Biološki važni elementi ćelije. Koji hemijski elementi čine ćeliju. Ugljik kao element je uključen u sastav

86 elemenata koji se nalaze u ljudskom tijelu periodni sistem Mendeljejeva, koji su stalno prisutni, od kojih je 25 neophodno za normalan život, od kojih je 18 apsolutno, a 7 korisnih. Profesor V.R. Williams ih je nazvao elementima života.

Sastav supstanci uključenih u reakcije povezane sa životom ćelije uključuje sve poznate hemijske elemente, većina njih su kiseonik (65-75%), ugljenik (15-18%), vodonik (8-10%) i azot (1. 5 - 3,0%). Preostali elementi su podijeljeni u 2 grupe: makroelementi (oko 1,9%) i mikroelementi (oko 0,1%). Makroelementi su sumpor, fosfor, hlor, kalijum, natrijum, magnezijum, kalcijum i gvožđe, a mikroelementi su cink, bakar, jod, fluor, mangan, selen, kobalt, molibden, stroncijum, nikl, hrom, vanadij itd. najmanje i malo ih je na broju, ali igraju važnu ulogu- utiču na metabolizam. Bez njih je nemoguće normalno funkcioniranje svake ćelije pojedinačno i organizma u cjelini.

Tabela hemijskih elemenata u ljudskom tijelu i njihova uloga

		Udio u ukupnoj masi %	Uloga ili funkcija elemenata u ljudskom tijelu
Osnovni elementi ljudskog tijela
Kiseonik			Potreban za oksidacijske reakcije, prvenstveno za proces disanja. Prisutan u većini organskih materija i vode.
			Formira okvir od molekula organskih supstanci.
			Prisutan u većini organska jedinjenja i u vodi.
			Komponenta svih proteina nukleinske kiseline i mnoge druge organske supstance.
			Strukturna komponenta kostiju i zuba. Važan za provođenje nervnih impulsa kroz sinapse, procese zgrušavanja krvi, kontrakciju mišića i oplodnju.
			Komponenta nukleinskih kiselina, fosfolipida, nukleotida uključenih u prijenos energije. Strukturna komponenta kostiju.
			Najvažniji intracelularni kation. Neophodan za provođenje nervnih impulsa. Komponenta većine proteina.
			To je energetski transport ćelije, jer može transportovati elektrone kiseonika i metilne grupe. Pruža zaštitu tkivima i ćelijama od oksidativnih procesa.
			Najvažniji ekstracelularni kation. Učestvuje u regulaciji kretanja tečnosti između delova tela, kao i u provođenju nervnih impulsa.
Mikroelementi organizma
			Kofaktor za enzime (kinaze).
			Najvažniji anjon intersticijske tečnosti. Također važan za održavanje osmotske ravnoteže. Učestvuje u transportu kiseonika u krvi (pomeranje hlorida).
		količine u tragovima	Komponenta hemoglobina i mioglobina. Nosač elektrona. Kofaktor za enzime (katalaze).
		količine u tragovima	Komponenta hormona štitnjače.
		količine u tragovima	Vitamin B 12 komponenta
Ostali elementi prisutni u tragovima uključuju mangan (Mn), bakar (Cu), cink (Zn), fluor (F), molibden (Mo) i selen (Se).

_______________

Izvor informacija: Ljudska biologija u dijagramima / V.R. Pikering - 2003.

Oko 70 elemenata periodnog sistema elemenata D. I. Mendeljejeva pronađeno je u ćelijama različitih organizama, ali samo 24 od njih imaju dobro utvrđeno značenje i stalno se nalaze u svim vrstama ćelija.

Najveći udio u elementarnom sastavu ćelije čine kisik, ugljik, vodonik i dušik. To su tzv osnovni ili biogeni elementi. Ovi elementi čine više od 95% mase ćelija, a njihov relativni sadržaj u živoj materiji je mnogo veći nego u zemljine kore. Kalcijum, fosfor, sumpor, kalijum, hlor, natrijum, magnezijum, jod i gvožđe su takođe vitalni. Njihov sadržaj u ćeliji izračunava se u desetinkama i stotim dijelovima procenta. Navedeni elementi čine grupu makronutrijenti.

Ostali hemijski elementi: bakar, mangan, molibden, kobalt, cink, bor, fluor, hrom, selen, aluminijum, jod, gvožđe, silicijum – sadržani su u izuzetno malim količinama (manje od 0,01% mase ćelije). Oni pripadaju grupi mikroelementi.

Procentualni sadržaj određenog elementa u organizmu ni na koji način ne karakteriše stepen njegove važnosti i neophodnosti u organizmu. Na primjer, mnogi mikroelementi su dio raznih biološki aktivnih supstanci - enzima, vitamina (kobalt je dio vitamina B12), hormona (jod je dio tiroksina); utiču na rast i razvoj organizama (cink, mangan, bakar), hematopoeza (gvožđe, bakar), procesi ćelijskog disanja (bakar, cink) itd. Sadržaj i značaj za život ćelija i organizma u celini raznih hemijski elementi prikazano u tabeli:

Najvažniji hemijski elementi ćelije

Element	Simbol	Okvirni sadržaj, %	Značaj za ćelije i organizme
Kiseonik	O	62	Dio vode i organske tvari; učestvuje u ćelijskom disanju
Karbon	C	20	Sadrži sve organske supstance
Vodonik	H	10	Dio vode i organske tvari; učestvuje u procesima konverzije energije
Nitrogen	N	3	Sadrži aminokiseline, proteine, nukleinske kiseline, ATP, hlorofil, vitamine
Kalcijum	Ca	2,5	Deo ćelijskog zida biljaka, kostiju i zuba, povećava zgrušavanje krvi i kontraktilnost mišićnih vlakana
Fosfor	P	1,0	Dio koštanog tkiva i zubne cakline, nukleinske kiseline, ATP i neki enzimi
Sumpor	S	0,25	Dio aminokiselina (cistein, cistin i metionin), nekih vitamina, učestvuje u stvaranju disulfidnih veza u formiranju tercijarne strukture proteina
Kalijum	K	0,25	Sadrži se u ćeliji samo u obliku jona, aktivira enzime sinteze proteina, određuje normalan ritam srčane aktivnosti, učestvuje u procesima fotosinteze i stvaranju bioelektričnih potencijala.
Hlor	Cl	0,2	Negativni ion prevladava u tijelu životinja. Hlorovodonična kiselina komponenta želudačnog soka
Natrijum	N / A	0,1	Sadržan u ćeliji samo u obliku jona, određuje normalan ritam srčane aktivnosti i utiče na sintezu hormona
Magnezijum	Mg	0,07	Dio molekula hlorofila, kao i kosti i zubi, aktivira energetski metabolizam i sintezu DNK
Jod	I	0,01	Dio hormona štitne žlijezde
Iron	Fe	Otisci prstiju	Deo je mnogih enzima, hemoglobina i mioglobina, učestvuje u biosintezi hlorofila, u transportu elektrona, u procesima disanja i fotosinteze
Bakar	Cu	Otisci prstiju	Dio je hemocijanina kod beskičmenjaka, dio je nekih enzima i uključen je u procese hematopoeze, fotosinteze i sinteze hemoglobina.
Mangan	Mn	Otisci prstiju	Dio ili povećava aktivnost određenih enzima, učestvuje u razvoju kostiju, asimilaciji dušika i procesu fotosinteze
molibden	Mo	Otisci prstiju	Dio nekih enzima (nitrat reduktaze), učestvuje u procesima fiksacije atmosferskog dušika bakterijama nodula
Kobalt	Co	Otisci prstiju	Dio vitamina B12, učestvuje u fiksaciji atmosferskog azota bakterijama nodula
Bor	B	Otisci prstiju	Utječe na procese rasta biljaka, aktivira reduktivne enzime disanja
Cink	Zn	Otisci prstiju	Dio nekih enzima koji razgrađuju polipeptide, učestvuje u sintezi biljnih hormona (auksina) i glikolizi
Fluor	F	Otisci prstiju	Sadrži caklinu zuba i kostiju

>> Hemija: Hemijski elementi u ćelijama živih organizama

Više od 70 elemenata otkriveno je u supstancama koje formiraju ćelije svih živih organizama (ljudi, životinje, biljke). Ovi elementi se obično dijele u dvije grupe: makroelementi i mikroelementi.

Makroelementi se nalaze u ćelijama u velikim količinama. Prije svega, to su ugljik, kisik, dušik i vodonik. Zajedno čine skoro 98% ukupnog sadržaja ćelije. Pored ovih elemenata, u makroelemente spadaju i magnezijum, kalijum, kalcijum, natrijum, fosfor, sumpor i hlor. Njihov ukupan sadržaj je 1,9%. Dakle, udio ostalih hemijskih elemenata iznosi oko 0,1%. To su mikroelementi. To uključuje gvožđe, cink, mangan, bor, bakar, jod, kobalt, brom, fluor, aluminijum itd.

U mleku sisara pronađena su 23 elementa u tragovima: litijum, rubidijum, bakar, srebro, barijum, stroncijum, titan, arsen, vanadijum, hrom, molibden, jod, fluor, mangan, gvožđe, kobalt, nikl itd.

Krv sisara sadrži 24 elementa u tragovima, a ljudski mozak 18 elemenata u tragovima.

Kao što vidite, u ćeliji nema posebnih elemenata koji su karakteristični samo za živu prirodu, odnosno na atomskom nivou ne postoje razlike između žive i nežive prirode. Ove razlike se nalaze samo na nivou složenih supstanci – na molekularnom nivou. Tako, uz neorganske tvari (vodu i mineralne soli), ćelije živih organizama sadrže tvari koje su karakteristične samo za njih - organske tvari (proteini, masti, ugljikohidrati, nukleinske kiseline, vitamini, hormoni itd.). Ove tvari su građene uglavnom od ugljika, vodonika, kisika i dušika, odnosno od makroelemenata. Mikroelementi su sadržani u ovim tvarima u malim količinama, međutim njihova uloga u normalnom funkcioniranju organizama je ogromna. Na primjer, spojevi bora, mangana, cinka i kobalta dramatično povećavaju prinos pojedinih poljoprivrednih biljaka i povećavaju njihovu otpornost na različite bolesti.

Ljudi i životinje dobijaju mikroelemente koji su im potrebni za normalan život putem biljaka koje jedu. Ako u hrani nema dovoljno mangana, moguće je usporavanje rasta, odgođeni pubertet i metabolički poremećaji tokom formiranja skeleta. Dodavanje frakcija miligrama soli mangana u dnevni obrokživotinja eliminiše ove bolesti.

Kobalt je dio vitamina B12, koji je odgovoran za funkcionisanje organa za stvaranje krvi. Nedostatak kobalta u hrani često uzrokuje ozbiljne bolesti, što dovodi do iscrpljivanja organizma, pa čak i smrti.

Važnost mikroelemenata za ljude prvi put je otkrivena tokom proučavanja bolesti kao što je endemska gušavost, koja je uzrokovana nedostatkom joda u hrani i vodi. Uzimanje soli koja sadrži jod dovodi do oporavka, a dodavanje u hranu u malim količinama sprečava bolest. U tu svrhu se jodira kuhinjska so kojoj se dodaje 0,001-0,01% kalijum jodida.

Većina bioloških enzimskih katalizatora sadrži cink, molibden i neke druge metale. Ovi elementi, sadržani u vrlo malim količinama u ćelijama živih organizama, obezbeđuju normalno funkcionisanje najfinijih biohemijskih mehanizama i pravi su regulatori vitalnih procesa.

Mnogi mikroelementi sadržani su u vitaminima – organskim tvarima različite kemijske prirode koje u malim dozama unose u organizam hranom i imaju veliki utjecaj na metabolizam i cjelokupno funkcioniranje organizma. Po svom biološkom djelovanju bliski su enzimima, ali enzime stvaraju ćelije tijela, a vitamini obično dolaze iz hrane. Izvori vitamina su biljke: agrumi, šipak, peršun, luk, beli luk i mnogi drugi. Neki vitamini - A, B1, B2, K - dobijaju se sintetički. Vitamini su dobili ime po dvije riječi: vita - život i amin - koji sadrži dušik.

Mikroelementi su također dio hormona – biološki aktivnih supstanci koje regulišu rad organa i organskih sistema kod ljudi i životinja. Ime su preuzeli od grčke riječi harmao - pobjeđujem. Hormone proizvode endokrine žlijezde i ulaze u krv, koja ih prenosi po cijelom tijelu. Neki hormoni se dobijaju sintetički.

1. Makroelementi i mikroelementi.

2. Uloga mikroelemenata u životu biljaka, životinja i ljudi.

3. Organske supstance: proteini, masti, ugljeni hidrati.

4. Enzimi.

5. Vitamini.

6. Hormoni.

Na kom nivou oblika postojanja nekog hemijskog elementa počinje razlika između žive i nežive prirode?

Zašto se pojedini makroelementi nazivaju i biogeni? Navedite ih.

Sadržaj lekcije beleške sa lekcija podrška okvirnoj prezentaciji lekcija metode ubrzanja interaktivne tehnologije Vježbajte zadaci i vježbe radionice za samotestiranje, obuke, slučajevi, potrage domaća zadaća diskusija pitanja retorička pitanja učenika Ilustracije audio, video i multimedija fotografije, slike, grafike, tabele, dijagrami, humor, anegdote, vicevi, stripovi, parabole, izreke, ukrštene reči, citati Dodaci sažetakačlanci trikovi za radoznale jaslice udžbenici osnovni i dodatni rječnik pojmova ostalo Poboljšanje udžbenika i lekcijaispravljanje grešaka u udžbeniku ažuriranje fragmenta u udžbeniku, elementi inovacije u lekciji, zamjena zastarjelog znanja novim Samo za nastavnike savršene lekcije kalendarski plan za godinu smjernice diskusioni programi Integrisane lekcije

Instrukcije

Glavni elementi koji se nalaze u ćelijama su vodonik, ugljenik, kiseonik i azot. Ovi hemijski elementi se nazivaju biogeni, jer igraju odlučujuću ulogu u životu ćelija. Oni čine devedeset pet posto ukupne ćelijske mase. Ovi elementi su dopunjeni tvarima kao što su sumpor i fosfor, koji zajedno s biogenim elementima formiraju molekule glavnih organskih spojeva u stanicama.

Jednako važno za funkcionisanje je i prisustvo makroelemenata. Njihov broj je mali, manje od procenta ukupne mase, ali neprocjenjiv. Makroelementi uključuju supstance kao što su natrijum, kalijum, hlor, magnezijum i kalcijum.

Svi makroelementi se nalaze u ćelijama u obliku jona i direktno su uključeni u brojne ćelijske procese, na primer, joni kalcijuma su uključeni u mišićne kontrakcije, motoričke funkcije i zgrušavanje krvi, a ioni su odgovorni za funkcioniranje ribozoma. Biljne ćelije također ne mogu bez magnezija - on je dio klorofila i osigurava funkcioniranje mitohondrija. Natrijum i kalijum, elementi koji se nalaze u ljudskim ćelijama, zauzvrat su odgovorni za prenos nervnih impulsa i otkucaja srca.

Ništa manje važan funkcionalni značaj imaju mikroelementi - supstance koje ne prelaze svoj sadržaj od stotog procenta ukupne mase ćelija. To su gvožđe, cink, mangan, bakar, kobalt, cink, a za određenu vrstu ćelije i bor, aluminijum, hrom, fluor, selen, molibden, jod i silicijum.

Važnost elemenata koji čine ćelije ne odražava se u procentima. Na primjer, bez bakra će funkcionisanje redoks procesa biti pod velikim pitanjem; štaviše, ovaj element, uprkos niskom sadržaju u ćelijama, ima veliki značaj u životu mekušaca, odgovoran za transport kiseonika kroz tijelo.

Gvožđe je mikroelement poput bakra, a njegov sadržaj u ćelijama je nizak. Ali bez ove supstance zdrava osoba To je jednostavno nemoguće zamisliti. Hemoglobin hem i mnogi enzimi ne mogu bez ovog elementa. Gvožđe je takođe nosilac elektrona.

Ćelije algi, spužvi, preslice i mekušaca trebaju element kao što je silicijum. Njegova uloga kod kičmenjaka nije ništa manje izražena - najveći sadržaj ima u ligamentima i hrskavici. Fluor se u velikim količinama nalazi u ćelijama cakline zuba i kostiju, a bor je odgovoran za rast biljnih organizama. Čak i najmanji sadržaj mikroelemenata u ćelijama ima svoj značaj i igra svoju neupadljivu, ali važnu ulogu.

Ćelija: hemijski sastav, struktura, funkcije organela.

Hemijski sastav ćelije. Makro- i mikroelementi. Odnos između strukture i funkcija neorganskih i organskih supstanci (proteini, nukleinske kiseline, ugljikohidrati, lipidi, ATP) koje čine ćeliju. Uloga hemijske supstance u ljudskoj ćeliji i tijelu.

Organizmi se sastoje od ćelija. Ćelije različitih organizama imaju slično hemijski sastav. Tabela 1 prikazuje glavne hemijske elemente koji se nalaze u ćelijama živih organizama.

Tabela 1. Sadržaj hemijskih elemenata u ćeliji

Element	Količina, %	Element	Količina, %
Kiseonik	65-75	Kalcijum	0,04-2,00
Karbon	15-18	Magnezijum	0,02-0,03
Vodonik	8-10	Natrijum	0,02-0,03
Nitrogen	1,5-3,0	Iron	0,01-0,015
Fosfor	0,2-1,0	Cink	0,0003
Kalijum	0,15-0,4	Bakar	0,0002
Sumpor	0,15-0,2	Jod	0,0001
Hlor	0,05-0,10	Fluor	0,0001

U prvu grupu spadaju kiseonik, ugljenik, vodonik i azot. Oni čine skoro 98% ukupnog sastava ćelije.

U drugu grupu spadaju kalijum, natrijum, kalcijum, sumpor, fosfor, magnezijum, gvožđe, hlor. Njihov sadržaj u ćeliji je desetinki i stoti dio procenta. Elementi ove dvije grupe su klasifikovani kao makronutrijenti(iz grčkog makro- veliki).

Preostali elementi, predstavljeni u ćeliji sa stotim i hiljaditim dijelom procenta, uključeni su u treću grupu. Ovo mikroelementi(iz grčkog mikro- mali).

U ćeliji nisu pronađeni elementi jedinstveni za živu prirodu. Svi navedeni hemijski elementi su uključeni u sastav nežive prirode. Ovo ukazuje na jedinstvo žive i nežive prirode.

Nedostatak bilo kojeg elementa može dovesti do bolesti, pa čak i smrti organizma, jer svaki element igra specifičnu ulogu. Makroelementi prve grupe čine osnovu biopolimera - proteina, ugljikohidrata, nukleinskih kiselina, kao i lipida, bez kojih je život nemoguć. Sumpor je deo nekih proteina, fosfor je deo nukleinskih kiselina, gvožđe je deo hemoglobina, a magnezijum deo hlorofila. Kalcijum igra važnu ulogu u metabolizmu.

Neki od hemijskih elemenata sadržanih u ćeliji su dio neorganskih supstanci - mineralnih soli i vode.

Mineralne soli nalaze se u ćeliji, po pravilu, u obliku kationa (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) i anjona (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO 3), čiji odnos određuje kiselost sredine koja je važna za život ćelija.

(U mnogim ćelijama sredina je blago alkalna i njen pH se gotovo ne mijenja, jer se u njoj stalno održava određeni omjer kationa i aniona.)

Od neorganskih supstanci u živoj prirodi igra ogromnu ulogu vode.

Bez vode život je nemoguć. Čini značajnu masu većine ćelija. Mnogo vode sadrži ćelije mozga i ljudski embrioni: više od 80% vode; u ćelijama masnog tkiva - samo 40.% Do starosti se sadržaj vode u ćelijama smanjuje. Osoba koja je izgubila 20% vode umire.

Jedinstvena svojstva vode određuju njenu ulogu u tijelu. Uključen je u termoregulaciju, što je uzrokovano velikim toplinskim kapacitetom vode - potrošnjom velika količina energije pri zagrevanju. Šta određuje visok toplotni kapacitet vode?

U molekuli vode, atom kiseonika je kovalentno vezan za dva atoma vodika. Molekula vode je polarna jer atom kisika ima djelomično negativan naboj, a svaki od dva atoma vodika ima

Djelomično pozitivan naboj. Vodikova veza nastaje između atoma kisika jedne molekule vode i atoma vodika druge molekule. Vodikove veze obezbeđuju vezu veliki broj molekule vode. Kada se voda zagrije, značajan dio energije se troši na razbijanje vodoničnih veza, što određuje njen veliki toplinski kapacitet.

voda - dobar rastvarač. Zbog svog polariteta, njegovi molekuli stupaju u interakciju s pozitivno i negativno nabijenim ionima, čime pospješuju otapanje tvari. U odnosu na vodu, sve ćelijske supstance se dijele na hidrofilne i hidrofobne.

Hidrofilna(iz grčkog hidro- vodu i filleo- ljubav) nazivaju se tvari koje se otapaju u vodi. To uključuje jonska jedinjenja (na primjer, soli) i neka nejonska jedinjenja (na primjer, šećeri).

Hidrofobna(iz grčkog hidro- vodu i Fobos- strah) su supstance koje su nerastvorljive u vodi. To uključuje, na primjer, lipide.

Voda igra važnu ulogu u hemijskim reakcijama koje se dešavaju u ćeliji u vodenim rastvorima. Rastvara metaboličke produkte koji tijelu nisu potrebni i na taj način potiče njihovo uklanjanje iz tijela. To daje visok sadržaj vode u ćeliji elastičnost. Voda olakšava kretanje različitih supstanci unutar ćelije ili od ćelije do ćelije.

Tijela žive i nežive prirode sastoje se od istih kemijskih elemenata. Živi organizmi sadrže neorganske supstance - vodu i mineralne soli. Životno važne brojne funkcije vode u ćeliji određene su karakteristikama njenih molekula: njihovim polaritetom, sposobnošću stvaranja vodikovih veza.

NEORGANSKE KOMPONENTE ĆELIJE

Druga vrsta klasifikacije elemenata u ćeliji:

Makroelementi uključuju kiseonik, ugljenik, vodonik, fosfor, kalijum, sumpor, hlor, kalcijum, magnezijum, natrijum, gvožđe.
Mikroelementi uključuju mangan, bakar, cink, jod, fluor.
Ultramikroelementi uključuju srebro, zlato, brom i selen.

ELEMENTI	SADRŽAJ U TELU (%)	BIOLOŠKI ZNAČAJ
Makronutrijenti:
O.C.H.N.	O - 62%, C - 20%, H - 10%, N - 3%	Sadrži svu organsku materiju u ćelijama, vodu
Fosfor R	1,0	Dio su nukleinskih kiselina, ATP-a (formira visokoenergetske veze), enzima, koštanog tkiva i zubne cakline
Kalcijum Ca +2	2,5	U biljkama je dio ćelijske membrane, kod životinja - u sastavu kostiju i zuba, aktivira zgrušavanje krvi
Mikroelementi:	1-0,01
Sumpor S	0,25	Sadrži proteine, vitamine i enzime
Kalijum K+	0,25	Izaziva provođenje nervnih impulsa; aktivator enzima sinteze proteina, procesa fotosinteze, rasta biljaka
Klor CI -	0,2	Sastojak je želudačnog soka u obliku hlorovodonične kiseline, aktivira enzime
Natrijum Na+	0,1	Osigurava provođenje nervnih impulsa, održava osmotski tlak u ćeliji, stimulira sintezu hormona
Magnezijum Mg +2	0,07	Dio molekule hlorofila, koji se nalazi u kostima i zubima, aktivira sintezu DNK i energetski metabolizam
jod I -	0,1	Dio hormona štitnjače - tiroksin, utiče na metabolizam
Gvožđe Fe+3	0,01	Dio je hemoglobina, mioglobina, sočiva i rožnjače oka, aktivator enzima i uključen je u sintezu hlorofila. Omogućava transport kiseonika do tkiva i organa
Ultramikroelementi:	manje od 0,01, količine u tragovima
Bakar Si +2		Učestvuje u procesima hematopoeze, fotosinteze, katalizira intracelularne oksidativne procese
Manganese Mn		Povećava produktivnost biljaka, aktivira proces fotosinteze, utiče na hematopoetske procese
Bor V		Utiče na procese rasta biljaka
Fluor F		Dio je zubne cakline; ako postoji nedostatak, razvija se karijes; ako ima viška, razvija se fluoroza.
Supstance:
N 2 0	60-98	On čini unutrašnju sredinu tijela, učestvuje u procesima hidrolize i strukturira ćeliju. Univerzalni rastvarač, katalizator, učesnik hemijske reakcije

ORGANSKI KOMPONENTE ĆELIJA

SUPSTANCE	STRUKTURA I SVOJSTVA	FUNKCIJE
Lipidi
	Viši estri masne kiseline i glicerin. Sastav fosfolipida dodatno uključuje i ostatak H 3 PO4. Imaju hidrofobna ili hidrofilno-hidrofobna svojstva i visok energetski intenzitet	Izgradnja- formira bilipidni sloj svih membrana. Energija. Termoregulatorna. Zaštitni. Hormonalni(kortikosteroidi, polni hormoni). Komponente vitamini D, E. Izvor vode u tijelu. Rezervni nutrijent
Ugljikohidrati
monosaharidi: glukoza, fruktoza, riboza, deoksiriboza	Visoko rastvorljiv u vodi	Energija
disaharidi: saharoza, maltoza (slani šećer)	Rastvorljivo u vodi	Komponente DNK, RNK, ATP
polisaharidi: skrob, glikogen, celuloza	Slabo rastvorljiv ili nerastvorljiv u vodi	Rezervni nutrijent. Konstrukcija - ljuska biljne ćelije
Vjeverice	Polimeri. Monomeri - 20 aminokiselina.	Enzimi su biokatalizatori.
	I struktura je sekvenca aminokiselina u polipeptidnom lancu. Veza - peptid - CO-NH-	Konstrukcija - dio su membranskih struktura, ribozoma.
	II struktura - a-heliks, veza - vodonik	Motor (kontraktilni mišićni proteini).
	III struktura - prostorna konfiguracija a-spirale (globule). Veze - jonske, kovalentne, hidrofobne, vodonične	Transport (hemoglobin). Zaštitna (antitela) Regulatorna (hormoni, insulin)
	IV struktura nije karakteristična za sve proteine. Veza više polipeptidnih lanaca u jednu nadgradnju Slabo rastvorljiv u vodi. Akcija visoke temperature, koncentrisane kiseline i alkalije, soli teških metala izaziva denaturaciju
nukleinske kiseline:	Biopolimeri. Sastoji se od nukleotida
DNK je deoksiribonukleinska kiselina.	Sastav nukleotida: deoksiriboza, azotne baze - adenin, gvanin, citozin, timin, ostatak fosforne kiseline - H 3 PO 4. Komplementarnost azotnih baza A = T, G = C. Dvostruka spirala. Sposoban za samoudvostručavanje	Oni formiraju hromozome. Čuvanje i prijenos nasljednih informacija, genetski kod. Biosinteza RNK i proteina. Kodira primarnu strukturu proteina. Sadrži u jezgru, mitohondrijama, plastidima
RNK je ribonukleinska kiselina.	Nukleotidni sastav: riboza, azotne baze - adenin, gvanin, citozin, uracil, H 3 PO 4 ostatak Komplementarnost azotnih baza A = U, G = C. Jedan lanac
Messenger RNA		Prenos informacija o primarnoj strukturi proteina, učestvuje u biosintezi proteina
Ribosomalna RNA		Gradi tijelo ribosoma
Transfer RNA		Kodira i prenosi aminokiseline do mjesta sinteze proteina - ribozoma
Virusna RNK i DNK		Genetski aparat virusa

Struktura proteina

Enzimi.

Najvažnija funkcija proteina je katalitička. Proteinski molekuli, povećanje brzine hemijskih reakcija u ćeliji za nekoliko redova veličine nazivaju se enzimi. Niko biohemijski proces ne nastaje u organizmu bez učešća enzima.

Trenutno je otkriveno preko 2000 enzima. Njihova efikasnost je višestruko veća od efikasnosti neorganskih katalizatora koji se koriste u proizvodnji. Dakle, 1 mg željeza u enzimu katalaze zamjenjuje 10 tona neorganskog željeza. Katalaza povećava brzinu razgradnje vodikovog peroksida (H 2 O 2) za 10 11 puta. Enzim koji katalizuje reakciju stvaranja ugljene kiseline (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3) ubrzava reakciju 10 7 puta.

Važno svojstvo enzima je specifičnost njihovog djelovanja; svaki enzim katalizira samo jednu ili malu grupu sličnih reakcija.

Supstanca na koju enzim djeluje naziva se supstrat. Strukture molekula enzima i supstrata moraju se međusobno točno podudarati. Ovo objašnjava specifičnost djelovanja enzima. Kada se supstrat kombinuje sa enzimom, prostorna struktura enzima se menja.

Redoslijed interakcije između enzima i supstrata može se shematski prikazati:

Supstrat+Enzim - Kompleks enzim-supstrat - Enzim+Proizvod.

Dijagram pokazuje da se supstrat kombinuje sa enzimom i formira kompleks enzim-supstrat. U ovom slučaju, supstrat se pretvara u novu tvar - proizvod. U završnoj fazi, enzim se oslobađa iz proizvoda i ponovo stupa u interakciju s drugim molekulom supstrata.

Enzimi funkcioniraju samo pri određenoj temperaturi, koncentraciji tvari i kiselosti okoline. Promjene uvjeta dovode do promjena u tercijarnoj i kvaternarnoj strukturi proteinskog molekula, a samim tim i do supresije aktivnosti enzima. Kako se to događa? Samo određeni dio molekule enzima, tzv aktivni centar. Aktivni centar sadrži od 3 do 12 aminokiselinskih ostataka i nastaje kao rezultat savijanja polipeptidnog lanca.

Pod uticajem različitih faktora, struktura molekula enzima se menja. U tom slučaju, prostorna konfiguracija aktivnog centra je poremećena, a enzim gubi svoju aktivnost.

Enzimi su proteini koji djeluju kao biološki katalizatori. Zahvaljujući enzimima, brzina hemijskih reakcija u ćelijama se povećava za nekoliko redova veličine. Važna nekretnina enzimi - specifičnost djelovanja pod određenim uvjetima.

Nukleinske kiseline.

Nukleinske kiseline su otkrivene u drugoj polovini 19. veka. Švicarski biohemičar F. Miescher, koji je izolovao supstancu s visokim sadržajem dušika i fosfora iz ćelijskih jezgara i nazvao je "nuklein" (od lat. jezgro- jezgro).

Nukleinske kiseline pohranjuju nasljedne informacije o strukturi i funkcioniranju svake ćelije i svih živih bića na Zemlji. Postoje dvije vrste nukleinskih kiselina - DNK (deoksiribonukleinska kiselina) i RNA (ribonukleinska kiselina). Nukleinske kiseline su, kao i proteini, specifične za vrstu, odnosno organizmi svake vrste imaju svoj tip DNK. Da biste saznali razloge specifičnosti vrste, razmotrite strukturu nukleinskih kiselina.

Molekuli nukleinske kiseline su veoma dugi lanci koji se sastoje od stotina, pa čak i miliona nukleotida. Svaka nukleinska kiselina sadrži samo četiri vrste nukleotida. Funkcije molekula nukleinske kiseline zavise od njihove strukture, nukleotida koje sadrže, njihovog broja u lancu i redoslijeda spoja u molekuli.

Svaki nukleotid se sastoji od tri komponente: azotne baze, ugljikohidrata i fosforne kiseline. Svaki nukleotid DNK sadrži jednu od četiri vrste azotnih baza (adenin - A, timin - T, gvanin - G ili citozin - C), kao i dezoksiribozu ugljikohidrata i ostatak fosforne kiseline.

Dakle, DNK nukleotidi se razlikuju samo po tipu azotne baze.

Molekul DNK se sastoji od ogromnog broja nukleotida povezanih u lanac u određenom nizu. Svaki tip molekula DNK ima svoj broj i sekvencu nukleotida.

Molekuli DNK su veoma dugački. Na primjer, za pisanje slovima sekvence nukleotida u molekulima DNK iz jedne ljudske ćelije (46 hromozoma) bila bi potrebna knjiga od oko 820.000 stranica. Izmjena četiri tipa nukleotida može formirati beskonačan broj varijanti DNK molekula. Ove strukturne karakteristike molekula DNK omogućavaju im da pohrane ogromnu količinu informacija o svim karakteristikama organizama.

Godine 1953. američki biolog J. Watson i engleski fizičar F. Crick stvorili su model strukture molekule DNK. Naučnici su otkrili da se svaki molekul DNK sastoji od dva lanca međusobno povezana i spiralno uvijena. Izgleda kao dvostruka spirala. U svakom lancu se izmjenjuju četiri tipa nukleotida u određenom nizu.

Nukleotidni sastav DNK varira između različite vrste bakterije, gljive, biljke, životinje. Ali to se ne mijenja s godinama, malo ovisi o promjenama okruženje. Nukleotidi su upareni, odnosno broj nukleotida adenina u bilo kojoj molekuli DNK jednak je broju nukleotida timidina (A-T), a broj nukleotida citozina jednak je broju nukleotida guanina (C-G). To je zbog činjenice da veza dva lanca jedan s drugim u molekuli DNK podliježe određenom pravilu, naime: adenin jednog lanca uvijek je povezan dvjema vodikovim vezama samo s timinom drugog lanca, a gvanin - tri vodonične veze sa citozinom, odnosno nukleotidni lanci jednog molekula DNK su komplementarni, međusobno se nadopunjuju.

Molekule nukleinske kiseline - DNK i RNK - sastoje se od nukleotida. DNK nukleotidi uključuju dušičnu bazu (A, T, G, C), deoksiribozu ugljikohidrata i ostatak molekula fosforne kiseline. Molekul DNK je dvostruka spirala, koja se sastoji od dva lanca povezana vodoničnim vezama prema principu komplementarnosti. Funkcija DNK je pohranjivanje nasljednih informacija.

Ćelije svih organizama sadrže molekule ATP-a – adenozin trifosforne kiseline. ATP je univerzalna ćelijska tvar, čija molekula ima veze bogate energijom. Molekul ATP je jedan jedinstveni nukleotid, koji se, kao i drugi nukleotidi, sastoji od tri komponente: azotne baze - adenina, ugljikohidrata - riboze, ali umjesto jednog sadrži tri ostatka molekula fosforne kiseline (Sl. 12). Veze označene na slici sa ikonom su bogate energijom i nazivaju se makroergijski. Svaki ATP molekul sadrži dvije visokoenergetske veze.

Kada se prekine visokoenergetska veza i uz pomoć enzima ukloni jedan molekul fosforne kiseline, oslobađa se 40 kJ/mol energije, a ATP se pretvara u ADP – adenozin difosfornu kiselinu. Kada se ukloni još jedan molekul fosforne kiseline, oslobađa se još 40 kJ/mol; Nastaje AMP - adenozin monofosforna kiselina. Ove reakcije su reverzibilne, odnosno AMP se može pretvoriti u ADP, ADP u ATP.

Molekuli ATP-a se ne samo razgrađuju, već se i sintetiziraju, pa je njihov sadržaj u ćeliji relativno konstantan. Značaj ATP-a u životu ćelije je ogroman. Ove molekule igraju vodeću ulogu u energetskom metabolizmu potrebnom za osiguranje života ćelije i organizma u cjelini.

Rice. Šema strukture ATP-a.

adenin -

Molekul RNK je obično jedan lanac, koji se sastoji od četiri tipa nukleotida - A, U, G, C. Poznata su tri glavna tipa RNK: mRNA, rRNA, tRNA. Sadržaj RNK molekula u ćeliji nije konstantan, oni učestvuju u biosintezi proteina. ATP je univerzalna energetska supstanca ćelije, koja sadrži veze bogate energijom. ATP igra centralnu ulogu u ćelijskom energetskom metabolizmu. RNK i ATP se nalaze i u jezgru i u citoplazmi ćelije.