปรตีนที่ใหญ่ที่สุดหลายร้อยหรือหลายพันเท่า) DNA เป็นพอลิเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นนิวคลีโอไทด์ - สารประกอบที่ประกอบด้วยโมเลกุลของกรดฟอสฟอริก, คาร์โบไฮเดรต - ดีออกซีไรโบสและฐานไนโตรเจน สูตรทั่วไปของพวกเขามีดังนี้:

กรดฟอสฟอริกและคาร์โบไฮเดรตเหมือนกันสำหรับนิวคลีโอไทด์ทั้งหมด และมีไนโตรเจนอยู่สี่ประเภท ได้แก่ อะดีนีน กัวนีน ไซโตซีน และไทมีน พวกเขากำหนดชื่อของนิวคลีโอไทด์ที่เกี่ยวข้อง:

• อะเดนิล (A),
• กวนิล (G),
• ไซโตซิล (C),
• ไทมิดิล (T).

สาย DNA แต่ละเส้นเป็นโพลีนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์หลายหมื่นตัว ในนั้นนิวคลีโอไทด์ที่อยู่ใกล้เคียงเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งระหว่างกรดฟอสฟอริกและดีออกซีไรโบส

ที่ ขนาดมหึมาของโมเลกุลดีเอ็นเอ การรวมกันของนิวคลีโอไทด์สี่ตัวในพวกมันอาจมีขนาดใหญ่อย่างไม่สิ้นสุด

ในระหว่างการก่อตัวของเกลียวคู่ของ DNA เบสไนโตรเจนของเกลียวหนึ่งจะถูกจัดเรียงในลำดับที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดเทียบกับเบสไนโตรเจนของอีกสายหนึ่ง ในเวลาเดียวกัน T กลับกลายเป็นต่อต้าน A เสมอ และมีเพียง C เท่านั้นที่ต่อต้าน G สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่า A และ T รวมถึง G และ C นั้นสัมพันธ์กันอย่างเคร่งครัด เช่น สองส่วน แก้วแตกและเป็นส่วนเสริมหรือ เสริม(จากภาษากรีก "เสริม" - เพิ่มเติม) ซึ่งกันและกัน หากทราบลำดับของนิวคลีโอไทด์ในสายดีเอ็นเอเส้นหนึ่ง นิวคลีโอไทด์ของอีกสายหนึ่งสามารถสร้างขึ้นได้ด้วยหลักการของการเติมเต็ม (ดูภาคผนวก ภารกิจที่ 1) นิวคลีโอไทด์เสริมถูกเชื่อมด้วยพันธะไฮโดรเจน

ระหว่าง A และ T มีพันธะสองพันธะ ระหว่าง G และ C - สาม

การทำซ้ำของโมเลกุลดีเอ็นเอเป็นลักษณะเฉพาะ ซึ่งช่วยให้แน่ใจในการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจากเซลล์แม่ไปยังเซลล์ลูกสาว กระบวนการทำซ้ำ DNA เรียกว่า การจำลองแบบดีเอ็นเอจะดำเนินการดังนี้ ไม่นานก่อนการแบ่งเซลล์ โมเลกุลดีเอ็นเอจะคลายตัวและสายคู่ของมัน ภายใต้การกระทำของเอนไซม์ จะถูกแยกจากปลายด้านหนึ่งเป็นสายโซ่อิสระสองสาย ในแต่ละครึ่งหนึ่งของนิวคลีโอไทด์อิสระของเซลล์ ตามหลักการของการเติมเต็ม จะมีการสร้างสายโซ่ที่สอง เป็นผลให้แทนที่จะเป็นโมเลกุล DNA หนึ่งโมเลกุล โมเลกุลที่เหมือนกันอย่างสมบูรณ์สองโมเลกุลปรากฏขึ้น

RNA- โพลีเมอร์ที่มีโครงสร้างคล้ายกับ DNA สายเดียว แต่เล็กกว่ามาก โมโนเมอร์ RNA คือนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบด้วยกรดฟอสฟอริก คาร์โบไฮเดรต (ไรโบส) และเบสไนโตรเจน เบสไนโตรเจนสามเบสของอาร์เอ็นเอ ได้แก่ อะดีนีน กัวนีน และไซโตซีน สอดคล้องกับดีเอ็นเอ และเบสที่สี่แตกต่างกัน แทนที่จะเป็นไทมีน RNA ประกอบด้วยยูราซิล RNA พอลิเมอร์เกิดขึ้นจาก พันธะโควาเลนต์ระหว่างไรโบสและกรดฟอสฟอริกของนิวคลีโอไทด์ที่อยู่ติดกัน RNA สามประเภทเป็นที่รู้จัก: ผู้ส่งสาร RNA(i-RNA) ส่งข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนจากโมเลกุลดีเอ็นเอ โอน RNA(t-RNA) ขนส่งกรดอะมิโนไปยังบริเวณที่มีการสังเคราะห์โปรตีน ไรโบโซมอาร์เอ็นเอ (rRNA) พบได้ในไรโบโซมและมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีน

ATP- กรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริกเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญ โครงสร้างมันเป็นนิวคลีโอไทด์ ประกอบด้วยอะดีนีนฐานไนโตรเจน คาร์โบไฮเดรต - ไรโบส และกรดฟอสฟอริกสามโมเลกุล ATP เป็นโครงสร้างที่ไม่เสถียร ภายใต้อิทธิพลของเอ็นไซม์ พันธะระหว่าง “P” กับ “O” แตกสลาย โมเลกุลของกรดฟอสฟอริกแตกออกและ ATP ผ่านเข้าสู่

องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์พืชและสัตว์มีความคล้ายคลึงกันมากซึ่งบ่งบอกถึงความเป็นเอกภาพของต้นกำเนิด พบองค์ประกอบทางเคมีมากกว่า 80 รายการในเซลล์

องค์ประกอบทางเคมีที่มีอยู่ในเซลล์แบ่งออกเป็น 3 กลุ่มใหญ่: ธาตุอาหารหลัก, mesoelements ไมโครอิลิเมนต์.

ธาตุอาหารหลัก ได้แก่ คาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน Mesoelementsได้แก่ กำมะถัน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม แคลเซียม เหล็ก ธาตุ - สังกะสี ไอโอดีน ทองแดง แมงกานีส และอื่น ๆ

องค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญทางชีวภาพของเซลล์:

ไนโตรเจน -องค์ประกอบโครงสร้างของโปรตีนและ NA

ไฮโดรเจน- เป็นส่วนหนึ่งของน้ำและสารประกอบทางชีวภาพทั้งหมด

แมกนีเซียม- กระตุ้นการทำงานของเอนไซม์หลายชนิด องค์ประกอบโครงสร้างของคลอโรฟิลล์

แคลเซียม- ส่วนประกอบหลักของกระดูกและฟัน

เหล็ก- เข้าสู่ฮีโมโกลบิน

ไอโอดีน- ส่วนหนึ่งของฮอร์โมนไทรอยด์

สารของเซลล์แบ่งออกเป็นอินทรีย์(โปรตีน กรดนิวคลีอิก ไขมัน คาร์โบไฮเดรต ATP) และอนินทรีย์(น้ำและเกลือแร่)

น้ำทำให้มวลเซลล์มากถึง 80% เล่น บทบาทสำคัญ:

น้ำในเซลล์เป็นตัวทำละลาย

· ลำเลียงสารอาหาร;

น้ำถูกขับออกจากร่างกาย สารอันตราย;

ความจุความร้อนสูงของน้ำ

การระเหยของน้ำช่วยให้สัตว์และพืชเย็นลง

ให้ความยืดหยุ่นแก่เซลล์

แร่ธาตุ:

มีส่วนร่วมในการรักษาสภาวะสมดุลโดยควบคุมการไหลของน้ำเข้าสู่เซลล์

โพแทสเซียมและโซเดียมช่วยให้แน่ใจว่ามีการขนส่งสารผ่านเมมเบรนและมีส่วนเกี่ยวข้องกับการเกิดขึ้นและการนำกระแสประสาท

เกลือแร่ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแคลเซียมฟอสเฟตและคาร์บอเนต ให้ความแข็งแก่เนื้อเยื่อกระดูก

แก้ปัญหาพันธุกรรมเลือดมนุษย์

โปรตีนบทบาทของพวกเขาในร่างกาย

โปรตีน- สารอินทรีย์ที่พบในทุกเซลล์ ซึ่งประกอบด้วยโมโนเมอร์

โปรตีน- พอลิเมอร์ไม่เป็นระยะที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง

โมโนเมอร์เป็น กรดอะมิโน (20).

กรดอะมิโนประกอบด้วยหมู่อะมิโน หมู่คาร์บอกซิล และอนุมูล กรดอะมิโนถูกเชื่อมโยงเข้าด้วยกันเพื่อสร้างพันธะเปปไทด์ โปรตีนมีความหลากหลายอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ในร่างกายมนุษย์มีมากกว่า 10 ล้านตัว

ความหลากหลายของโปรตีนขึ้นอยู่กับ:

1. ลำดับ AK ที่แตกต่างกัน

2. ตามขนาด

3. จากองค์ประกอบ

โครงสร้างโปรตีน

โครงสร้างหลักของโปรตีน -ลำดับของกรดอะมิโนที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเปปไทด์ (โครงสร้างเชิงเส้น)

โครงสร้างรองของโปรตีน -โครงสร้างเกลียว

โครงสร้างตติยภูมิของโปรตีน- ลูกกลม (โครงสร้างไต).

โครงสร้างโปรตีนควอเทอร์นารี- ประกอบด้วยลูกโลกหลายลูก ลักษณะของเฮโมโกลบินและคลอโรฟิลล์

คุณสมบัติของโปรตีน

1. Complementarity : ความสามารถของโปรตีนในการปรับรูปร่างให้เข้ากับสารอื่นๆ เช่น กุญแจในการล็อค

2. การเสื่อมสภาพ: การละเมิดโครงสร้างตามธรรมชาติของโปรตีน (อุณหภูมิ, ความเป็นกรด, ความเค็ม, การเติมสารอื่น ฯลฯ ) ตัวอย่างการเปลี่ยนสภาพ: การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของโปรตีนเมื่อไข่ต้ม การถ่ายโอนโปรตีนจาก สถานะของเหลวเป็นของแข็ง

3. Renaturation - การฟื้นฟูโครงสร้างโปรตีนหากโครงสร้างหลักไม่ถูกรบกวน

หน้าที่ของโปรตีน

1. การสร้าง: การก่อตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมด

2. ตัวเร่งปฏิกิริยา: โปรตีนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เร่งปฏิกิริยาเคมี

3. มอเตอร์: แอคตินและไมโอซินเป็นส่วนหนึ่งของเส้นใยกล้ามเนื้อ

4. การขนส่ง: การถ่ายเทสารไปยังเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ของร่างกาย (ฮีโมโกลบินเป็นโปรตีนที่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์เม็ดเลือดแดง)

5. การป้องกัน: แอนติบอดี, ไฟบริโนเจน, ทรอมบิน - โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาภูมิคุ้มกันและการแข็งตัวของเลือด;

6. พลังงาน: มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนพลาสติกเพื่อสร้างโปรตีนใหม่

7. กฎข้อบังคับ: บทบาทของฮอร์โมนอินซูลินในการควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด

8. การเก็บรักษา : การสะสมของโปรตีนในร่างกายเป็นอะไหล่ สารอาหารเช่น ในไข่ นม เมล็ดพืช

เซลล์ไม่ได้เป็นเพียงหน่วยโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด อิฐชนิดหนึ่งของชีวิต แต่ยังเป็นโรงงานชีวเคมีขนาดเล็กที่การเปลี่ยนแปลงและปฏิกิริยาต่างๆ เกิดขึ้นทุกเสี้ยววินาที นี่คือการสร้างสิ่งมีชีวิตที่จำเป็นสำหรับชีวิตและการเจริญเติบโต ส่วนประกอบโครงสร้าง: เซลล์แร่ธาตุ น้ำ และสารประกอบอินทรีย์ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องรู้ว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากหนึ่งในนั้นไม่เพียงพอ สารประกอบต่างๆ มีบทบาทอย่างไรในชีวิตของอนุภาคโครงสร้างเล็กๆ ของระบบสิ่งมีชีวิตที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ลองทำความเข้าใจปัญหานี้กัน

การจำแนกประเภทของสารในเซลล์

สารประกอบทั้งหมดที่ประกอบเป็นมวลของเซลล์ สร้างส่วนโครงสร้างและมีหน้าที่ในการพัฒนา โภชนาการ การหายใจ พลาสติก และการพัฒนาตามปกติ สามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่มใหญ่ เหล่านี้เป็นหมวดหมู่เช่น:

• โดยธรรมชาติ;
• เซลล์ (เกลือแร่);
• น้ำ.

บ่อยครั้งหลังถูกอ้างถึงกลุ่มที่สองของส่วนประกอบอนินทรีย์ นอกจากหมวดหมู่เหล่านี้แล้ว คุณยังสามารถกำหนดหมวดหมู่ที่ประกอบด้วยชุดค่าผสมของพวกเขาได้ เหล่านี้เป็นโลหะที่ประกอบเป็นโมเลกุล สารประกอบอินทรีย์(ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของเฮโมโกลบินที่มีไอออนของเหล็กเป็นโปรตีนในธรรมชาติ)

แร่ธาตุของเซลล์

หากเราพูดถึงแร่ธาตุหรือสารประกอบอนินทรีย์ที่ประกอบขึ้นเป็นสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดโดยเฉพาะ พวกมันก็ไม่เหมือนกันทั้งในธรรมชาติและในเนื้อหาเชิงปริมาณ ดังนั้นพวกเขาจึงมีการจำแนกประเภทของตนเอง

สารประกอบอนินทรีย์ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม

1. ธาตุอาหารหลัก. สารที่มีเนื้อหาภายในเซลล์มากกว่า 0.02% ของมวลรวมของสารอนินทรีย์ ตัวอย่าง: คาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน แมกนีเซียม แคลเซียม โพแทสเซียม คลอรีน กำมะถัน ฟอสฟอรัส โซเดียม
2. องค์ประกอบการติดตาม - น้อยกว่า 0.02% เหล่านี้รวมถึง: สังกะสี, ทองแดง, โครเมียม, ซีลีเนียม, โคบอลต์, แมงกานีส, ฟลูออรีน, นิกเกิล, วานาเดียม, ไอโอดีน, เจอร์เมเนียม
3. Ultramicroelements - เนื้อหาน้อยกว่า 0.0000001% ตัวอย่าง: ทอง ซีเซียม แพลตตินั่ม เงิน ปรอท และอื่นๆ

คุณยังสามารถเน้นองค์ประกอบหลายอย่างที่เป็นออร์แกนิกนั่นคือพวกมันเป็นพื้นฐานของสารประกอบอินทรีย์ที่สร้างร่างกายของสิ่งมีชีวิต เหล่านี้เป็นองค์ประกอบเช่น:

• ไฮโดรเจน;
• ไนโตรเจน;
• คาร์บอน;
• ออกซิเจน

พวกมันสร้างโมเลกุลของโปรตีน (พื้นฐานของชีวิต) คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และสารอื่นๆ อย่างไรก็ตามแร่ธาตุก็มีส่วนรับผิดชอบต่อการทำงานปกติของร่างกาย องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์คำนวณจากธาตุหลายสิบธาตุจากตารางธาตุ ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญสู่ชีวิตที่ประสบความสำเร็จ มีเพียง 12 อะตอมเท่านั้นที่ไม่มีบทบาทเลย หรือไม่มีความสำคัญเลยและไม่มีการศึกษา

เกลือบางชนิดมีความสำคัญเป็นพิเศษซึ่งต้องรับประทานอาหารทุกวันในปริมาณที่เพียงพอเพื่อไม่ให้เกิดโรคต่างๆ สำหรับพืช ได้แก่ โซเดียม สำหรับมนุษย์และสัตว์ ได้แก่ เกลือแคลเซียม เกลือเป็นแหล่งของโซเดียมและคลอรีนเป็นต้น..

น้ำ

แร่ธาตุของเซลล์รวมกับน้ำใน กลุ่มสามัญดังนั้นความหมายของมันจึงไม่สามารถละเลยได้ มีบทบาทอย่างไรในร่างกายของสิ่งมีชีวิต? ใหญ่. ในตอนต้นของบทความ เราเปรียบเทียบเซลล์กับโรงงานชีวเคมี ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดของสารที่เกิดขึ้นทุกวินาทีจึงเกิดขึ้นได้อย่างแม่นยำในสภาพแวดล้อมทางน้ำ เป็นตัวทำละลายและสื่อสากลสำหรับปฏิกิริยาทางเคมี กระบวนการสังเคราะห์และการสลายตัว

นอกจากนี้ น้ำยังเป็นส่วนหนึ่งของสภาพแวดล้อมภายใน:

• ไซโตพลาสซึม;
• น้ำนมจากเซลล์ในพืช
• เลือดในสัตว์และมนุษย์
• ปัสสาวะ;
• น้ำลายของของเหลวชีวภาพอื่น ๆ

การคายน้ำหมายถึงความตายสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้น น้ำเป็นสภาพแวดล้อมที่มีชีวิตของพืชและสัตว์หลากหลายชนิด ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะประเมินค่าความสำคัญของสารอนินทรีย์นี้สูงเกินไป

ธาตุอาหารหลักและความหมาย

สารแร่ของเซลล์ในการทำงานปกติมีความสำคัญอย่างยิ่ง ประการแรกสิ่งนี้ใช้ได้กับธาตุอาหารหลัก บทบาทของแต่ละคนได้รับการศึกษาอย่างละเอียดและเป็นที่ยอมรับมานาน เราได้ระบุแล้วว่าอะตอมใดที่ประกอบขึ้นเป็นกลุ่มขององค์ประกอบมหภาค ดังนั้นเราจะไม่พูดซ้ำ ให้เราสรุปสั้น ๆ เกี่ยวกับบทบาทของตัวละครหลัก

1. แคลเซียม. เกลือของมันจำเป็นสำหรับการจัดหาไอออน Ca 2+ ให้กับร่างกาย ไอออนเองมีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการของการจับกุมและการแข็งตัวของเลือดทำให้เกิดเซลล์ exocytosis เช่นเดียวกับการหดตัวของกล้ามเนื้อรวมถึงการหดตัวของหัวใจ เกลือที่ไม่ละลายน้ำเป็นพื้นฐานของกระดูกและฟันที่แข็งแรงของสัตว์และมนุษย์
2. โพแทสเซียมและโซเดียม รักษาสถานะของเซลล์ สร้างปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมของหัวใจ
3. คลอรีน - มีส่วนร่วมในการสร้างความมั่นใจในอิเล็กโตรนิวทราลิตี้ของเซลล์
4. ฟอสฟอรัส กำมะถัน ไนโตรเจน ส่วนประกอบสารอินทรีย์หลายชนิดและยังมีส่วนร่วมในการทำงานของกล้ามเนื้อองค์ประกอบของกระดูก

แน่นอน หากเราพิจารณาองค์ประกอบแต่ละอย่างอย่างละเอียด เราสามารถพูดได้มากเกี่ยวกับส่วนเกินในร่างกายและความบกพร่องของมัน ท้ายที่สุดแล้วทั้งสองอย่างเป็นอันตรายและนำไปสู่โรคต่างๆ

ธาตุ

บทบาท แร่ธาตุในเซลล์ซึ่งอยู่ในกลุ่มของธาตุก็มีขนาดใหญ่เช่นกัน แม้ว่าที่จริงแล้วเนื้อหาจะเล็กมากในเซลล์ แต่ถ้าไม่มีพวกมัน มันจะไม่สามารถทำงานได้ตามปกติเป็นเวลานาน อะตอมที่สำคัญที่สุดในกลุ่มนี้ ได้แก่

• สังกะสี;
• ทองแดง;
• ซีลีเนียม;
• ฟลูออรีน;
• โคบอลต์.

ไอโอดีนในระดับปกติเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรักษาการทำงานของต่อมไทรอยด์และการผลิตฮอร์โมน ร่างกายต้องการฟลูออรีนเพื่อเสริมสร้างเคลือบฟันและพืช - เพื่อรักษาความยืดหยุ่นและสีสันของใบไม้

สังกะสีและทองแดงเป็นองค์ประกอบที่ประกอบเป็นเอนไซม์และวิตามินหลายชนิด พวกเขาเป็นผู้มีส่วนร่วมสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์และการแลกเปลี่ยนพลาสติก

ซีลีเนียมเป็นผู้มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในกระบวนการควบคุมซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับงาน ระบบต่อมไร้ท่อองค์ประกอบ. โคบอลต์มีชื่ออื่น - วิตามินบี 12 และสารประกอบทั้งหมดในกลุ่มนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบภูมิคุ้มกัน

ดังนั้นหน้าที่ของสารแร่ในเซลล์ซึ่งเกิดจากองค์ประกอบขนาดเล็กจึงไม่น้อยกว่าหน้าที่ของโครงสร้างมหภาค ดังนั้นจึงควรบริโภคทั้งสองอย่างในปริมาณที่เพียงพอ

Ultramicroelements

สารแร่ของเซลล์ซึ่งเกิดจาก ultramicroelements ไม่มีบทบาทสำคัญดังที่กล่าวไว้ข้างต้น อย่างไรก็ตาม การขาดสารอาหารในระยะยาวสามารถนำไปสู่การพัฒนาผลที่ไม่พึงประสงค์อย่างมาก และบางครั้งอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพ

ตัวอย่างเช่น ซีลีเนียมรวมอยู่ในกลุ่มนี้ด้วย ความบกพร่องในระยะยาวทำให้เกิดการพัฒนา เนื้องอกมะเร็ง. ดังนั้นจึงถือว่าขาดไม่ได้ แต่ทองและเงินเป็นโลหะที่มีผลเสียต่อแบคทีเรียและทำลายพวกมัน ดังนั้นภายในเซลล์จึงมีบทบาทในการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย

อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว ควรกล่าวได้ว่าหน้าที่ของ ultramicroelement ยังไม่ได้รับการเปิดเผยอย่างสมบูรณ์โดยนักวิทยาศาสตร์ และความสำคัญของพวกมันยังไม่ชัดเจน

โลหะและสารอินทรีย์

โลหะหลายชนิดเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลอินทรีย์ ตัวอย่างเช่น แมกนีเซียมเป็นโคเอ็นไซม์ของคลอโรฟิลล์ ซึ่งจำเป็นต่อการสังเคราะห์แสงของพืช ธาตุเหล็กเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลของเฮโมโกลบินโดยที่ไม่สามารถหายใจได้ ทองแดง สังกะสี แมงกานีส และอื่นๆ เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลของเอนไซม์ วิตามิน และฮอร์โมน

เห็นได้ชัดว่าสารประกอบเหล่านี้มีความสำคัญต่อร่างกาย เป็นไปไม่ได้ที่จะถือว่าพวกมันเป็นแร่อย่างสมบูรณ์ แต่ก็ยังมีบางส่วนตามมา

สารแร่ของเซลล์และความหมาย: เกรด 5, ตาราง

เพื่อสรุปสิ่งที่เราพูดในบทความ เราจะรวบรวมตารางทั่วไปซึ่งเราจะพิจารณาว่าสารประกอบแร่คืออะไรและเหตุใดจึงจำเป็น คุณสามารถใช้มันเมื่ออธิบายหัวข้อนี้กับเด็กนักเรียนเช่นในชั้นประถมศึกษาปีที่ 5

ดังนั้นเด็กนักเรียนจะได้เรียนรู้สารแร่ของเซลล์และความสำคัญของพวกเขาในระหว่างขั้นตอนหลักของการศึกษา

ผลที่ตามมาของการขาดสารประกอบแร่

เมื่อเราบอกว่าบทบาทของแร่ธาตุในเซลล์มีความสำคัญ เราต้องยกตัวอย่างที่พิสูจน์ความจริงข้อนี้

เราแสดงรายการโรคบางโรคที่พัฒนาโดยขาดหรือมากเกินไปของสารประกอบใด ๆ ที่ระบุไว้ในบทความ

1. ความดันโลหิตสูง
2. ขาดเลือด, หัวใจล้มเหลว.
3. โรคคอพอกและโรคอื่น ๆ ของต่อมไทรอยด์ (โรคของเบสและอื่น ๆ)
4. โรคโลหิตจาง
5. การเจริญเติบโตและการพัฒนาที่ไม่ถูกต้อง
6. เนื้องอกมะเร็ง
7. ฟลูออโรซิสและฟันผุ
8. โรคเลือด.
9. ความผิดปกติของระบบกล้ามเนื้อและระบบประสาท
10. อาหารไม่ย่อย

แน่นอนว่านี่ยังห่างไกลจาก รายการทั้งหมด. ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบอย่างรอบคอบว่าอาหารประจำวันนั้นถูกต้องและสมดุล

สารอนินทรีย์ที่ประกอบเป็นเซลล์

วัตถุประสงค์ของบทเรียน: สำรวจ องค์ประกอบทางเคมีเซลล์เผยบทบาทของสารอนินทรีย์

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

เกี่ยวกับการศึกษา: แสดงความหลากหลายขององค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิต ความสำคัญในกระบวนการของชีวิต

กำลังพัฒนา: พัฒนาทักษะและความสามารถต่อไป งานอิสระด้วยตำราความสามารถในการเน้นสิ่งสำคัญกำหนดข้อสรุป

เกี่ยวกับการศึกษา: ให้ความรู้ทัศนคติที่รับผิดชอบต่อการดำเนินงานที่ได้รับมอบหมาย

อุปกรณ์: เครื่องฉายมัลติมีเดีย การนำเสนอ เอกสารแจก

แผนการเรียน

I. ช่วงเวลาขององค์กร

ทักทาย; - การเตรียมผู้ชมสำหรับการทำงาน - ความพร้อมของนักเรียน

ครั้งที่สอง แรงจูงใจของกิจกรรมการศึกษา

- นี่คือชุดคำศัพท์: ทองแดง โปรตีน เหล็ก คาร์โบไฮเดรต ไขมัน วิตามิน แมกนีเซียม ทอง กำมะถัน แคลเซียม ฟอสฟอรัส

คำเหล่านี้แบ่งออกเป็นสองกลุ่มใด อธิบายคำตอบ (อินทรีย์และอนินทรีย์; สารเคมีและเคมีภัณฑ์)

- ใครสามารถตั้งชื่อบทบาทของสารบางองค์ประกอบในชีวิตของสิ่งมีชีวิตได้?

- ตั้งเป้าหมายและวัตถุประสงค์ของบทเรียนตามชื่อหัวข้อ

สาม. การนำเสนอวัสดุใหม่

การนำเสนอ. การนำเสนอประกอบด้วย 3 บทเรียนในหัวข้อนี้พร้อมกัน เราเริ่มทำงานด้วยสไลด์หลักที่สอง: ตามไฮเปอร์ลิงก์เพื่อไปยังบทเรียนที่ต้องการ

สไลด์ที่ 3:บทสนทนาตามโครงการ "เนื้อหาขององค์ประกอบทางเคมีในร่างกายมนุษย์":

- เซลล์ประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีประมาณ 80 ชนิดที่พบในวัตถุที่ไม่มีชีวิต มันสามารถพูดอะไรได้? (เกี่ยวกับความธรรมดาของธรรมชาติที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต) 27 องค์ประกอบทำหน้าที่บางอย่างส่วนที่เหลือเข้าสู่ร่างกายด้วยอาหารน้ำอากาศ

- องค์ประกอบทางเคมีคืออะไรและอยู่ในร่างกายมนุษย์ในปริมาณเท่าใด?

- สารประกอบเคมีทั้งหมดที่พบในสิ่งมีชีวิตแบ่งออกเป็นกลุ่ม

- ใช้ตารางวาดไดอะแกรม "กลุ่มหลักขององค์ประกอบทางเคมีในธรรมชาติ" (ดูตาราง "องค์ประกอบที่ประกอบเป็นเซลล์ของสิ่งมีชีวิต" ดู ตารางที่ 1 ). ออกซิเจน ไฮโดรเจน คาร์บอน ไนโตรเจน กำมะถัน และฟอสฟอรัส คือ ส่วนประกอบที่จำเป็นโมเลกุลของโพลิเมอร์ชีวภาพ (โปรตีน กรดนิวคลีอิก) มักเรียกว่าองค์ประกอบทางชีวภาพ

โครงการ

สไลด์ 5:เริ่มกรอกข้อมูลในตาราง - สรุปข้อมูลอ้างอิงในสมุดบันทึกของคุณ (ตารางนี้จะเสริมในบทเรียนต่อๆ ไป ดูตาราง2 ).

- ของทั้งหมด สารประกอบทางเคมีที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิต น้ำ 75 - 85% ของน้ำหนักตัว

เหตุใดจึงต้องการน้ำปริมาณนี้ หน้าที่ของน้ำในสิ่งมีชีวิตคืออะไร?

– คุณรู้อยู่แล้วว่าโครงสร้างและหน้าที่เชื่อมต่อถึงกัน เรามาดูโครงสร้างของโมเลกุลน้ำกันดีกว่าว่าทำไมน้ำถึงมีคุณสมบัติดังกล่าว ในการอธิบาย คุณต้องกรอกบันทึกย่อในสมุดบันทึกของคุณ (ดูสไลด์ 5)

สไลด์ 6 - 7แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติโครงสร้างของโมเลกุลน้ำคุณสมบัติของมัน

- จากสารประกอบอนินทรีย์ที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิต มูลค่าสูงสุดมีเกลือของกรดแร่และไอออนบวกและแอนไอออนที่เกี่ยวข้อง แม้ว่าความต้องการแร่ธาตุของมนุษย์และสัตว์จะแสดงออกมาเป็นสิบหรือหนึ่งในพันของกรัม อย่างไรก็ตาม การขาดแร่ธาตุทางชีววิทยาใดๆ องค์ประกอบที่สำคัญนำไปสู่ โรคร้ายแรง.

- กรอกข้อมูลลงในตาราง คอลัมน์ “เกลือแร่” โดยใช้หนังสือเรียน หน้า 104 - 107 ( สไลด์ 8,คลิกที่ไฮเปอร์ลิงก์เพื่อตรวจสอบงานที่ทำ)

- ยกตัวอย่างการพิสูจน์บทบาทของเกลือแร่ในชีวิตของสิ่งมีชีวิต

IV. แก้ไขวัสดุใหม่:

นักเรียนหลายคน (มีคอมพิวเตอร์กี่เครื่องในชั้นเรียน) ทำการทดสอบแบบโต้ตอบ 1 "สารอนินทรีย์ของเซลล์";

ส่วนที่เหลือดำเนินการ งานสำหรับฝึกการคิดและความสามารถในการสรุปผล(เอกสารแจก) :

มีความเชื่อมโยงบางอย่างระหว่างสองคำแรก ระหว่างแนวคิดที่สี่และข้อใดข้อหนึ่งต่อไปนี้ มีความเชื่อมโยงกัน ค้นหามัน:

1. ไอโอดีน: ต่อมไทรอยด์ = ฟลูออรีน: ___________________

ก) ตับอ่อน ข) เคลือบฟันใน) กรดนิวคลีอิคง) ต่อมหมวกไต

2. เหล็ก: เฮโมโกลบิน = __________: คลอโรฟิลล์:

ก) โคบอลต์ ข) ทองแดง ค) ไอโอดีน ง) แมกนีเซียม

3. ดำเนินการ คำสั่งดิจิทัล "โมเลกุล" 1. พันธะไฮโดรเจนเป็นพันธะที่อ่อนแอที่สุดในโมเลกุล (1) 2. โครงสร้างและองค์ประกอบเป็นหนึ่งเดียวกัน (0) 3. องค์ประกอบกำหนดโครงสร้างเสมอ (0) 4. องค์ประกอบและโครงสร้างของโมเลกุลกำหนดคุณสมบัติของมัน (1) 5. ขั้วของโมเลกุลของน้ำอธิบายถึงความสามารถในการทำให้ร้อนขึ้นและเย็นลงอย่างช้าๆ (0) 6. อะตอมออกซิเจนในโมเลกุลของน้ำมีประจุบวก (0)

V. สรุปบทเรียน

คุณบรรลุเป้าหมายและวัตถุประสงค์ของบทเรียนหรือไม่ คุณค้นพบสิ่งใหม่อะไรบ้างในบทเรียนนี้

วรรณกรรม:

ชีววิทยา. เกรด 9: แผนการสอนตามตำราเรียนโดย S.G. Mamontov, V.B. Zakharov, N.I. Sonina / ed. - คอมพ์ ม.ม.กูเมนยุก. โวลโกกราด: ครู 2549

Lerner G.I. ชีววิทยาทั่วไป. การทดสอบบทเรียนและการมอบหมายงาน เกรด 10 - 11 / - ม.: พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำ, 1998.

Mamontov S.G. , Zakharov V.B. , Sonin N.I. ชีววิทยา. รูปแบบทั่วไป. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9: Proc. เพื่อการศึกษาทั่วไป หนังสือเรียน สถานประกอบการ – ม.: บัสตาร์ด, 2000.

ซีดี ชุดแหล่งข้อมูลการศึกษาดิจิทัลสำหรับหนังสือเรียน Teremov A.V. , Petrosova R.A. , Nikishov A.I. ชีววิทยา. รูปแบบทั่วไปของชีวิต: 9 เซลล์ มนุษยศาสตร์เอ็ด ศูนย์ VLADOS, 2003. Physicon LLC, 2007.