عناصر مهم بیولوژیکی سلول. عناصر شیمیایی در سلول چیست؟ کربن به عنوان یک عنصر بخشی از

در بدن انسان 86 عنصر از سیستم تناوبی مندلیف یافت شد که دائماً وجود دارد که 25 عنصر برای زندگی عادی ضروری است، 18 عنصر مطلق و 7 مورد مفید است. پروفسور V.R. ویلیامز آنها را عناصر زندگی نامید.

ترکیب مواد درگیر در واکنش های مرتبط با زندگی سلولی شامل تمام عناصر شیمیایی شناخته شده است که بیشتر آنها اکسیژن (65 - 75٪)، کربن (15 - 18٪)، هیدروژن (8 - 10٪) و نیتروژن (1) است. 0.5 - 3.0٪. عناصر باقی مانده به 2 گروه تقسیم می شوند: عناصر ماکرو (حدود 1.9٪) و عناصر میکرو (حدود 0.1٪). درشت مغذی ها عبارتند از: گوگرد، فسفر، کلر، پتاسیم، سدیم، منیزیم، کلسیم و آهن، عناصر ریز عبارتند از روی، مس، ید، فلوئور، منگنز، سلنیوم، کبالت، مولیبدن، استرانسیم، نیکل، کروم، وانکریم و غیره. تعداد کمی هستند، اما نقش مهمی دارند - آنها بر متابولیسم تأثیر می گذارند. بدون آنها، عملکرد طبیعی هر سلول به صورت جداگانه و ارگانیسم به عنوان یک کل غیرممکن است.

جدول عناصر شیمیایی در بدن انسان، نقش آنها

		سهم در کل جرم %	نقش یا عملکرد عناصر در بدن انسان
عناصر اساسی بدن انسان
اکسیژن			برای واکنش های اکسیداسیون، در درجه اول برای فرآیند تنفس مورد نیاز است. در اکثر مواد آلی و در آب وجود دارد.
			چارچوب مولکول های مواد آلی را تشکیل می دهد.
			در اکثر ترکیبات آلی و در آب وجود دارد.
			جزء تمام پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک و بسیاری از مواد آلی دیگر.
			جزء ساختاری استخوان ها و دندان ها. برای هدایت تکانه های عصبی از طریق سیناپس ها، فرآیندهای لخته شدن خون، انقباض عضلانی، لقاح مهم است.
			جزء اسیدهای نوکلئیک، فسفولیپیدها، نوکلئوتیدها که در انتقال انرژی نقش دارند. جزء ساختاری استخوان ها
			مهمترین کاتیون داخل سلولی برای هدایت تکانه های عصبی مورد نیاز است. جزء اکثر پروتئین ها.
			این انتقال انرژی سلول است، زیرا می تواند الکترون های اکسیژن و گروه های متیل را حمل کند. از بافت ها و سلول ها در برابر فرآیندهای اکسیداتیو محافظت می کند.
			مهمترین کاتیون خارج سلولی در تنظیم حرکت مایع بین اعضای بدن و همچنین در هدایت تکانه های عصبی شرکت می کند.
ریز عناصر بدن
			کوفاکتور برای آنزیم ها (کینازها).
			مهمترین آنیون در مایع بینابینی. همچنین برای حفظ تعادل اسمزی مهم است. در انتقال اکسیژن با خون (جابجایی کلرید) شرکت می کند.
		مقادیر کمی	جزء هموگلوبین و میوگلوبین. حامل الکترون کوفاکتور آنزیمی (کاتالاز).
		مقادیر کمی	جزء هورمون های تیروئید.
		مقادیر کمی	ویتامین B 12 جزء
سایر عناصر کمیاب عبارتند از منگنز (Mn)، مس (Cu)، روی (Zn)، فلوئور (F)، مولیبدن (Mo) و سلنیوم (Se).

_______________

یک منبع اطلاعاتی:زیست شناسی انسان در نمودارها / V.R. Pickering - 2003.

در سلول های موجودات مختلف، حدود 70 عنصر از سیستم تناوبی عناصر D.I. Mendeleev یافت شد، اما تنها 24 مورد از آنها دارای ارزش ثابت هستند و به طور مداوم در همه انواع سلول ها یافت می شوند.

بزرگترین وزن مخصوص در ترکیب عنصری سلول، اکسیژن، کربن، هیدروژن و نیتروژن است. اینها به اصطلاح هستند اصلییا بیوژنیکعناصر. این عناصر بیش از 95 درصد از جرم سلول ها را تشکیل می دهند و محتوای نسبی آنها در ماده زنده بسیار بیشتر از پوسته زمین است. همچنین کلسیم، فسفر، گوگرد، پتاسیم، کلر، سدیم، منیزیم، ید و آهن حیاتی هستند. محتوای آنها در سلول به دهم و صدم درصد محاسبه می شود. عناصر ذکر شده یک گروه را تشکیل می دهند درشت مغذی ها.

سایر عناصر شیمیایی: مس، منگنز، مولیبدن، کبالت، روی، بور، فلوئور، کروم، سلنیوم، آلومینیوم، ید، آهن، سیلیکون - در مقادیر بسیار کم (کمتر از 0.01٪ از جرم سلول) یافت می شوند. آنها متعلق به گروه هستند عناصر کمیاب.

درصد یک یا آن عنصر در بدن به هیچ وجه میزان اهمیت و ضرورت آن را در بدن مشخص نمی کند. بنابراین، به عنوان مثال، بسیاری از عناصر کمیاب بخشی از مواد مختلف بیولوژیکی فعال هستند - آنزیم ها، ویتامین ها (کبالت بخشی از ویتامین B12 است)، هورمون ها (ید بخشی از تیروکسین است)؛ بر رشد و تکامل ارگانیسم ها (روی، منگنز، مس) تأثیر می گذارد. خون سازی (آهن، مس)، فرآیندهای تنفس سلولی (مس، روی)، و غیره. محتوا و اهمیت برای زندگی سلول ها و بدن به عنوان یک کل عناصر شیمیایی مختلف در جدول آورده شده است:

مهمترین عناصر شیمیایی سلول

عنصر	نماد	محتوای تقریبی، %	اهمیت برای سلول و ارگانیسم
اکسیژن	O	62	شامل آب و مواد آلی؛ درگیر در تنفس سلولی
کربن	سی	20	موجود در تمام مواد آلی
هیدروژن	اچ	10	شامل آب و مواد آلی؛ در فرآیندهای تبدیل انرژی شرکت می کند
نیتروژن	ن	3	موجود در اسیدهای آمینه، پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، ATP، کلروفیل، ویتامین ها
کلسیم	حدود	2,5	بخشی از دیواره سلولی گیاهان، استخوان ها و دندان ها است، لخته شدن خون و انقباض فیبرهای عضلانی را افزایش می دهد.
فسفر	پ	1,0	موجود در بافت استخوان و مینای دندان، اسیدهای نوکلئیک، ATP، برخی آنزیم ها
گوگرد	اس	0,25	موجود در اسیدهای آمینه (سیستئین، سیستین و متیونین)، برخی از ویتامین ها، در تشکیل پیوندهای دی سولفیدی در تشکیل ساختار سوم پروتئین ها شرکت می کند.
پتاسیم	ک	0,25	موجود در سلول فقط به شکل یون، آنزیم های سنتز پروتئین را فعال می کند، باعث ریتم طبیعی فعالیت قلبی می شود، در فرآیندهای فتوسنتز، تولید پتانسیل های بیوالکتریک شرکت می کند.
کلر	Cl	0,2	یون منفی در بدن حیوانات غالب است. ترکیب اسید هیدروکلریک در شیره معده
سدیم	Na	0,1	موجود در سلول فقط به شکل یون، باعث ریتم طبیعی فعالیت قلبی می شود، بر سنتز هورمون ها تأثیر می گذارد.
منیزیم	میلی گرم	0,07	موجود در مولکول های کلروفیل و همچنین استخوان ها و دندان ها، متابولیسم انرژی و سنتز DNA را فعال می کند.
ید	من	0,01	شامل هورمون های تیروئید است
اهن	Fe	آثار	این بخشی از بسیاری از آنزیم ها، هموگلوبین و میوگلوبین است، در بیوسنتز کلروفیل، در انتقال الکترون، در فرآیندهای تنفس و فتوسنتز شرکت می کند.
مس	مس	آثار	موجود در ترکیب هموسیانین ها در بی مهرگان، در ترکیب برخی از آنزیم ها، در فرآیندهای خون سازی، فتوسنتز، سنتز هموگلوبین شرکت می کند.
منگنز	منگنز	آثار	بخشی از یا افزایش فعالیت آنزیم های خاص است، در رشد استخوان ها، جذب نیتروژن و فرآیند فتوسنتز شرکت می کند.
مولیبدن	مو	آثار	این بخشی از برخی آنزیم ها (نیترات ردوکتاز) است، در فرآیندهای اتصال نیتروژن اتمسفر توسط باکتری های ندول شرکت می کند.
کبالت	شرکت	آثار	موجود در ویتامین B12، در تثبیت نیتروژن اتمسفر توسط باکتری های ندول شرکت می کند.
بور	ب	آثار	بر فرآیندهای رشد گیاهان تأثیر می گذارد، آنزیم های ترمیم کننده تنفس را فعال می کند
فلز روی	روی	آثار	بخشی از آنزیم هایی است که پلی پپتیدها را تجزیه می کند، در سنتز هورمون های گیاهی (اکسین ها) و گلیکولیز نقش دارد.
فلوئور	اف	آثار	بخشی از مینای دندان و استخوان

>> شیمی: عناصر شیمیایی در سلول های موجودات زنده

بیش از 70 عنصر در ترکیب موادی یافت شده است که سلول های همه موجودات زنده (انسان، حیوانات، گیاهان) را تشکیل می دهند. این عناصر معمولاً به دو گروه کلان و عناصر خرد تقسیم می شوند.

درشت مغذی ها در سلول ها به مقدار زیاد یافت می شوند. اول از همه، اینها کربن، اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن هستند. در مجموع، آنها تقریباً 98٪ از کل محتویات سلول را تشکیل می دهند. علاوه بر این عناصر، درشت مغذی ها نیز شامل منیزیم، پتاسیم، کلسیم، سدیم، فسفر، گوگرد و کلر هستند. محتوای کل آنها 1.9٪ است. بنابراین سهم سایر عناصر شیمیایی حدود 0.1 درصد است. اینها ریز مغذی ها هستند. اینها عبارتند از آهن، روی، منگنز، بور، مس، ید، کبالت، برم، فلوئور، آلومینیوم و غیره.

23 عنصر کمیاب در شیر پستانداران یافت شد: لیتیوم، روبیدیم، مس، نقره، باریم، استرانسیم، تیتانیوم، آرسنیک، وانادیم، کروم، مولیبدن، ید، فلوئور، منگنز، آهن، کبالت، نیکل و غیره.

ترکیب خون پستانداران شامل 24 ریز عنصر و ترکیب مغز انسان - 18 ریز عنصر است.

همانطور که می بینید، هیچ عنصر خاصی در سلول وجود ندارد که فقط مشخصه طبیعت زنده باشد، یعنی در سطح اتمی تفاوتی بین طبیعت زنده و بی جان وجود ندارد. این تفاوت ها فقط در سطح مواد پیچیده - در سطح مولکولی - یافت می شود. بنابراین، همراه با مواد معدنی (آب و نمک های معدنی)، سلول های موجودات زنده حاوی موادی هستند که فقط برای آنها مشخص است - مواد آلی (پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها، اسیدهای نوکلئیک، ویتامین ها، هورمون ها و غیره). این مواد عمدتاً از کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن، یعنی از عناصر ماکرو ساخته می‌شوند. عناصر کمیاب در مقادیر کمی در این مواد وجود دارند، اما نقش آنها در زندگی طبیعی موجودات بسیار زیاد است. به عنوان مثال، ترکیبات بور، منگنز، روی، کبالت به طور چشمگیری عملکرد گیاهان کشاورزی را افزایش می دهد و مقاومت آنها را در برابر بیماری های مختلف افزایش می دهد.

انسان و حیوانات از طریق گیاهانی که از آنها تغذیه می کنند عناصر کمیاب مورد نیاز برای زندگی عادی را دریافت می کنند. اگر منگنز کافی در غذا وجود نداشته باشد، تاخیر در رشد، کاهش سرعت شروع بلوغ و اختلالات متابولیک در طول تشکیل اسکلت امکان پذیر است. افزودن کسری از یک میلی گرم نمک منگنز به رژیم غذایی روزانه حیوانات این بیماری ها را از بین می برد.

کبالت بخشی از ویتامین B12 است که مسئول عملکرد اندام های خونساز است. کمبود کبالت در غذا اغلب باعث یک بیماری جدی می شود که منجر به تحلیل رفتن بدن و حتی مرگ می شود.

اهمیت عناصر کمیاب برای انسان اولین بار در مطالعه بیماری هایی مانند گواتر بومی که به دلیل کمبود ید در غذا و آب ایجاد می شود، آشکار شد. مصرف نمک حاوی ید باعث بهبودی می شود و افزودن آن به غذا به مقدار کم از ابتلا به این بیماری جلوگیری می کند. برای این منظور از نمک خوراکی یددار استفاده می شود که 01/0 تا 01/0 درصد یدید پتاسیم به آن اضافه می شود.

ترکیب اکثر کاتالیزورهای آنزیمی بیولوژیکی شامل روی، مولیبدن و برخی فلزات دیگر است. این عناصر که در سلول‌های موجودات زنده در مقادیر بسیار کم وجود دارند، عملکرد طبیعی بهترین مکانیسم‌های بیوشیمیایی را تضمین می‌کنند و تنظیم‌کننده واقعی فرآیندهای زندگی هستند.

بسیاری از عناصر کمیاب در ویتامین ها موجود است - مواد آلی با طبیعت شیمیایی مختلف، که با غذا در دوزهای کم وارد بدن می شود و تأثیر زیادی بر متابولیسم و ​​فعالیت کلی بدن دارد. در عمل بیولوژیکی خود به آنزیم ها نزدیک هستند، اما آنزیم ها توسط سلول های بدن تشکیل می شوند و ویتامین ها معمولاً از غذا می آیند. گیاهان به عنوان منابع ویتامین ها عمل می کنند: مرکبات، گل رز، جعفری، پیاز، سیر و بسیاری دیگر. برخی از ویتامین ها - A، B1، B2، K - به صورت مصنوعی به دست می آیند. ویتامین ها نام خود را از دو کلمه گرفته اند: vita - زندگی و آمین - حاوی نیتروژن.

عناصر کمیاب نیز بخشی از هورمون ها هستند - مواد فعال بیولوژیکی که عملکرد اندام ها و سیستم های اندام های انسان و حیوان را تنظیم می کنند. آنها نام خود را از کلمه یونانی harmao گرفته اند - من برنده می شوم. هورمون ها توسط غدد درون ریز تولید می شوند و وارد خون می شوند که آنها را در سراسر بدن حمل می کند. برخی از هورمون ها به صورت مصنوعی به دست می آیند.

1. عناصر کلان و ریز عناصر.

2. نقش عناصر کمیاب در زندگی گیاهان، حیوانات و انسان.

3. مواد آلی: پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها.

4. آنزیم ها.

5. ویتامین ها.

6. هورمون ها.

تفاوت بین طبیعت جاندار و بی جان در کدام سطح از اشکال وجود یک عنصر شیمیایی آغاز می شود؟

چرا درشت مغذی های فردی را بیوژنیک نیز می نامند؟ آنها را فهرست کنید.

محتوای درس خلاصه درسفن آوری های تعاملی از روش های شتاب دهنده ارائه درس پشتیبانی می کند تمرین تکالیف و تمرینات کارگاه های خودآزمایی، آموزش ها، موارد، کوئست ها، سوالات بحث تکلیف سوالات بلاغی از دانش آموزان تصاویر صوتی، کلیپ های ویدئویی و چند رسانه ایعکس ها، تصاویر گرافیکی، جداول، طرح های طنز، حکایت ها، جوک ها، تمثیل های کمیک، گفته ها، جدول کلمات متقاطع، نقل قول ها افزونه ها چکیده هاتراشه های مقالات برای برگه های تقلب کنجکاو کتاب های درسی پایه و واژه نامه اضافی اصطلاحات دیگر بهبود کتب درسی و دروستصحیح اشتباهات کتاب درسیبه روز رسانی بخشی در کتاب درسی عناصر نوآوری در درس جایگزین دانش منسوخ شده با دانش جدید فقط برای معلمان درس های کاملبرنامه تقویم برای سال توصیه های روش شناختی برنامه بحث دروس تلفیقی

دستورالعمل

عناصر اصلی موجود در سلول ها هیدروژن، کربن، اکسیژن و نیتروژن هستند. این عناصر شیمیایی بیوژنیک نامیده می شوند، زیرا نقش تعیین کننده ای در زندگی سلول ها دارند. آنها نود و پنج درصد از کل توده سلولی را تشکیل می دهند. این عناصر با موادی مانند گوگرد و فسفر تکمیل می شوند که همراه با عناصر بیوژنیک مولکول های ترکیبات آلی اصلی سلول ها را تشکیل می دهند.

وجود درشت مغذی ها به همان اندازه برای عملکرد مهم است. تعداد آنها کم است، کمتر از یک درصد از کل جرم، اما بسیار ارزشمند است. درشت مغذی ها شامل موادی مانند سدیم، پتاسیم، کلر، منیزیم و کلسیم است.

تمام درشت مغذی ها به شکل یون در سلول ها یافت می شوند و به طور مستقیم در تعدادی از فرآیندهای سلولی نقش دارند، به عنوان مثال یون های کلسیم در انقباضات ماهیچه ها، عملکردهای حرکتی و لخته شدن خون نقش دارند و یون ها مسئول کار ریبوزوم ها هستند. سلول های گیاهی نیز نمی توانند بدون منیزیم کار کنند - این بخشی از کلروفیل است و عملکرد میتوکندری را تضمین می کند. سدیم و پتاسیم، عناصر موجود در سلول های انسان، به نوبه خود مسئول انتقال تکانه های عصبی و ضربان قلب هستند.

ریز عناصر از اهمیت عملکردی کمتری برخوردار نیستند - موادی که محتوای آنها از یک صدم درصد کل جرم سلول ها تجاوز نمی کند. اینها آهن، روی، منگنز، مس، کبالت، روی، و برای نوع خاصی از سلول نیز بور، آلومینیوم، کروم، فلوئور، سلنیوم، مولیبدن، ید و سیلیکون هستند.

اهمیت عناصر تشکیل دهنده سلول ها بر حسب درصد منعکس نمی شود. به عنوان مثال، بدون مس، عملکرد فرآیندهای ردوکس یک سوال بزرگ خواهد بود، علاوه بر این، این عنصر، با وجود محتوای کم آن در سلول ها، از اهمیت زیادی در زندگی نرم تنان برخوردار است و مسئول حمل و نقل اکسیژن در سراسر بدن است.

آهن همان عنصر کمیاب مس است و محتوای آن در سلول ها کم است. اما بدون این ماده، تصور یک فرد سالم به سادگی غیرممکن است. هموگلوبین هِم و بسیاری از آنزیم ها نمی توانند بدون این عنصر کار کنند. آهن همچنین حامل الکترون است.

سلول های جلبک ها، اسفنج ها، دم اسب ها و نرم تنان به عنصری مانند سیلیکون نیاز دارند. نقش آن در مهره داران کمتر مشخص نیست - بیشترین محتوای آن در رباط ها و غضروف ها است. فلوئور به مقدار زیاد در سلول های مینای دندان و استخوان یافت می شود و بور مسئول رشد موجودات گیاهی است. حتی کوچکترین محتوای عناصر کمیاب در سلول ها معنای خاص خود را دارد و نقش نامحسوس، اما مهم خود را ایفا می کند.

سلول: ترکیب شیمیایی، ساختار، عملکرد اندامک ها.

ترکیب شیمیایی سلول. عناصر ماکرو و میکرو رابطه ساختار و عملکرد مواد معدنی و آلی (پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، کربوهیدرات ها، لیپیدها، ATP) که سلول را تشکیل می دهند. نقش مواد شیمیایی در سلول و بدن انسان.

ارگانیسم ها از سلول ها تشکیل شده اند. سلول های موجودات مختلف ترکیب شیمیایی مشابهی دارند. جدول 1 عناصر شیمیایی اصلی موجود در سلول های موجودات زنده را نشان می دهد.

جدول 1. محتوای عناصر شیمیایی در یک سلول

عنصر	تعداد، ٪	عنصر	تعداد، ٪
اکسیژن	65-75	کلسیم	0,04-2,00
کربن	15-18	منیزیم	0,02-0,03
هیدروژن	8-10	سدیم	0,02-0,03
نیتروژن	1,5-3,0	اهن	0,01-0,015
فسفر	0,2-1,0	فلز روی	0,0003
پتاسیم	0,15-0,4	مس	0,0002
گوگرد	0,15-0,2	ید	0,0001
کلر	0,05-0,10	فلوئور	0,0001

گروه اول شامل اکسیژن، کربن، هیدروژن و نیتروژن است. آنها تقریباً 98٪ از ترکیب کل سلول را تشکیل می دهند.

گروه دوم شامل پتاسیم، سدیم، کلسیم، گوگرد، فسفر، منیزیم، آهن، کلر است. محتوای آنها در سلول دهم و صدم درصد است. عناصر این دو گروه متعلق به درشت مغذی ها(از یونانی. ماکرو- بزرگ).

عناصر باقی مانده که در سلول با صدم و هزارم درصد نشان داده شده اند، در گروه سوم قرار می گیرند. این هست عناصر کمیاب(از یونانی. کوچک- کم اهمیت).

هیچ عنصر ذاتی فقط در طبیعت زنده در سلول یافت نشد. همه این عناصر شیمیایی نیز بخشی از طبیعت بی جان هستند. این نشان دهنده وحدت طبیعت جاندار و بی جان است.

فقدان هر عنصری می تواند منجر به بیماری و حتی مرگ بدن شود، زیرا هر عنصر نقش خاصی را ایفا می کند. درشت مغذی های گروه اول اساس بیوپلیمرها - پروتئین ها، کربوهیدرات ها، اسیدهای نوکلئیک و لیپیدها را تشکیل می دهند که بدون آنها زندگی غیرممکن است. گوگرد بخشی از برخی پروتئین ها، فسفر بخشی از اسیدهای نوکلئیک، آهن بخشی از هموگلوبین و منیزیم بخشی از کلروفیل است. کلسیم نقش مهمی در متابولیسم دارد.

بخشی از عناصر شیمیایی موجود در سلول بخشی از مواد معدنی - نمک های معدنی و آب است.

نمک های معدنیبه عنوان یک قاعده، در سلول به شکل کاتیون ها (K +، Na +، Ca 2 +، Mg 2 +) و آنیون ها (HPO 2-/4، H2PO -/4، CI -، HCO 3 هستند. ) که نسبت آن اسیدیته محیط را تعیین می کند که برای زندگی سلول ها مهم است.

(در بسیاری از سلول ها، محیط کمی قلیایی است و pH آن به سختی تغییر می کند، زیرا نسبت مشخصی از کاتیون ها و آنیون ها به طور مداوم در آن حفظ می شود.)

از میان مواد معدنی موجود در حیات وحش، نقش مهمی بر عهده دارد اب.

زندگی بدون آب غیر ممکن است. توده قابل توجهی از اکثر سلول ها را تشکیل می دهد. مقدار زیادی آب در سلول های مغز و جنین انسان وجود دارد: بیش از 80 درصد آب. در سلول های بافت چربی - فقط 40٪. با افزایش سن، محتوای آب در سلول ها کاهش می یابد. فردی که 20 درصد آب خود را از دست می دهد می میرد.

خواص منحصر به فرد آب نقش آن را در بدن مشخص می کند. در تنظیم حرارت نقش دارد که به دلیل ظرفیت گرمایی بالای آب است - مصرف مقدار زیادی انرژی هنگام گرم شدن. چه چیزی ظرفیت گرمایی بالای آب را تعیین می کند؟

در یک مولکول آب، یک اتم اکسیژن به دو اتم هیدروژن پیوند کووالانسی دارد. مولکول آب قطبی است زیرا اتم اکسیژن تا حدی بار منفی دارد و هر یک از دو اتم هیدروژن دارای بار

تا حدی بار مثبت پیوند هیدروژنی بین اتم اکسیژن یک مولکول آب و اتم هیدروژن یک مولکول دیگر تشکیل می شود. پیوندهای هیدروژنی اتصال تعداد زیادی از مولکول های آب را فراهم می کند. هنگامی که آب گرم می شود، بخش قابل توجهی از انرژی صرف شکستن پیوندهای هیدروژنی می شود که ظرفیت گرمایی بالای آن را تعیین می کند.

اب - حلال خوب. به دلیل قطبیت، مولکول های آن با یون های دارای بار مثبت و منفی برهم کنش می کنند و در نتیجه به حل شدن ماده کمک می کنند. در رابطه با آب، تمام مواد سلول به آبدوست و آبگریز تقسیم می شوند.

آب دوست(از یونانی. آبی- آب و فایلو- عشق) به موادی گفته می شود که در آب حل می شوند. اینها شامل ترکیبات یونی (به عنوان مثال نمک) و برخی از ترکیبات غیر یونی (مثلا قندها) است.

آبگریز(از یونانی. آبی- آب و فوبوس- ترس) به موادی گفته می شود که در آب نامحلول هستند. به عنوان مثال، اینها شامل لیپیدها هستند.

آب نقش مهمی در واکنش های شیمیایی که در محلول های آبی در سلول انجام می شود ایفا می کند. محصولات متابولیک غیر ضروری برای بدن را حل می کند و در نتیجه به حذف آنها از بدن کمک می کند. محتوای بالای آب در سلول به آن می دهد قابلیت ارتجاعی. آب حرکت مواد مختلف را در داخل سلول یا از سلولی به سلول دیگر تسهیل می کند.

اجسام جاندار و بی جان از عناصر شیمیایی یکسانی تشکیل شده اند. ترکیب موجودات زنده شامل مواد معدنی - آب و نمک های معدنی است. عملکردهای حیاتی متعدد آب در یک سلول به دلیل ویژگی های مولکول های آن است: قطبیت آنها، توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی.

اجزای غیر آلی سلول

نوع دیگری از طبقه بندی عناصر در یک سلول:

درشت مغذی ها عبارتند از: اکسیژن، کربن، هیدروژن، فسفر، پتاسیم، گوگرد، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم و آهن.
ریز عناصر عبارتند از منگنز، مس، روی، ید، فلوئور.
عناصر فوق میکرو شامل نقره، طلا، برم، سلنیوم هستند.

عناصر	محتوای موجود در بدن (%)	اهمیت بیولوژیکی
درشت مغذی ها:
O.C.H.N	O - 62٪، C - 20٪ H - 10٪، N - 3٪	آنها بخشی از تمام مواد آلی سلول، آب هستند
فسفر R	1,0	آنها بخشی از اسیدهای نوکلئیک، ATP (باندهای ماکرو ارژیک)، آنزیم ها، بافت استخوان و مینای دندان هستند.
کلسیم کلسیم +2	2,5	در گیاهان بخشی از غشای سلولی است، در حیوانات بخشی از استخوان ها و دندان ها است و لخته شدن خون را فعال می کند.
عناصر کمیاب:	1-0,01
گوگرد اس	0,25	حاوی پروتئین، ویتامین و آنزیم است
پتاسیم K+	0,25	باعث هدایت تکانه های عصبی می شود. فعال کننده آنزیم های سنتز پروتئین، فرآیندهای فتوسنتز، رشد گیاه
کلر CI -	0,2	جزء شیره معده به شکل اسید کلریدریک است که آنزیم ها را فعال می کند
سدیم سدیم +	0,1	هدایت تکانه های عصبی را فراهم می کند، فشار اسمزی را در سلول حفظ می کند، سنتز هورمون ها را تحریک می کند.
منیزیم Mg +2	0,07	موجود در مولکول کلروفیل موجود در استخوان ها و دندان ها، سنتز DNA و متابولیسم انرژی را فعال می کند.
ید I -	0,1	این بخشی از هورمون تیروئید - تیروکسین است، بر متابولیسم تأثیر می گذارد
آهن آهن + 3	0,01	بخشی از هموگلوبین، میوگلوبین، عدسی و قرنیه چشم، فعال کننده آنزیم است و در سنتز کلروفیل نقش دارد. انتقال اکسیژن به بافت ها و اندام ها را فراهم می کند
الترا میکروالمان ها:	کمتر از 0.01، مقادیر کم
مس Si +2		در فرآیندهای خون سازی، فتوسنتز، کاتالیزور فرآیندهای اکسیداتیو داخل سلولی شرکت می کند.
منگنز منگنز		عملکرد گیاهان را افزایش می دهد، فرآیند فتوسنتز را فعال می کند، فرآیندهای خون سازی را تحت تاثیر قرار می دهد.
بور وی		بر روند رشد گیاهان تأثیر می گذارد
فلوئور F		این بخشی از مینای دندان است، با کمبود، پوسیدگی ایجاد می شود، با بیش از حد - فلوئوروزیس
مواد:
H 2 0	60-98	محیط داخلی بدن را می سازد، در فرآیندهای هیدرولیز شرکت می کند، سلول را ساختار می دهد. حلال جهانی، کاتالیزور، شرکت کننده در واکنش های شیمیایی

اجزای آلی یک سلول

مواد	ساختار و خواص	کارکرد
لیپیدها
	استرهای اسیدهای چرب بالاتر و گلیسرول. فسفولیپیدها همچنین حاوی یک باقیمانده H 3 PO4 هستند. آنها دارای خواص آبگریز یا آبدوست-آب گریز، شدت انرژی بالا هستند.	ساخت و ساز- یک لایه دولیپیدی از تمام غشاها تشکیل می دهد. انرژی. تنظیم کننده حرارت. محافظ. هورمونی(کورتیکواستروئیدها، هورمون های جنسی). اجزای ویتامین D, E. منبع آب در بدن ذخیره مواد مغذی
کربوهیدرات ها
مونوساکاریدها: گلوکز، فروکتوز، ریبوز، دئوکسی ریبوز	به خوبی در آب حل می شود	انرژی
دی ساکاریدها: ساکارز، مالتوز (شکر مالت)	محلول در آب	اجزای DNA، RNA، ATP
پلی ساکاریدها: نشاسته، گلیکوژن، سلولز	کم محلول یا نامحلول در آب	ذخیره مواد مغذی ساخت و ساز - پوسته یک سلول گیاهی
سنجاب ها	پلیمرها مونومرها - 20 اسید آمینه.	آنزیم ها بیوکاتالیست هستند.
	ساختار I - توالی اسیدهای آمینه در زنجیره پلی پپتیدی. ارتباطات - پپتید - CO-NH-	ساخت و ساز - بخشی از ساختارهای غشایی، ریبوزوم ها هستند.
	ساختار II - آ-مارپیچ، پیوند - هیدروژن	موتور (پروتئین ماهیچه های انقباضی).
	ساختار III - پیکربندی فضایی آ- مارپیچ (گلبول). پیوندها - یونی، کووالانسی، آبگریز، هیدروژن	حمل و نقل (هموگلوبین). محافظ (آنتی بادی ها). تنظیم کننده (هورمون ها، انسولین)
	ساختار IV برای همه پروتئین ها مشخص نیست. اتصال چندین زنجیره پلی پپتیدی به یک روبنا.آنها در آب کم محلول هستند. عمل دماهای بالا، اسیدهای غلیظ و قلیاها، نمک های فلزات سنگین باعث دناتوره شدن می شود.
اسیدهای نوکلئیک:	پلیمرهای زیستی از نوکلئوتیدها تشکیل شده است
DNA - اسید دی اکسی ریبونوکلئیک.	ترکیب نوکلئوتید: دئوکسی ریبوز، بازهای نیتروژنی - آدنین، گوانین، سیتوزین، تیمین، باقی مانده اسید فسفریک - H 3 PO 4. مکمل بودن پایه های نیتروژنی A \u003d T, G \u003d C. مارپیچ دوگانه. قابلیت خود دو برابر شدن	آنها کروموزوم را تشکیل می دهند. ذخیره و انتقال اطلاعات ارثی، کد ژنتیکی. بیوسنتز RNA، پروتئین ها. ساختار اولیه پروتئین را رمزگذاری می کند. موجود در هسته، میتوکندری، پلاستیدها
RNA - اسید ریبونوکلئیک.	ترکیب نوکلئوتیدی: ریبوز، بازهای نیتروژن دار - آدنین، گوانین، سیتوزین، اوراسیل، باقیمانده H 3 RO 4 مکمل بودن بازهای نیتروژنی A \u003d U, G \u003d C. یک زنجیره
RNA پیام رسان		انتقال اطلاعات در مورد ساختار اولیه پروتئین، درگیر در بیوسنتز پروتئین
RNA ریبوزومی		بدن ریبوزوم را می سازد
انتقال RNA		اسیدهای آمینه را رمزگذاری و به محل سنتز پروتئین - ریبوزوم - منتقل می کند
RNA و DNA ویروسی		دستگاه ژنتیکی ویروس ها

ساختار پروتئین ها

آنزیم ها

مهمترین عملکرد پروتئین ها کاتالیزوری است. مولکول‌های پروتئینی که سرعت واکنش‌های شیمیایی در یک سلول را چندین مرتبه افزایش می‌دهند، نامیده می‌شوند. آنزیم ها. هیچ فرآیند بیوشیمیایی در بدن بدون مشارکت آنزیم ها اتفاق نمی افتد.

تاکنون بیش از 2000 آنزیم کشف شده است. راندمان آنها چندین برابر بیشتر از راندمان کاتالیزورهای معدنی مورد استفاده در تولید است. بنابراین، 1 میلی گرم آهن در ترکیب آنزیم کاتالاز، جایگزین 10 تن آهن معدنی می شود. کاتالاز سرعت تجزیه پراکسید هیدروژن (H 2 O 2) را 10 11 برابر افزایش می دهد. آنزیمی که تشکیل اسید کربنیک را کاتالیز می کند (CO 2 + H 2 O \u003d H 2 CO 3) واکنش را 10 7 بار تسریع می کند.

یکی از ویژگی های مهم آنزیم ها ویژگی عملکرد آنهاست؛ هر آنزیم تنها یک یا گروه کوچکی از واکنش های مشابه را کاتالیز می کند.

ماده ای که یک آنزیم روی آن اثر می کند نامیده می شود لایه. ساختار مولکول آنزیم و بستر باید دقیقاً با یکدیگر مطابقت داشته باشند. این ویژگی عملکرد آنزیم ها را توضیح می دهد. هنگامی که یک بستر با یک آنزیم ترکیب می شود، ساختار فضایی آنزیم تغییر می کند.

توالی برهمکنش بین آنزیم و بستر را می توان به صورت شماتیک نشان داد:

سوبسترا+آنزیم - کمپلکس آنزیم - سوبسترا - آنزیم + محصول.

از نمودار می توان دریافت که سوبسترا با آنزیم ترکیب می شود و یک کمپلکس آنزیم- سوبسترا را تشکیل می دهد. در این مورد، بستر به یک ماده جدید - محصول تبدیل می شود. در مرحله نهایی، آنزیم از محصول آزاد می شود و دوباره با مولکول زیرلایه بعدی برهمکنش می کند.

آنزیم ها فقط در دمای معین، غلظت مواد، اسیدیته محیط عمل می کنند. تغییر شرایط منجر به تغییر در ساختار سوم و چهارم مولکول پروتئین و در نتیجه سرکوب فعالیت آنزیم می شود. چگونه این اتفاق می افتد؟ فقط بخش خاصی از مولکول آنزیم دارای فعالیت کاتالیزوری است که به آن می گویند مرکز فعال. مرکز فعال شامل 3 تا 12 باقی مانده اسید آمینه است و در نتیجه خم شدن زنجیره پلی پپتیدی تشکیل می شود.

تحت تأثیر عوامل مختلف، ساختار مولکول آنزیم تغییر می کند. در این حالت، پیکربندی فضایی مرکز فعال مختل می شود و آنزیم فعالیت خود را از دست می دهد.

آنزیم ها پروتئین هایی هستند که به عنوان کاتالیزور بیولوژیکی عمل می کنند. به لطف آنزیم ها، سرعت واکنش های شیمیایی در سلول ها چندین مرتبه افزایش می یابد. خاصیت مهم آنزیم ها، ویژگی عمل تحت شرایط خاص است.

اسیدهای نوکلئیک.

اسیدهای نوکلئیک در نیمه دوم قرن نوزدهم کشف شد. بیوشیمیدان سوئیسی F. Miescher، که ماده ای با محتوای نیتروژن و فسفر بالا را از هسته سلول ها جدا کرد و آن را "نوکلئین" (از lat. هسته- هسته).

اسیدهای نوکلئیک اطلاعات ارثی در مورد ساختار و عملکرد هر سلول و همه موجودات زنده روی زمین را ذخیره می کنند. دو نوع اسید نوکلئیک وجود دارد - DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) و RNA (اسید ریبونوکلئیک). اسیدهای نوکلئیک، مانند پروتئین ها، مختص گونه هستند، یعنی ارگانیسم های هر گونه دارای نوع DNA خاص خود هستند. برای یافتن دلایل اختصاصی بودن گونه ها، ساختار اسیدهای نوکلئیک را در نظر بگیرید.

مولکول های اسید نوکلئیک زنجیره های بسیار طولانی هستند که از صدها و حتی میلیون ها نوکلئوتید تشکیل شده اند. هر اسید نوکلئیک فقط حاوی چهار نوع نوکلئوتید است. عملکرد مولکولهای اسید نوکلئیک به ساختار آنها، نوکلئوتیدهای تشکیل دهنده آنها، تعداد آنها در زنجیره و توالی ترکیب در مولکول بستگی دارد.

هر نوکلئوتید از سه جزء تشکیل شده است: یک پایه نیتروژن دار، یک کربوهیدرات و اسید فسفریک. هر نوکلئوتید DNA حاوی یکی از چهار نوع باز نیتروژنی (آدنین - A، تیمین - T، گوانین - G یا سیتوزین - C)، و همچنین یک کربوهیدرات دئوکسی ریبوز و یک باقیمانده اسید فسفریک است.

بنابراین، نوکلئوتیدهای DNA تنها در نوع پایه نیتروژنی متفاوت هستند.

مولکول DNA شامل تعداد زیادی نوکلئوتید است که در یک زنجیره در یک توالی مشخص به هم متصل شده اند. هر نوع مولکول DNA دارای تعداد و توالی نوکلئوتیدهای خاص خود است.

مولکول های DNA بسیار طولانی هستند. به عنوان مثال، برای نوشتن توالی نوکلئوتیدها در مولکول های DNA از یک سلول انسانی (46 کروموزوم)، کتابی با حجم حدود 820000 صفحه مورد نیاز است. تناوب چهار نوع نوکلئوتید می تواند تعداد نامحدودی از انواع مولکول های DNA را تشکیل دهد. این ویژگی‌های ساختار مولکول‌های DNA به آن‌ها اجازه می‌دهد تا حجم عظیمی از اطلاعات را درباره همه نشانه‌های موجودات زنده ذخیره کنند.

در سال 1953، زیست شناس آمریکایی جی واتسون و فیزیکدان انگلیسی F. Crick مدلی برای ساختار مولکول DNA ایجاد کردند. دانشمندان دریافته اند که هر مولکول DNA از دو رشته به هم پیوسته و مارپیچی تشکیل شده است. شبیه یک مارپیچ دوگانه است. در هر زنجیره، چهار نوع نوکلئوتید در یک توالی خاص متناوب می شوند.

ترکیب نوکلئوتیدی DNA در انواع مختلف باکتری ها، قارچ ها، گیاهان و حیوانات متفاوت است. اما با افزایش سن تغییر نمی کند، بستگی کمی به تغییرات محیط دارد. نوکلئوتیدها جفت هستند، یعنی تعداد نوکلئوتیدهای آدنین در هر مولکول DNA برابر با تعداد نوکلئوتیدهای تیمیدین (A-T) و تعداد نوکلئوتیدهای سیتوزین برابر با تعداد نوکلئوتیدهای گوانین (C-G) است. این به این دلیل است که اتصال دو زنجیره به یکدیگر در یک مولکول DNA از قانون خاصی پیروی می کند، یعنی: آدنین یک زنجیره همیشه فقط با دو پیوند هیدروژنی فقط با تیمین زنجیره دیگر و گوانین با سه هیدروژن متصل می شود. پیوند با سیتوزین، یعنی زنجیره های نوکلئوتیدی یک مولکول DNA مکمل یکدیگر هستند.

مولکول های اسید نوکلئیک - DNA و RNA از نوکلئوتیدها تشکیل شده اند. ترکیب نوکلئوتیدهای DNA شامل یک باز نیتروژنی (A, T, G, C)، کربوهیدرات دئوکسی ریبوز و باقیمانده یک مولکول اسید فسفریک است. مولکول DNA یک مارپیچ دوتایی است که از دو رشته تشکیل شده است که با پیوندهای هیدروژنی مطابق با اصل مکمل بودن به هم متصل شده اند. وظیفه DNA ذخیره اطلاعات ارثی است.

در سلول های همه موجودات مولکول های ATP - اسید آدنوزین تری فسفریک وجود دارد. ATP یک ماده سلولی جهانی است که مولکول آن دارای پیوندهای غنی از انرژی است. مولکول ATP یک نوع نوکلئوتید است که مانند سایر نوکلئوتیدها از سه جزء تشکیل شده است: یک پایه نیتروژنی - آدنین، یک کربوهیدرات - ریبوز، اما به جای یکی شامل سه مولکول اسید فسفریک است (شکل 12). پیوندهای نشان داده شده توسط نماد در شکل سرشار از انرژی هستند و نامیده می شوند ماکروارژیک. هر مولکول ATP حاوی دو پیوند ماکرو ارژیک است.

هنگامی که پیوند پر انرژی شکسته می شود و یک مولکول اسید فسفریک با کمک آنزیم ها جدا می شود، 40 کیلوژول در مول انرژی آزاد می شود و ATP به ADP - اسید آدنوزین دی فسفریک تبدیل می شود. با حذف یک مولکول اسید فسفریک دیگر، 40 کیلوژول در مول دیگر آزاد می شود. AMP تشکیل می شود - اسید آدنوزین مونوفسفریک. این واکنش ها برگشت پذیر هستند، یعنی AMP می تواند به ADP، ADP - به ATP تبدیل شود.

مولکول های ATP نه تنها تجزیه می شوند، بلکه سنتز می شوند، بنابراین محتوای آنها در سلول نسبتاً ثابت است. اهمیت ATP در زندگی سلول بسیار زیاد است. این مولکول ها نقش اصلی را در متابولیسم انرژی لازم برای اطمینان از فعالیت حیاتی سلول و ارگانیسم به عنوان یک کل بازی می کنند.

برنج. نمودار ساختار ATP.

آدنین -

یک مولکول RNA، به عنوان یک قاعده، یک زنجیره منفرد متشکل از چهار نوع نوکلئوتید - A، U، G، C است. سه نوع اصلی RNA شناخته شده است: mRNA، rRNA، tRNA. محتوای مولکول های RNA در سلول ثابت نیست، آنها در بیوسنتز پروتئین نقش دارند. ATP ماده انرژی جهانی سلول است که در آن پیوندهای غنی از انرژی وجود دارد. ATP نقش اصلی را در تبادل انرژی در سلول ایفا می کند. RNA و ATP هم در هسته و هم در سیتوپلاسم سلول یافت می شوند.