Pierwiastki chemiczne komórki.
- Zapobieganie
Komórki organizmów żywych w ich składzie chemicznym znacznie różnią się od otaczającego środowiska nieożywionego i struktury związków chemicznych, a także zestawu i zawartości pierwiastków chemicznych. Łącznie w organizmach żywych obecnych jest około 90 pierwiastków chemicznych (występujących obecnie), które w zależności od ich zawartości dzielą się na 3 główne grupy: makroskładniki, mikroelementy i ultramikroelementy.
Makroelementy.
Makroelementy w znacznych ilościach są reprezentowane w żywych organizmach, od setnych do kilkudziesięciu procent. Jeżeli zawartość jakiejkolwiek substancji chemicznej w ciele przekracza 0,005% masy ciała, substancja ta jest określana jako makroelementy. Są częścią głównych tkanek: krwi, kości i mięśni. Należą do nich na przykład następujące pierwiastki chemiczne: wodór, tlen, węgiel, azot, fosfor, siarka, sód, wapń, potas, chlor. Makroskładniki stanowią łącznie około 99% masy żywych komórek, przy czym większość (98%) stanowi wodór, tlen, węgiel i azot.
Poniższa tabela pokazuje główne makroelementy w ciele:
Dla wszystkich czterech najczęstszych pierwiastków w organizmach żywych (wodór, tlen, węgiel, azot, jak powiedziano wcześniej), charakterystyczna jest jedna wspólna właściwość. Pierwiastkom tym brakuje jednego lub więcej elektronów na zewnętrznej orbicie, tworząc stabilne wiązania elektronowe. Tak więc, atom wodoru do tworzenia stabilnego wiązania elektronowego nie ma jednego elektronu na zewnętrznej orbicie, atomach tlenu, azocie i węglu - odpowiednio dwóch, trzech i czterech elektronach. Pod tym względem te pierwiastki chemiczne z łatwością tworzą wiązania kowalencyjne z powodu parowania elektronów i mogą łatwo wchodzić w interakcje ze sobą, wypełniając ich zewnętrzne powłoki elektronowe. Ponadto tlen, węgiel i azot mogą tworzyć nie tylko pojedyncze wiązania, ale także podwójne wiązania. W rezultacie znacznie wzrasta liczba związków chemicznych, które mogą powstawać z tych pierwiastków.
Ponadto węgiel, wodór i tlen - najlżejszy spośród pierwiastków zdolnych do tworzenia wiązań kowalencyjnych. Dlatego okazały się najbardziej odpowiednie do tworzenia związków, które składają się na żywą materię. Należy zauważyć oddzielnie inną ważną właściwość atomów węgla - zdolność do tworzenia wiązań kowalencyjnych z czterema innymi atomami węgla jednocześnie. Dzięki tej zdolności szkielety powstają z ogromnej różnorodności cząsteczek organicznych.
Śledzenie elementów
Chociaż zawartość pierwiastków śladowych nie przekracza 0,005% dla każdego pojedynczego pierwiastka, iw sumie stanowią one tylko około 1% masy komórek, pierwiastki śladowe są niezbędne do życiowej aktywności organizmów. W przypadku braku lub braku treści mogą wystąpić różne choroby. Wiele pierwiastków śladowych jest częścią niebiałkowych grup enzymów i jest niezbędnych do realizacji ich funkcji katalitycznych.
Na przykład, żelazo jest integralną częścią hemu, który jest częścią cytochromów, które są składnikami łańcucha przenoszenia elektronów, oraz hemoglobiny, białka, które transportuje tlen z płuc do tkanek. Niedobór żelaza w ludzkim ciele powoduje rozwój anemii. Brak jodu, który jest częścią tyroksyny hormonu tarczycy, prowadzi do wystąpienia chorób związanych z niewydolnością tego hormonu, takich jak endemiczny wola lub kretynizm.
Przykłady pierwiastków śladowych przedstawiono w poniższej tabeli:
2.3 Skład chemiczny komórek. Makro i elementy śladowe
Samouczek wideo 2: Struktura, właściwości i funkcje związków organicznych Pojęcie biopolimerów
Wykład: Skład chemiczny komórek. Makro i elementy śladowe. Związek struktury i funkcji substancji nieorganicznych i organicznych
makroskładniki, których zawartość nie jest niższa niż 0,01%;
pierwiastki śladowe - których stężenie jest mniejsze niż 0,01%.
W każdej komórce zawartość pierwiastków śladowych wynosi mniej niż 1%, a makroskładniki - ponad 99%.
Sód, potas i chlor zapewniają wiele procesów biologicznych - turgor (wewnętrzne ciśnienie komórek), pojawienie się elektrycznych impulsów nerwowych.
Azot, tlen, wodór, węgiel. Są to główne składniki komórki.
Fosfor i siarka są ważnymi składnikami peptydów (białek) i kwasów nukleinowych.
Wapń jest podstawą wszelkich formacji szkieletowych - zębów, kości, muszli, ścian komórkowych. Bierze również udział w skurczu mięśni i krzepnięciu krwi.
Magnez jest składnikiem chlorofilu. Uczestniczy w syntezie białek.
Żelazo jest składnikiem hemoglobiny, bierze udział w fotosyntezie, determinuje wydajność enzymów.
Śledzenie elementów zawarte w bardzo niskich stężeniach, ważne dla procesów fizjologicznych:
Cynk jest składnikiem insuliny;
Miedź - bierze udział w fotosyntezie i oddychaniu;
Kobalt - składnik witaminy B12;
Jod - bierze udział w regulacji metabolizmu. Jest ważnym składnikiem hormonów tarczycy;
Fluor jest składnikiem szkliwa zębów.
Brak równowagi w stężeniu mikro- i makroelementów prowadzi do zaburzeń metabolicznych, rozwoju chorób przewlekłych. Niedobór wapnia - przyczyna krzywicy, żelazo - niedokrwistość, azot - niedobór białek, jod - spadek intensywności procesów metabolicznych.
Zastanów się nad związkiem substancji organicznych i nieorganicznych w komórce, ich strukturą i funkcją.
Komórki zawierają ogromną ilość mikro- i makrocząsteczek należących do różnych klas chemicznych.
Nieorganiczna materia komórkowa
Woda Z całkowitej masy żywego organizmu, stanowi największy odsetek - 50-90% i bierze udział w prawie wszystkich procesach życiowych:
procesy kapilarne, ponieważ jest to uniwersalny polarny rozpuszczalnik, wpływa na właściwości płynu śródmiąższowego, tempo metabolizmu. W odniesieniu do wody wszystkie związki chemiczne dzieli się na hydrofilowe (rozpuszczalne) i lipofilowe (rozpuszczalne w tłuszczach).
Intensywność metabolizmu zależy od jego stężenia w komórce - im więcej wody, tym szybciej zachodzą procesy. Utrata 12% wody przez organizm człowieka - wymaga odbudowy pod nadzorem lekarza, z utratą 20% - śmierć następuje.
Sole mineralne. Zawarte w żywych systemach w postaci rozpuszczonej (dysocjującej na jony) i nierozpuszczone. Sole rozpuszczone są zaangażowane w:
przeniesienie substancji przez membranę. Kationy metali zapewniają "pompę potasowo-sodową", zmieniającą ciśnienie osmotyczne komórki. Z tego powodu woda z substancjami rozpuszczonymi w niej wdziera się do komórki lub opuszcza ją, zabierając niepotrzebne;
powstawanie impulsów nerwowych o charakterze elektrochemicznym;
są częścią białek;
jon fosforanowy - składnik kwasów nukleinowych i ATP;
jon węglanowy - wspiera Ph w cytoplazmie.
Nierozpuszczalne sole w postaci całych cząsteczek tworzą struktury skorup, muszli, kości, zęby.
Komórki materii organicznej
Wspólną cechą materii organicznej jest obecność łańcucha szkieletu węglowego. Są to biopolimery i małe cząsteczki o prostej strukturze.
Główne klasy dostępne w żywych organizmach:
Węglowodany. Komórki zawierają różne ich rodzaje - cukry proste i nierozpuszczalne polimery (celuloza). W ujęciu procentowym ich udział w suchej masie roślin wynosi do 80%, zwierzęta - 20%. Odgrywają ważną rolę w podtrzymywaniu życia komórek:
Fruktoza i glukoza (monosacharydy) są szybko wchłaniane przez organizm, są włączone w metabolizm, są źródłem energii.
Ryboza i dezoksyryboza (monosacharydy) są jednym z trzech głównych składników DNA i RNA.
Laktoza (odnosi się do disaharamu) - syntetyzowana przez zwierzęce ciało, jest częścią mleka ssaków.
Sacharoza (disacharyd) - źródło energii, powstaje w roślinach.
Maltoza (disacharyd) - zapewnia kiełkowanie nasion.
Ponadto cukry proste pełnią inne funkcje: sygnał, ochrona, transport.
Polimerowymi węglowodanami są glikogen rozpuszczalny w wodzie, a także nierozpuszczalna celuloza, chityna, skrobia. Odgrywają ważną rolę w metabolizmie, pełnią funkcje strukturalne, magazynujące i ochronne.
Lipidy lub tłuszcze. Są one nierozpuszczalne w wodzie, ale są dobrze wymieszane ze sobą i są rozpuszczalne w cieczach niepolarnych (o braku tlenu w kompozycji, na przykład - lub cykliczne węglowodory parafinowe są niepolarne rozpuszczalniki). Lipidy są niezbędne w ciele, aby zapewnić mu energię - podczas ich utleniania powstaje energia i woda. Tłuszcze bardzo energooszczędny - przez uwalniane podczas utleniania 39 kJ na gram może unieść ciężar 4 ton na wysokość 1 m, jest również tłuszcz dostarcza funkcję ochronną i izolacyjną. - w tłuszcze zwierzęce i warstwa przyczynia się do utrzymywania ciepła, w zimnych porach roku. Substancje tłuszczopodobne chronią pióra ptactwa wodnego przed zamoczeniem, zapewniają zdrowy lśniący wygląd i elastyczność sierści zwierzęcej, pełnią funkcję ochronną na liściach roślin. Niektóre hormony mają strukturę lipidową. Tłuszcze stanowią podstawę struktury błony.
Białka lub białka są heteropolimerami struktury biogenicznej. Składają się z aminokwasów, których jednostkami strukturalnymi są: grupa aminowa, rodnik i grupa karboksylowa. Właściwości aminokwasów i różnice między nimi determinują rodniki. Ze względu na właściwości amfoteryczne mogą tworzyć wiązania między sobą. Białko może składać się z kilku lub setek aminokwasów. W sumie struktura białek obejmuje 20 aminokwasów, ich kombinacje determinują różnorodność form i właściwości białek. Niezbędne jest około tuzin aminokwasów - nie są syntetyzowane w ciele zwierzęcia, a ich spożycie jest dostarczane przez pokarmy roślinne. W przewodzie pokarmowym białka dzielą się na pojedyncze monomery stosowane do syntezy własnych białek.
Strukturalne cechy białek:
struktura pierwszorzędowa - łańcuch aminokwasów;
wtórne - łańcuch skręcony w spiralę, w której między cewkami powstają wiązania wodorowe;
trzeciorzędowy - spirala lub kilka z nich, zwiniętych w kulę i połączonych słabymi wiązaniami;
Czwartorzędowy nie występuje we wszystkich białkach. To kilka kulek połączonych wiązaniami niekowalencyjnymi.
Siła struktur może zostać zerwana, a następnie przywrócona, podczas gdy białko tymczasowo traci swoje charakterystyczne właściwości i aktywność biologiczną. Tylko zniszczenie pierwotnej struktury jest nieodwracalne.
Białka pełnią wiele funkcji w komórce:
przyspieszenie reakcji chemicznych (funkcja enzymatyczna lub katalityczna, z których każda odpowiada za pojedynczą reakcję);
transport - transfer jonów, tlenu, kwasów tłuszczowych przez błony komórkowe;
ochronne - białka krwi, takie jak fibryna i fibrynogen, są obecne w osoczu krwi w postaci nieaktywnej, tworzą skrzepy krwi w miejscu urazu spowodowanego przez tlen. Przeciwciała - zapewniają odporność.
Blok - peptydy obejmują częściowo lub są podstawą błon komórkowych, ścięgna i inne tkanki łącznej, futra, włosy i paznokcie, kopyta, skrzydła i powłok zewnętrznych. Aktyna i miozyna zapewniają skurczową aktywność mięśni;
regulacyjne - białka hormonalne zapewniają humoralną regulację;
energia - podczas braku składników odżywczych organizm zaczyna rozkładać własne białka, zakłócając proces własnej życiowej aktywności. Dlatego po długim głodzie organizm nie zawsze może wyzdrowieć bez pomocy medycznej.
Kwasy nukleinowe. Istnieją 2 - DNA i RNA. RNA ma kilka rodzajów - informacyjną, transportową i rybosomalną. Odkryty przez szwajcarskiego Szwajcara F. Fishera pod koniec XIX wieku.
DNA to kwas dezoksyrybonukleinowy. Zawarte w jądrze, plastydach i mitochondriach. Strukturalnie jest to liniowy polimer, który tworzy podwójną helisę komplementarnych łańcuchów nukleotydowych. Koncepcja jego struktury przestrzennej została stworzona w 1953 r. Przez Amerykanów D. Watsona i F. Cricka.
Jego monomeryczne jednostki są nukleotydami, które mają zasadniczo wspólną strukturę z:
azotowa baza (należąca do grupy purynowej - adenina, guanina, pirymidyna - tymina i cytozyna).
Struktura nukleotydów komplementarnych cząsteczek polimeru i połączone parami ze względu na różne ilości wiązań wodorowych: adenina + tymina - dwa guaniny + cytozyny - trzema wiązaniami wodorowymi.
Kolejność nukleotydów koduje strukturalne sekwencje aminokwasowe cząsteczek białka. Mutacja jest zmianą w kolejności nukleotydów, ponieważ cząsteczki białka o innej strukturze będą kodowane.
RNA - kwas rybonukleinowy. Strukturalne cechy tej różnicy w stosunku do DNA to:
zamiast nukleotydu tyminy - uracyl;
ryboza zamiast dezoksyrybozy.
Transport RNA to łańcuch polimerowy, który w płaszczyźnie składa się w postaci liścia koniczyny, którego główną funkcją jest dostarczanie aminokwasu do rybosomów.
Matrix (messenger) RNA stale tworzy się w jądrze, komplementarnie do dowolnej części DNA. Jest to matryca strukturalna, na podstawie jej struktury na rybosomie zostanie złożona cząsteczka białka. Z całkowitej zawartości cząsteczek RNA ten typ wynosi 5%.
Ribosomal - jest odpowiedzialny za proces tworzenia cząsteczki białka. Jest syntetyzowany na jąderku. Jego w klatce jest 85%.
ATP - kwas trifosforanowy adenozyny. Jest to nukleotyd zawierający:
Do elementów śledzenia należą
Oszczędzaj czas i nie wyświetlaj reklam w programie Knowledge Plus
Oszczędzaj czas i nie wyświetlaj reklam w programie Knowledge Plus
Odpowiedź
Odpowiedź jest udzielona
Nikitasapper
Połącz Knowledge Plus, aby uzyskać dostęp do wszystkich odpowiedzi. Szybko, bez reklam i przerw!
Nie przegap tego ważnego - połącz Knowledge Plus, aby zobaczyć odpowiedź już teraz.
Obejrzyj wideo, aby uzyskać dostęp do odpowiedzi
O nie!
Wyświetlenia odpowiedzi są zakończone
Połącz Knowledge Plus, aby uzyskać dostęp do wszystkich odpowiedzi. Szybko, bez reklam i przerw!
Nie przegap tego ważnego - połącz Knowledge Plus, aby zobaczyć odpowiedź już teraz.
Skład chemiczny komórki
Grupy elementów składu chemicznego komórki
Nauka, która bada części składowe i strukturę żywej komórki nazywa się cytologią.
Wszystkie elementy wchodzące w skład struktury chemicznej organizmu można podzielić na trzy grupy:
- makroelementy;
- pierwiastki śladowe;
- elementy ultramicro.
Makrocząsteczki obejmują wodór, węgiel, tlen i azot. Prawie 98% wszystkich elementów składowych przypada na ich udział.
Elementy śledzenia są w liczbie dziesiątych i setnych procenta. I bardzo niska zawartość ultramikowelementów - setnych i tysięcznych procenta.
W tłumaczeniu z języka greckiego "makro" jest duże, a "mikro" jest małe.
Ryc. 1 Zawartość pierwiastków chemicznych w komórce
Naukowcy odkryli, że nie istnieją żadne szczególne elementy, które są unikalne dla żywych organizmów. Dlatego ta żywa, nieożywiona natura składa się z tych samych elementów. To dowodzi ich związku.
Pomimo ilościowej zawartości pierwiastka chemicznego, brak lub ograniczenie co najmniej jednego z nich prowadzi do śmierci całego organizmu. W końcu każdy z nich ma swoje znaczenie.
Rola składu chemicznego komórki
Podstawą biopolimerów są makroelementy, a mianowicie białka, węglowodany, kwasy nukleinowe i lipidy.
Pierwiastki śladowe są częścią ważnych substancji organicznych zaangażowanych w procesy metaboliczne. Są one składowymi składnikami soli mineralnych, które są w postaci kationów i anionów, a ich stosunek określa środowisko alkaliczne. Najczęściej jest lekko zasadowy, ponieważ stosunek soli mineralnych nie zmienia się.
Hemoglobina zawiera żelazo, chlorofil - magnez, białka - siarkę, kwasy nukleinowe - fosfor, metabolizm zachodzi z odpowiednią ilością wapnia.
Ryc. 2. Skład komórek
Niektóre pierwiastki chemiczne są składnikami substancji nieorganicznych, na przykład wody. Odgrywa ważną rolę w życiowej aktywności komórek roślinnych i zwierzęcych. Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem, dlatego wszystkie substancje w organizmie dzieli się na:
- Hydrofilowy - rozpuszczalny w wodzie;
- Hydrofobowe - nie rozpuszczają się w wodzie.
Ze względu na obecność wody komórka staje się elastyczna, promuje ruch substancji organicznych w cytoplazmie.
Ryc. 3. Substancje komórkowe.
Tabela "Właściwości składu chemicznego komórki"
Aby jasno zrozumieć, które pierwiastki chemiczne są częścią komórki, wymieniliśmy je w poniższej tabeli:
Jakie pierwiastki chemiczne są związane z makro i mikroelementami komórki?
Jakie pierwiastki chemiczne są związane z makro i mikroelementami komórki?
Makroelementy (duża część ciała w zależności od jego zawartości) zawierają następujące pierwiastki chemiczne:
- tlen (70%), węgiel (15%), wodór (10%), azot (2%), potas (0,3%), siarka (0, 2%), fosfor (1%), chlor (0, 1%), reszta - magnez, wapń, sód.
Do elementów śladowych (niewielki procent zawartości ciała) należą takie pierwiastki chemiczne:
- kobalt, cynk, wanad, fluor, selen, miedź, chrom, nikiel, german, jod, ruten.
Skład chemiczny komórki
Komórka jest elementarną jednostką życia na Ziemi. Ma wszystkie cechy żywego organizmu: rośnie, namnaża się, wymienia substancje i energię z otoczeniem, reaguje na bodźce zewnętrzne. Początek ewolucji biologicznej wiąże się z pojawieniem się komórkowych form życia na Ziemi. Jednokomórkowe organizmy to komórki, które istnieją niezależnie od siebie. Ciało wszystkich wielokomórkowych - zwierząt i roślin - zbudowane jest z większej lub mniejszej liczby komórek, które są rodzajem bloków tworzących złożony organizm. Bez względu na to, czy komórka jest kompletnym żywym organizmem - oddzielnym organizmem, czy tylko jej częścią, jest wyposażona w zestaw cech i właściwości wspólnych dla wszystkich komórek.
Skład chemiczny komórki
Około 60 elementów układu okresowego Mendelejewa znaleziono w komórkach, które występują również w naturze nieożywionej. Jest to jeden z dowodów wspólności natury ożywionej i nieożywionej. W organizmach żywych najczęściej występują wodór, tlen, węgiel i azot, które stanowią około 98% masy komórek. Wynika to ze specyfiki chemicznych właściwości wodoru, tlenu, węgla i azotu, w wyniku czego okazały się one najbardziej odpowiednie do tworzenia cząsteczek, które pełnią funkcje biologiczne. Te cztery elementy są zdolne do tworzenia bardzo silnych wiązań kowalencyjnych poprzez parowanie elektronów należących do dwóch atomów. Kowalencyjnie związane atomy węgla mogą tworzyć rusztowania niezliczonych różnych cząsteczek organicznych. Ponieważ atomy węgla łatwo tworzą kowalencyjne wiązania z tlenem, wodorem, azotem, a także siarką, cząsteczki organiczne osiągają wyjątkową złożoność i różnorodność struktury.
Oprócz czterech głównych elementów w komórce zauważalne ilości (10 i 100 frakcji procenta) zawierają żelazo, potas, sód, wapń, magnez, chlor, fosfor i siarkę. Wszystkie pozostałe pierwiastki (cynk, miedź, jod, fluor, kobalt, mangan itp.) Znajdują się w komórce w bardzo małych ilościach i dlatego są nazywane mikroelementami.
Pierwiastki chemiczne są częścią związków nieorganicznych i organicznych. Związki nieorganiczne obejmują wodę, sole mineralne, dwutlenek węgla, kwasy i zasady. Związki organiczne to białka, kwasy nukleinowe, węglowodany, tłuszcze (lipidy) i lipidy. Oprócz tlenu, wodoru, węgla i azotu, mogą być zawarte inne pierwiastki. Niektóre białka zawierają siarkę. Składnikiem kwasów nukleinowych jest fosfor. Cząsteczka hemoglobiny obejmuje żelazo, magnez bierze udział w budowie cząsteczki chlorofilu. Pierwiastki śladowe, pomimo niezwykle niskiej zawartości w żywych organizmach, odgrywają ważną rolę w procesach życiowych. Jod wchodzi w skład hormonu tarczycy - tyroksyny, kobaltu - w skład witaminy B.12 Insulina, hormon wysepki trzustkowej, zawiera cynk. W niektórych rybach miedź zajmuje miejsce żelaza w cząsteczkach zawierających tlen pigmentów.
Woda
H2O - najczęstszy związek w żywych organizmach. Jego zawartość w różnych komórkach zmienia się w dość szerokim zakresie: od 10% w szkliwie zębów do 98% w ciele meduzy, ale średnio wynosi około 80% masy ciała. Niezwykle ważna rola wody w zapewnieniu procesów życiowych aktywności wynika z jej właściwości fizykochemicznych. Polarność cząsteczek i zdolność do tworzenia wiązań wodorowych czynią wodę dobrym rozpuszczalnikiem dla ogromnej liczby substancji. Większość reakcji chemicznych zachodzących w komórce może występować tylko w roztworze wodnym. Woda bierze udział w wielu przemianach chemicznych.
Całkowita liczba wiązań wodorowych między cząsteczkami wody zmienia się z t °. W temperaturze t ° topnienie lodu niszczy około 15% wiązań wodorowych, w temperaturze t ° 40 ° С. Podczas przejścia do stanu gazowego wszystkie wiązania wodorowe ulegają zniszczeniu. To tłumaczy wysokie ciepło właściwe wody. Wraz ze zmianą t ° środowiska zewnętrznego, woda pochłania lub uwalnia ciepło z powodu pęknięcia lub ponownego utworzenia wiązań wodorowych. W ten sposób oscylacje t wewnątrz komórki są mniejsze niż w środowisku. Wysokie ciepło parowania stanowi efektywny mechanizm przenoszenia ciepła u roślin i zwierząt.
Woda jako rozpuszczalnik bierze udział w zjawiskach osmozy, która odgrywa ważną rolę w życiowej aktywności komórki organizmu. Osmoza odnosi się do penetracji cząsteczek rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę do roztworu substancji. Półprzepuszczalne membrany nazywane są membranami przechodzącymi przez cząsteczki rozpuszczalnika, ale nie przepuszczają cząsteczek (lub jonów) substancji rozpuszczonej. Dlatego osmoza to jednostronna dyfuzja cząsteczek wody w kierunku rozwiązania.
Sole mineralne
Większość nieorganicznych wewnątrzkomórkowych jest w postaci soli w dysocjacji lub w stanie stałym. Stężenie kationów i anionów w komórce i jej otoczeniu jest różne. Komórka zawiera sporo K i dużo Na. W środowisku zewnątrzkomórkowym, na przykład w osoczu krwi, w wodzie morskiej, wręcz przeciwnie, jest dużo sodu i mało potasu. Drażliwość komórki zależy od stosunku stężeń jonów Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+. W tkankach zwierząt wielokomórkowych K jest zawarty w kompozycji substancji wielokomórkowej zapewniającej spójność komórek i ich uporządkowane uporządkowanie. Ciśnienie osmotyczne w komórce i jego właściwości buforowe w dużym stopniu zależą od stężenia soli. Buforowanie to zdolność komórki do utrzymania lekko zasadowej reakcji jej zawartości na stałym poziomie. Buforowanie wewnątrz komórki odbywa się głównie za pomocą jonów H2Ro4 i NRA4 2-. W płynach zewnątrzkomórkowych i we krwi H pełni rolę bufora.2Z3 i NSO3 -. Aniony wiążą jony H i jony wodorotlenkowe (OH -), dzięki czemu reakcja w komórce płynów zewnątrzkomórkowych pozostaje prawie niezmieniona. Nierozpuszczalne sole mineralne (na przykład fosforan wapnia) zapewniają wytrzymałość tkanki kostnej kręgowców i muszli mięczaków.
Komórki materii organicznej
Wiewiórki
Wśród substancji organicznych komórki są przede wszystkim białkami, zarówno pod względem ilości (10-12% całkowitej masy komórek), jak i wartości. Białka są wielkocząsteczkowymi polimerami (o masie cząsteczkowej od 6000 do 1 miliona i powyżej), których monomerami są aminokwasy. Żywe organizmy używają 20 aminokwasów, chociaż istnieją znacznie więcej. Kompozycja dowolnego aminokwasu obejmuje grupę aminową (-NH2), mający podstawowe właściwości i grupę karboksylową (-COOH), mającą właściwości kwasowe. Dwa aminokwasy łączy się w jedną cząsteczkę, tworząc wiązanie HN-CO z uwolnieniem cząsteczki wody. Wiązanie między grupą aminową jednego aminokwasu i karboksylem z drugiego nazywa się peptydem. Białka to polipeptydy zawierające dziesiątki i setki aminokwasów. Cząsteczki różnych białek różnią się od siebie masą cząsteczkową, liczbą, składem aminokwasów i sekwencją ich rozmieszczenia w łańcuchu polipeptydowym. Oczywiste jest zatem, że białka różnią się ogromną różnorodnością, ich liczba we wszystkich gatunkach żywych organizmów szacowana jest na 10 10-10.
Łańcuch jednostek aminokwasowych połączonych kowalencyjnymi wiązaniami peptydowymi w określonej sekwencji nazywany jest pierwotną strukturą białka. W komórkach białka mają postać spiralnie skręconych włókien lub kulek (kuleczek). Wyjaśnia to fakt, że w naturalnym białku łańcuch polipeptydowy jest ułożony w ściśle określony sposób, w zależności od struktury chemicznej jego składowych aminokwasów.
Początkowo łańcuch polipeptydowy jest zwinięty. Atrakcyjność powstaje między atomami sąsiednich cewek, a wiązania wodorowe powstają w szczególności między grupami NH i CO umieszczonymi na sąsiednich cewkach. Łańcuch aminokwasów, skręcony w spiralę, tworzy wtórną strukturę białka. W wyniku dalszego fałdowania spirali powstaje specyficzna dla każdej konfiguracji białkowej, zwana strukturą trzeciorzędową. Struktura trzeciorzędowa jest wynikiem działania sił adhezji pomiędzy hydrofobowymi rodnikami obecnymi w niektórych aminokwasach i wiązaniami kowalencyjnymi między grupami SH aminokwasów cysteiny (wiązania S-S). Ilość aminokwasów przez hydrofobowe rodniki i cysteinę, jak również kolejność ich umiejscowienia w łańcuchu polipeptydowym, są specyficzne dla każdego białka. Dlatego cechy struktury trzeciorzędowej białka są określone przez jego strukturę podstawową. Białko wykazuje aktywność biologiczną tylko w postaci struktury trzeciorzędowej. Dlatego zastąpienie nawet jednego aminokwasu w łańcuchu polipeptydowym może prowadzić do zmiany konfiguracji białka i zmniejszenia lub utraty jego aktywności biologicznej.
W niektórych przypadkach cząsteczki białka łączą się ze sobą i mogą pełnić swoją funkcję tylko w postaci kompleksów. Hemoglobina jest więc kompleksem czterech cząsteczek i tylko w tej postaci jest zdolna do przyłączania i transportowania O. takie agregaty reprezentują czwartorzędową strukturę białka. W składzie białka dzieli się na dwie główne klasy - proste i złożone. Proste białka składają się tylko z aminokwasów, kwasów nukleinowych (nukleotydów), lipidów (lipoproteiny), Me (metaloproteidy), P (fosfoproteiny).
Funkcje białek w komórce są niezwykle różnorodne. Jedną z najważniejszych jest funkcja budowania: białka uczestniczą w tworzeniu wszystkich błon komórkowych i organoidów komórkowych, a także struktur wewnątrzkomórkowych. Enzymatyczna (katalityczna) rola białek jest niezwykle ważna. Enzymy przyspieszają reakcje chemiczne zachodzące w komórce, 10 tysięcy i 100 milionów razy. Funkcję motoryczną zapewniają specjalne białka kurczliwe. Białka te biorą udział we wszystkich typach ruchów, w których komórki i organizmy są zdolne: migotanie rzęsków i uderzanie wici w pierwotniaki, skurcze mięśni u zwierząt, ruch liści w roślinach itp. Funkcja transportowa białek polega na przyczepianiu pierwiastków chemicznych (na przykład hemoglobina wiąże O) lub substancje biologicznie czynne (hormony) i przenieść je do tkanek i narządów ciała. Funkcja ochronna jest wyrażana w postaci produkcji określonych białek, zwanych przeciwciałami, w odpowiedzi na przenikanie obcych białek lub komórek do organizmu. Przeciwciała wiążą i neutralizują obce substancje. Białka odgrywają ważną rolę jako źródła energii. Z pełnym podziałem 1g. białko ma 17,6 kJ (
Węglowodany
Węglowodany lub sacharydy - substancje organiczne o ogólnym wzorze (СН2O)n. Dla większości węglowodanów liczba atomów H jest dwa razy większa niż liczba atomów O, jak w cząsteczkach wody. Dlatego te substancje nazywa się węglowodanami. W żywej komórce węglowodany występują w ilościach nie przekraczających 1-2, czasem 5% (w wątrobie, w mięśniach). Komórki roślinne są najbogatsze w węglowodany, gdzie ich zawartość w niektórych przypadkach osiąga 90% masy suchej masy (nasiona, bulwy ziemniaka itp.).
Węglowodany są proste i złożone. Proste węglowodany nazywane są monosacharydami. W zależności od liczby atomów węglowodanów w cząsteczce, monosacharydy są nazywane triodami, tetrozami, pentozami lub heksozami. Spośród sześciu monosacharydów węgla - heksozy - glukoza, fruktoza i galaktoza są najważniejsze. Glukoza zawarta jest we krwi (0,1-0,12%). Pentozy rybozy i dezoksyrybozy są częścią kwasów nukleinowych i ATP. Jeśli dwa monosacharydy są połączone w jedną cząsteczkę, ten związek jest nazywany disacharydem. Cukier spożywczy, uzyskany z trzciny cukrowej lub buraka cukrowego, składa się z jednej cząsteczki glukozy i jednej cząsteczki fruktozy, cukru mlecznego - z glukozy i galaktozy.
Złożone węglowodany utworzone przez wiele monosacharydów nazywane są polisacharydami. Monomerem takich polisacharydów, jak skrobia, glikogen, celuloza, jest glukoza. Węglowodany pełnią dwie główne funkcje: konstrukcję i energię. Celuloza tworzy ściany komórek roślinnych. Złożona chityna polisacharydowa jest głównym składnikiem strukturalnym zewnętrznego szkieletu stawonogów. Chityna ma także funkcję budującą w grzybach. Węglowodany odgrywają rolę głównego źródła energii w komórce. W procesie utleniania 1 g węglowodanów uwalniane jest 17,6 kJ (
4,2 kcal). Skrobia w roślinach i glikogen u zwierząt jest odkładana w komórkach i służy jako rezerwa energetyczna.
Kwasy nukleinowe
Wartość kwasów nukleinowych w komórce jest bardzo duża. Specyfika ich struktury chemicznej umożliwia przechowywanie, przekazywanie i przekazywanie przez potomstwo komórkom potomnym informacji o strukturze cząsteczek białek, które są syntetyzowane w każdej tkance na pewnym etapie indywidualnego rozwoju. Ponieważ większość właściwości i oznak komórek wynika z białek, jasne jest, że stabilność kwasów nukleinowych jest najważniejszym warunkiem normalnego funkcjonowania komórek i całych organizmów. Wszelkie zmiany w strukturze komórek lub aktywności w nich procesów fizjologicznych, wpływając w ten sposób na aktywność życiową. Badanie struktury kwasów nukleinowych jest niezwykle ważne dla zrozumienia dziedziczenia postaci w organizmach i praw rządzących funkcjonowaniem zarówno pojedynczych komórek, jak i systemów komórkowych - tkanek i narządów.
Istnieją 2 rodzaje kwasów nukleinowych - DNA i RNA. DNA to polimer składający się z dwóch helis nukleotydowych, zamkniętych w taki sposób, że powstaje podwójna helisa. Monomerami cząsteczek DNA są nukleotydy składające się z zasady azotowej (adeniny, tyminy, guaniny lub cytozyny), węglowodanu (dezoksyrybozy) i reszty kwasu fosforowego. Azotowe zasady w cząsteczce DNA są połączone nierównomierną liczbą wiązań H i są ułożone parami: adenina (A) jest zawsze przeciwko tyminie (T), guaninie (G) przeciwko cytozynie (C).
Nukleotydy nie są połączone ze sobą przypadkowo, ale selektywnie. Zdolność do selektywnego oddziaływania z adeniną tyminy i guaniny za pomocą cytozyny nazywana jest komplementarnością. Uzupełniające oddziaływanie pewnych nukleotydów wyjaśniają osobliwości przestrzennego układu atomów w ich cząsteczkach, które pozwalają im zbiegać się i tworzyć wiązania H. W łańcuchu polinukleotydowym sąsiadujące nukleotydy są połączone ze sobą za pośrednictwem cukru (dezoksyryboza) i reszty kwasu fosforowego. RNA, jak również DNA, to polimer, którego monomerami są nukleotydy. Zasady azotowe trzech nukleotydów są takie same jak te, które są częścią DNA (A, G, C); czwarty, uracyl (V), występuje w cząsteczce RNA zamiast tyminy. Nukleotydy RNA różnią się od nukleotydów DNA i struktury ich węglowodanów (rybozy zamiast dezoksyrybozy).
W łańcuchu RNA nukleotydy wiążą się, tworząc wiązania kowalencyjne między rybozą jednego nukleotydu i resztą kwasu fosforowego drugiego. W strukturze rozróżnia się dwuniciowe RNA. Dwuniciowe RNA są opiekunami informacji genetycznej dla wielu wirusów, tj. pełnią funkcje chromosomów. Jednoniciowe RNA przenoszą informacje o strukturze białek z chromosomu do miejsca ich syntezy i uczestniczą w syntezie białek.
Istnieje kilka rodzajów jednoniciowego RNA. Ich nazwy wynikają z funkcji lub lokalizacji w komórce. Większość cytoplazmatycznego RNA (do 80-90%) jest rybosomalnym RNA (rRNA) zawartym w rybosomach. Cząsteczki RRNA są stosunkowo małe i składają się średnio z 10 nukleotydów. Inny rodzaj RNA (mRNA), który przenosi informacje o sekwencji aminokwasów w białkach, które muszą zostać zsyntetyzowane do rybosomów. Wielkość tych RNA zależy od długości regionu DNA, na którym zostały zsyntetyzowane. Transport RNA spełnia kilka funkcji. Zapewniają one aminokwasu w syntezie białka miejscu „rozpoznają” (zasada komplementarność) t i RNA odpowiadającego mu tolerowane aminokwas, aminokwas przeprowadzono precyzyjne ukierunkowanie na rybosomie.
Tłuszcze i lipidy
Tłuszcze są związkami o wysokiej masie cząsteczkowej kwasów tłuszczowych i trójatomowym alkoholem glicerynowym. Tłuszcze nie rozpuszczają się w wodzie - są hydrofobowe. W komórce zawsze znajdują się inne złożone hydrofobowe substancje tłuszczopodobne zwane lipoidami. Jedną z głównych funkcji tłuszczu jest energia. Podczas dzielenia 1 g tłuszczów na Z.2 i H2Uwolniona zostaje duża ilość energii - 38,9 kJ (
9,3 kcal). Zawartość tłuszczu w komórce wynosi 5-15% wagowych suchej masy. W żywych komórkach tkankowych ilość tłuszczu wzrasta do 90%. Główną funkcją tłuszczów w świecie zwierząt (i częściowo - roślin) - przechowywanie.
Przy pełnym utlenianiu 1 g tłuszczu (do dwutlenku węgla i wody) uwalniane jest około 9 kcal energii. (1 cal = 1000 kcal kalorii (cal cal) - Urządzenie poza układ, a ilość energii w postaci pracy równa ilości ciepła wymaganego do ogrzewania 1 ml na każdy 1 ° C, pod normalnym ciśnieniem atmosferycznym 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ). Gdy utleniamy (w organizmie) 1 g białka lub węglowodanów, uwalniane jest tylko około 4 kcal / g. W różnych organizmach wodnych - od jednokomórkowych okrzemków po gigantyczne rekiny - tłuszcz unosi się, zmniejszając średnią gęstość ciała. Gęstość tłuszczów zwierzęcych wynosi około 0,91-0,95 g / cm3. Gęstość kości kręgowców jest bliska 1,7-1,8 g / cm³, a średnia gęstość większości innych tkanek jest bliska 1 g / cm³. Oczywiste jest, że tłuszcz jest potrzebny do "zrównoważenia" ciężkiego szkieletu.
Tłuszcze i lipidy spełniają funkcję budynku: są częścią błony komórkowej. Z powodu słabego przewodnictwa cieplnego tłuszcz może pełnić funkcję ochronną. U niektórych zwierząt (zamknięcia, wielorybów), jest złożony z podskórnej tkanki tłuszczowej, tworząc warstwę o grubości 1 m. Wytwarzanie niektórych lipoids wyprzedza syntezę kilku hormonów. W konsekwencji substancje te są nieodłącznie związane z regulacją procesów metabolicznych.
Makro i elementy śladowe
Około 80 pierwiastków chemicznych znajduje się w żywych organizmach, ale tylko dla 27 z tych pierwiastków ustalono ich funkcje w komórce i organizmie. Pozostałe pierwiastki występują w niewielkich ilościach i najwidoczniej dostają się do organizmu wraz z pożywieniem, wodą i powietrzem.
W zależności od ich stężenia dzielą się one na makroelementy i mikroelementy.
Stężenie każdego z makroelementów w organizmie przekracza 0,01%, a ich całkowita zawartość wynosi 99%. Makroelementy obejmują tlen, węgiel, wodór, azot, fosfor, siarkę, potas, wapń, sód, chlor, magnez i żelazo. Pierwsze cztery wymienione elementy (tlen, węgiel, wodór i azot) są również nazywane organogenicznymi, ponieważ są one częścią głównych związków organicznych. Fosfor i siarka są również składnikami wielu substancji organicznych, takich jak białka i kwasy nukleinowe. Fosfor jest niezbędny do tworzenia kości i zębów.
Bez pozostałych makroelementów niemożliwe jest normalne funkcjonowanie organizmu.
Tak więc, potas, sód i chlor są zaangażowane w procesy wzbudzania komórek. Wapń jest częścią ścian komórkowych roślin, kości, zębów i muszli mięczaków, jest wymagany do skurczu komórek mięśniowych i krzepnięcia krwi. Magnez jest składnikiem chlorofilu - pigmentu, który zapewnia przepływ fotosyntezy. Bierze również udział w biosyntezie białek i kwasów nukleinowych. Żelazo jest częścią hemoglobiny i jest niezbędne do funkcjonowania wielu enzymów.
Pierwiastki śladowe są zawarte w organizmie w stężeniach mniejszych niż 0,01%, a ich całkowite stężenie w komórce nie osiąga 0,1%. Mikroelementy obejmują cynk, miedź, mangan, kobalt, jod, fluor itp.
Cynk jest częścią cząsteczki hormonu trzustkowego, insuliny, miedź jest potrzebna do fotosyntezy i oddychania. Kobalt jest składnikiem witaminy B12, której brak prowadzi do anemii. Jod jest niezbędny do syntezy hormonów tarczycy, zapewniając prawidłowy przepływ metabolizmu, a fluor wiąże się z tworzeniem szkliwa zębów.
Zarówno niedobór, jak i nadmiar lub zaburzony metabolizm makro- i mikroelementów prowadzą do rozwoju różnych chorób.
W szczególności niedobór wapnia i fosforu powoduje krzywicę, niedobór azotu - ciężki niedobór białka, niedobór żelaza - niedokrwistość, brak zaburzeń gospodarki hormonalnej tarczycy i obniżoną szybkość przemiany materii, zmniejszone spożycie fluoru - próchnica. Ołów jest toksyczny dla prawie wszystkich organizmów.
Brak makro i mikroelementów można zrekompensować poprzez zwiększenie ich zawartości w żywności i wodzie pitnej, a także poprzez przyjmowanie leków.
Chemiczne elementy komórki tworzą różne związki - nieorganiczne i organiczne.
Skład chemiczny komórki. Elementy mikro i makro
Skład chemiczny komórki. Elementy mikro i makro.
Każda komórka zawiera wiele pierwiastków chemicznych zaangażowanych w różne reakcje chemiczne. Procesy chemiczne, płynący w klatce - jeden z podstawowych warunków jej życia, rozwój i funkcjonowanie. Niektóre pierwiastki chemiczne w komórce więcej, inne - mniej.
Konwencjonalnie wszystkie elementy komórki można podzielić na trzy grupy:
Makroskładniki odżywcze (> 0,01%)
Elementy śledzenia (od 0,001% do 0,000001%)
Elementy Ultramicro (mniej niż 0,0000001%)
Makroskładniki
Makroskładniki - pierwiastki chemiczne, które składają się na żywe organizmy.
Należą do nich: (biogeniczny): węgiel, tlen, wodór, azot, siarka, fosfor, magnez, wapń, sód, potas.
Funkcje:
Zawartość w organizmach żywych comp. więcej niż 0,01%
Większość makroskładników wchodzi do organizmu człowieka z pożywieniem
Wymagana stawka dzienna -> 200 mg. (Potas, wapń, magnez, sód, siarka, chlor)
Znajduje się w mięśniach, kości, tkance łącznej i krwi.
Odpowiedzialny za normalny rozwój kwasowo-zasadowy.
Utrzymuj ciśnienie osmotyczne.
Brak makroelementów może prowadzić do pogorszenia zdrowia ludzi.
Przyczyną może być: niedożywienie, uboga ekologia, masowa utrata składników mineralnych, spowodowana chorobą lub lekami.
Elementy śladowe - pierwiastki chemiczne biorące udział w procesach biochemicznych.
Należą do nich: wanad, jod, kobalt, mangan, nikiel, selen, fluor, miedź, chrom, cynk.
^ Podstawowe elementy śladowe - tlen, azot, węgiel, wodór - są materiałem budowlanym i mają największy udział. Pozostałe pierwiastki śladowe są zawarte w małych ilościach, ale ich wpływ na zdrowie ludzi jest nie mniejszy.
Funkcje:
Weź udział w procesach tworzenia kości, krwi, skurczu mięśni.
Wymagana stawka dzienna -
Temat 2.2. Skład komórki chemicznej. - klasa 10-11, Syvozlazov (skoroszyt, część 1)
1. Podaj definicje pojęć.
Element jest zbiorem atomów o tym samym ładunku jądrowym i liczbie protonów zbieżnych z liczbą porządkową (atomową) w układzie okresowym.
Element śladu - element znajdujący się w ciele w bardzo niskich stężeniach.
Makroelement - element, który znajduje się w ciele w wysokich stężeniach.
Bioelement - pierwiastek chemiczny, który bierze udział w aktywności komórkowej, tworzy podstawę biocząsteczek.
Skład elementarny komórki jest procentem pierwiastków chemicznych w komórce.
2. Co jest jednym z dowodów wspólnoty natury ożywionej i nieożywionej?
Jedność składu chemicznego. Nie ma elementów charakterystycznych tylko dla przyrody nieożywionej.
3. Wypełnij tabelę.
ELEMENTALNY SKŁAD KOMÓREK
4. Podaj przykłady substancji organicznych, których cząsteczki składają się z trzech, czterech i pięciu makroelementów.
3 elementy: węglowodany i lipidy.
4 elementy: wiewiórki.
5 elementów: kwasy nukleinowe, białka.
5. Wypełnij tabelę.
BIOLOGICZNA ROLA ELEMENTÓW
6. Przestudiuj rozdział "Rola czynników zewnętrznych w kształtowaniu składu chemicznego żywej przyrody" i odpowiedz na pytanie: "Czym są endemie biochemiczne i jakie są przyczyny ich pochodzenia?"
Endemie biochemiczne to choroby roślin, zwierząt i ludzi, spowodowane ostrym niedoborem lub nadmiarem żywiołu na pewnym obszarze.
7. Jakie są znane choroby związane z brakiem mikroelementów?
Niedobór jodu - wole endemiczne. Zmniejszona synteza tyroksyny i wynikająca z tego proliferacja tkanki tarczycy.
Niedobór żelaza - niedokrwistość z niedoboru żelaza.
8. Zapamiętaj, na jakiej podstawie rozmieszczone są pierwiastki chemiczne na makro-, mikro- i ultramikroelementach. Zaproponuj własną, alternatywną klasyfikację pierwiastków chemicznych (na przykład przez funkcje w żywej komórce).
Mikro, makro i ultra mikroelementy są dzielone według znaku na podstawie ich procentowej zawartości w komórce. Ponadto możliwe jest klasyfikowanie elementów zgodnie z funkcjami, które regulują aktywność niektórych układów narządów: układu nerwowego, mięśniowego, krążeniowego i sercowo-naczyniowego, przewodu pokarmowego itp.
9. Wybierz poprawną odpowiedź.
Test 1.
Jakie pierwiastki chemiczne stanowią większość substancji organicznych?
2) C, O, H, N;
Test 2.
Elementy makro nie mają zastosowania:
4) mangan.
Test 3.
Organizmy żywe potrzebują azotu, ponieważ służy on:
1) składnik białek i kwasów nukleinowych; 10. Określić symptom, w którym wszystkie wymienione poniżej elementy, z wyjątkiem jednego, są połączone w jedną grupę. Podkreśl ten "dodatkowy" przedmiot.
Tlen, wodór, siarka, żelazo, węgiel, fosfor, azot. Zawarte tylko w DNA. Reszta to wszystko w białkach.
11. Wyjaśnij pochodzenie i ogólne znaczenie słowa (terminu), w oparciu o znaczenie korzeni, które go tworzą.
12. Wybierz termin i wyjaśnij, w jaki sposób jego bieżąca wartość odpowiada pierwotnej wartości jego pierwiastków.
Wybranym terminem jest organogen.
Zgodność: pojęcie to w zasadzie odpowiada pierwotnemu znaczeniu, ale dziś istnieje bardziej precyzyjna definicja. Wcześniej wartość była taka, że elementy były zaangażowane tylko w konstrukcję tkanek i komórek narządów. Obecnie stwierdzono, że elementy ważne biologicznie nie tylko tworzą cząsteczki chemiczne w komórkach itp., Ale także regulują wszystkie procesy zachodzące w komórkach, tkankach i narządach. Są częścią hormonów, witamin, enzymów i innych biomolekuł.
13. Formułować i zapisywać podstawowe idee z § 2.2.
Skład pierwiastkowy komórki jest procentem pierwiastków chemicznych w komórce. Elementy ogniw są zazwyczaj klasyfikowane, w zależności od ich zawartości procentowej, na mikro, makro i ultramikroelementy. Te elementy, które są zaangażowane w żywotną aktywność komórki, stanowią podstawę biomolekuł, zwanych bioelementami.
Makroelementy obejmują: C N H O. Są to główne składniki wszystkich związków organicznych w komórce. Ponadto P S K Ca Na Fe Cl Mg - są zawarte we wszystkich głównych biomolekułach. Bez nich funkcjonowanie ciała jest niemożliwe. Brak ich prowadzi do śmierci.
Do pierwiastków śladowych: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B, itp. Są one również niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmu, ale nie są tak istotne. Ich brak powoduje chorobę. Są one częścią związków biologicznie czynnych, wpływają na metabolizm.
Występują ultramikroelementy: Au Ag Be i inne, rola fizjologiczna nie jest w pełni ustalona. Ale są ważne dla komórki.
Istnieje pojęcie "endemii biochemicznej" - chorób roślin, zwierząt i ludzi, spowodowanych przez dotkliwy niedobór lub nadmiar jakiegokolwiek pierwiastka w danym obszarze. Na przykład, wola endemiczna (niedobór jodu).
Przy braku elementu ze względu na sposób karmienia mogą również wystąpić choroby lub dolegliwości. Na przykład z brakiem żelaza - niedokrwistością. Z brakiem wapnia - częste złamania, utrata włosów, zębów, ból mięśni.
I.2. Skład chemiczny komórki. Elementy mikro i makro
Zazwyczaj 70-80% masy komórek stanowi woda, w której rozpuszcza się różne sole i związki organiczne o niskiej masie cząsteczkowej. Najbardziej charakterystycznymi składnikami komórki są białka i kwasy nukleinowe. Niektóre białka są strukturalnymi składnikami komórki, inne są enzymami, tj. katalizatory, które określają szybkość i kierunek reakcji chemicznych zachodzących w komórkach. Kwasy nukleinowe służą jako nośniki informacji dziedzicznej, która jest realizowana w procesie wewnątrzkomórkowej syntezy białek. Często komórki zawierają pewną ilość substancji rezerwowych, które służą za rezerwę żywności. Komórki roślinne przechowują głównie skrobię, polimeryczną formę węglowodanów. W komórkach wątroby i mięśni przechowywany jest inny polimer węglowodanowy - glikogen. Produkty tłuszczowe są również często przechowywane, chociaż niektóre tłuszcze pełnią inną funkcję, a mianowicie są najważniejszymi składnikami strukturalnymi. Białka w komórkach (z wyjątkiem komórek nasiennych) zwykle nie są przechowywane. Nie jest możliwe opisanie typowego składu komórki, głównie z powodu dużych różnic w ilości przechowywanego jedzenia i wody. Komórki wątroby zawierają na przykład 70% wody, 17% białka, 5% tłuszczu, 2% węglowodanów i 0,1% kwasów nukleinowych; pozostałe 6% to sole i związki organiczne o niskiej masie cząsteczkowej, w szczególności aminokwasy. Komórki roślinne zwykle zawierają mniej białka, znacznie więcej węglowodanów i trochę więcej wody; wyjątkami są komórki, które są w spoczynku. Komórka spoczynkowa ziarna pszenicy, która jest źródłem składników odżywczych dla zarodka, zawiera około 12% białek (głównie białka przechowywanego), 2% tłuszczów i 72% węglowodanów. Ilość wody osiąga normalny poziom (70-80%) tylko na początku kiełkowania ziarna. Każda komórka zawiera wiele pierwiastków chemicznych zaangażowanych w różne reakcje chemiczne. Procesy chemiczne zachodzące w komórce są jednym z podstawowych warunków jej życia, rozwoju i funkcjonowania. Niektóre pierwiastki chemiczne w komórce więcej, inne - mniej. Na poziomie atomowym nie ma różnic między organicznym i nieorganicznym światem żywej natury: żywe organizmy składają się z tych samych atomów, co ciała o nieożywionej naturze. Jednak stosunek różnych pierwiastków chemicznych w żywych organizmach i skorupie ziemskiej jest bardzo zróżnicowany. Ponadto organizmy żywe mogą różnić się od swojego otoczenia składem izotopowym pierwiastków chemicznych. Konwencjonalnie wszystkie elementy komórki można podzielić na trzy grupy:
Makroelementy. Makroskładniki obejmują tlen (65-75%), węgiel (15-18%), wodór (8-10%), azot (2,0-3,0%), potas (0,15-0,4%), siarka (0,15-0,2%), fosfor (0,2-1,0%), chlor (0,05-0,1%), magnez (0,02-0,03%), sód (0,02-0,03%), wapnia (0,04-2,00%), żelaza (0,01-0,0155%). Elementy takie jak C, O, H, N, S, P są częścią związków organicznych. Węgiel - jest częścią wszystkich substancji organicznych; szkielet atomów węgla jest ich podstawą. Ponadto, w postaci CO2 jest utrwalany w procesie fotosyntezy i uwalniany podczas oddychania, w postaci CO (w niskich stężeniach) uczestniczy w regulacji funkcji komórkowych, w postaci CaCO3 jest częścią szkieletów mineralnych. Tlen - jest częścią prawie wszystkich substancji organicznych w komórce. Powstaje w trakcie fotosyntezy podczas fotolizy wody. Dla organizmów tlenowych służy jako środek utleniający podczas oddychania komórkowego, dostarczając komórkom energii. W największych ilościach w żywych komórkach zawarta jest kompozycja wody. Wodór - jest częścią wszystkich substancji organicznych w komórce. W największych ilościach zawartych w kompozycji wody. Niektóre bakterie utleniają cząsteczki wodoru pod kątem energii. Azot - jest częścią białek, kwasów nukleinowych i ich monomerów - aminokwasów i nukleotydów. Z ciała zwierząt pochodzi w składzie amoniaku, mocznika, guaniny lub kwasu moczowego jako końcowy produkt metabolizmu azotu. W postaci tlenku azotu NO (w niskich stężeniach) bierze udział w regulacji ciśnienia krwi. W większości białek znajduje się siarka - część aminokwasów zawierających siarkę. W małych ilościach jest obecny jako jon siarczanu w cytoplazmie komórek i płynach zewnątrzkomórkowych. Fosfor - jest częścią ATP, innych nukleotydów i kwasów nukleinowych (w postaci reszt kwasu fosforowego), w kompozycji tkanki kostnej i szkliwa zębów (w postaci soli mineralnych), a także obecnych w cytoplazmie i płynach międzykomórkowych (w postaci jonów fosforanowych). Magnez jest kofaktorem wielu enzymów zaangażowanych w metabolizm energetyczny i syntezę DNA; utrzymuje integralność rybosomów i mitochondriów, jest częścią chlorofilu. W komórkach zwierzęcych konieczne jest funkcjonowanie układu mięśniowego i kostnego. Wapń bierze udział w krzepnięciu krwi, a także służy jako jeden z uniwersalnych wtórnych mediatorów, regulujących najważniejsze procesy wewnątrzkomórkowe (w tym udział w utrzymaniu potencjału błonowego, niezbędnego do skurczu mięśni i egzocytozy). Nierozpuszczalne sole wapnia uczestniczą w tworzeniu kości i zębów kręgowców i szkieletów mineralnych bezkręgowców. Sód bierze udział w utrzymaniu potencjału błonowego, wytwarzaniu impulsów nerwowych, procesom osmoregulacji (w tym pracy nerek u ludzi) i tworzeniu układu bufora krwi. Potas bierze udział w utrzymaniu potencjału błonowego, generowaniu impulsów nerwowych, regulacji kurczliwości mięśnia sercowego. Zawarte w substancjach zewnątrzkomórkowych. Chlor - utrzymuje elektronoidalność komórki.
Pierwiastki śladowe: pierwiastki śladowe, które składają się z 0,001% do 0,000001% masy ciała żywych istot obejmują wanad, german, jod (część tyroksyny, hormon tarczycy), kobalt (witamina B12), mangan, nikiel, ruten, selen, fluor (szkliwo zębów), miedź, chrom, cynk Cynk - jest częścią enzymów zaangażowanych w fermentację alkoholową, jest częścią insuliny. Miedź - jest częścią enzymów utleniających zaangażowanych w syntezę cytochromów. Selen - bierze udział w procesach regulacyjnych organizmu.
Ultra-mikro elementy. Ultramicroelements stanowią mniej niż 0,0000001% w organizmach istot żywych, zawierają złoto, srebro ma działanie bakteriobójcze, rtęć hamuje reabsorpcję wody w kanalikach nerkowych, wpływając na enzymy. Platyna i cez również należą do ultramikroelementów. Niektóre z tej grupy obejmują również selen, którego niedobór wywołuje raka. Funkcje ultramikoweli są nadal słabo poznane. Skład molekularny komórki (zakładka №1)