細胞の生物学的に重要な要素。 細胞内の化学元素は何ですか。 元素としての炭素は

人体には、メンデレーエフの周期系の86個の要素が見つかりました。これらは常に存在し、そのうち25個は通常の生活に必要であり、そのうち18個は絶対的であり、7個は有用です。 V.R.教授 ウィリアムズはそれらを生命の要素と呼んだ。

細胞の生命に関連する反応に関与する物質の組成には、既知のすべての化学元素が含まれ、そのほとんどは酸素 (65 ～ 75%)、炭素 (15 ～ 18%)、水素 (8 ～ 10%)、窒素 (1 .5 - 3.0%)。 残りの要素は、マクロ要素 (約 1.9%) とマイクロ要素 (約 0.1%) の 2 つのグループに分けられます。 主要栄養素は硫黄、リン、塩素、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄であり、微量元素は亜鉛、銅、ヨウ素、フッ素、マンガン、セレン、コバルト、モリブデン、ストロンチウム、ニッケル、クロム、バナジウムなどです。数は少ないですが、重要な役割を果たします - それらは代謝に影響を与えます。 それらがなければ、個々の細胞と生物全体の正常な機能は不可能です.

人体の化学元素の表、その役割

		総質量に占める割合 %	人体における要素の役割または機能
人体の基本要素
空気			主に呼吸プロセスの酸化反応に必要です。 それはほとんどの有機物質と水中に存在します。
			有機物の分子の骨格を形成しています。
			ほとんどの有機化合物と水中に存在します。
			すべてのタンパク質、核酸、および他の多くの有機物質の成分。
			骨や歯の構成成分。 シナプス、血液凝固プロセス、筋肉収縮、受精を介して神経インパルスを伝導するために重要です。
			エネルギー伝達に関与する核酸、リン脂質、ヌクレオチドの成分。 骨の構成成分。
			最も重要な細胞内陽イオン。 神経インパルスを伝導するために必要です。 ほとんどのタンパク質の成分。
			酸素電子とメチル基を運ぶことができるため、細胞のエネルギー輸送です。 組織や細胞を酸化プロセスから保護します。
			最も重要な細胞外陽イオン。 体の部分間の液体の動きの調節、および神経インパルスの伝導に参加しています。
体の微量元素
			酵素（キナーゼ）の補因子。
			間質液で最も重要な陰イオン。 また、浸透バランスを維持するためにも重要です。 血液による酸素の輸送に参加します（塩化物置換）。
		微量	ヘモグロビンとミオグロビンの成分。 電子キャリア。 酵素補因子 (カタラーゼ)。
		微量	甲状腺ホルモンの成分。
		微量	ビタミンB12成分
その他の微量元素には、マンガン (Mn)、銅 (Cu)、亜鉛 (Zn)、フッ素 (F)、モリブデン (Mo)、セレン (Se) などがあります。

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情報源:ダイアグラムで見る人間の生物学 / V.R. ピカリング - 2003.

さまざまな生物の細胞で、DIメンデレーエフの元素の周期系の約70の元素が見つかりましたが、確立された値を持ち、すべてのタイプの細胞で常に見られるのはそのうちの24だけです。

細胞の元素組成における最大の比重は、酸素、炭素、水素、および窒素です。 これらはいわゆる 主要また 生物由来要素。 これらの元素は細胞の質量の 95% 以上を占めており、生物中のそれらの相対的含有量は地殻よりもはるかに高くなっています。 また、カルシウム、リン、硫黄、カリウム、塩素、ナトリウム、マグネシウム、ヨウ素、鉄も重要です。 セル内の内容は、10 分の 1 と 100 分の 1 パーセントで計算されます。 リストされた要素はグループを形成します 主要栄養素.

その他の化学元素: 銅、マンガン、モリブデン、コバルト、亜鉛、ホウ素、フッ素、クロム、セレン、アルミニウム、ヨウ素、鉄、シリコン - は非常に少量 (細胞質量の 0.01% 未満) で検出されます。 彼らはグループに属しています 微量元素.

体内の1つまたは別の要素の割合は、体内でのその重要性と必要性​​の程度を特徴付けるものではありません. したがって、たとえば、多くの微量元素はさまざまな生物活性物質の一部です - 酵素、ビタミン (コバルトはビタミン B12 の一部)、ホルモン (ヨウ素はチロキシンの一部); 生物の成長と発達に影響を与えます (亜鉛、マンガン、銅) ）、造血（鉄、銅）、細胞呼吸プロセス（銅、亜鉛）など。さまざまな化学元素の細胞と体全体の寿命に対する内容と重要性を表に示します。

細胞の最も重要な化学元素

エレメント	シンボル	おおよその内容、%	細胞と生物にとっての意義
空気	〇	62	水と有機物に含まれます。 細胞呼吸に関与
炭素	C	20	すべての有機物に含まれる
水素	ひ	10	水と有機物に含まれます。 エネルギー変換プロセスに関与する
窒素	N	3	アミノ酸、タンパク質、核酸、ATP、クロロフィル、ビタミンに含まれる
カルシウム	カルシウム	2,5	植物、骨、歯の細胞壁の一部であり、血液凝固と筋繊維の収縮を促進します。
リン	P	1,0	骨組織や歯のエナメル質、核酸、ATP、一部の酵素に含まれる
硫黄	S	0,25	アミノ酸（システイン、シスチン、メチオニン）に含まれる一部のビタミンは、タンパク質の三次構造の形成におけるジスルフィド結合の形成に関与します
カリウム	K	0,25	イオンの形でのみ細胞に含まれ、タンパク質合成の酵素を活性化し、心臓活動の正常なリズムを引き起こし、光合成のプロセスに参加し、生体電位を生成します
塩素	Cl	0,2	動物の体内ではマイナスイオンが優勢です。 胃液中の塩酸成分
ナトリウム	ナ	0,1	イオンの形でのみ細胞に含まれ、心臓活動の正常なリズムを引き起こし、ホルモンの合成に影響を与えます
マグネシウム	mg	0,07	骨や歯と同様にクロロフィル分子に含まれ、エネルギー代謝とDNA合成を活性化します
ヨウ素	私	0,01	甲状腺ホルモンに含まれる
鉄	フェ	痕跡	それは多くの酵素、ヘモグロビンとミオグロビンの一部であり、クロロフィルの生合成、電子伝達、呼吸と光合成のプロセスに関与しています
銅	銅	痕跡	無脊椎動物のヘモシアニンの組成、いくつかの酵素の組成に含まれ、造血、光合成、ヘモグロビン合成のプロセスに関与します
マンガン	マン	痕跡	それは、特定の酵素の活性の一部であるか、その活性を高め、骨の発達、窒素同化、および光合成のプロセスに関与しています
モリブデン	モ	痕跡	それはいくつかの酵素（硝酸レダクターゼ）の一部であり、根粒菌による大気中の窒素の結合プロセスに関与しています
コバルト	共同	痕跡	ビタミンB12に含まれ、根粒菌による大気中の窒素固定に関与
ボル	B	痕跡	植物の成長過程に影響を与え、呼吸の回復酵素を活性化します
亜鉛	亜鉛	痕跡	ポリペプチドを分解するいくつかの酵素の一部であり、植物ホルモン (オーキシン) の合成と解糖に関与しています。
フッ素	ふ	痕跡	歯と骨のエナメル質の一部

>> 化学: 生物の細胞内の化学元素

すべての生物 (人間、動物、植物) の細胞を形成する物質の組成には、70 以上の元素が含まれています。 これらの要素は通常、マクロ要素とマイクロ要素の 2 つのグループに分けられます。

多量栄養素は細胞内に大量に存在します。 まず第一に、これらは炭素、酸素、窒素、水素です。 合計すると、細胞の全内容のほぼ 98% を占めます。 これらの要素に加えて、主要栄養素には、マグネシウム、カリウム、カルシウム、ナトリウム、リン、硫黄、および塩素も含まれます。 それらの合計含有量は 1.9% です。 したがって、他の化学元素の割合は約0.1％を占めます。 これらは微量栄養素です。 これらには、鉄、亜鉛、マンガン、ホウ素、銅、ヨウ素、コバルト、臭素、フッ素、アルミニウムなどが含まれます。

哺乳動物のミルクには、リチウム、ルビジウム、銅、銀、バリウム、ストロンチウム、チタン、ヒ素、バナジウム、クロム、モリブデン、ヨウ素、フッ素、マンガン、鉄、コバルト、ニッケルなどの 23 種類の微量元素が含まれていました。

哺乳類の血液の組成には24の微量元素が含まれており、人間の脳の組成には18の微量元素が含まれています。

ご覧のとおり、生きている自然のみに特徴的な特別な要素は細胞内にありません。つまり、原子レベルでは、生きている自然と無生物の間に違いはありません。 これらの違いは、複雑な物質のレベル、つまり分子レベルでのみ見られます。 したがって、無機物質（水およびミネラル塩）とともに、生物の細胞には、有機物質（タンパク質、脂肪、炭水化物、核酸、ビタミン、ホルモンなど）など、それらにのみ特徴的な物質が含まれています。 これらの物質は、主に炭素、水素、酸素、窒素、つまりマクロ元素から構成されています。 微量元素はこれらの物質に少量含まれていますが、生物の通常の生活におけるそれらの役割は計り知れません。 たとえば、ホウ素、マンガン、亜鉛、コバルトの化合物は、個々の農作物の収量を劇的に増加させ、さまざまな病気に対する耐性を高めます。

人間と動物は、通常の生活に必要な微量元素を植物から摂取しています。 食物に十分なマンガンが含まれていない場合、成長遅延、思春期の開始の減速、および骨格形成中の代謝障害が発生する可能性があります. 動物の毎日の食事に数ミリグラムのマンガン塩を加えると、これらの病気がなくなります。

コバルトは、造血器官の働きを担うビタミン B12 の一部です。 食物中のコバルトの欠乏は、多くの場合、体の枯渇や死に至る深刻な病気を引き起こします.

人間にとっての微量元素の重要性は、食物や水に含まれるヨウ素の欠乏によって引き起こされる風土病性甲状腺腫などの病気の研究で初めて明らかになりました。 ヨウ素を含む塩の摂取は回復につながり、少量の食物への添加は病気を防ぎます。 この目的のために、0.001〜0.01％のヨウ化カリウムが添加されたヨウ素添加食卓塩が実行されます。

ほとんどの生物学的酵素触媒の組成には、亜鉛、モリブデン、およびその他の金属が含まれています。 これらの元素は、生物の細胞に非常に少量含まれており、最も優れた生化学的メカニズムの正常な動作を保証し、生命プロセスの真の調節因子です。

多くの微量元素がビタミンに含まれています - さまざまな化学的性質の有機物質で、少量で食物とともに体内に入り、代謝と体の全体的な生命活動に大きな影響を与えます。 それらの生物学的作用は酵素に近いですが、酵素は体の細胞によって形成され、ビタミンは通常食物から得られます. 植物は、柑橘類、ローズヒップ、パセリ、玉ねぎ、にんにくなど、ビタミンの供給源として役立ちます。 いくつかのビタミン - A、B1、B2、K - は合成的に得られます。 ビタミンの名前は、ビタミン - 生命とアミン - 窒素を含む 2 つの単語から付けられました。

微量元素はホルモンの一部でもあります - 器官の機能と人間と動物の器官系を調節する生物学的に活性な物質です。 彼らの名前はギリシャ語のharmaoに由来します - 私は勝ちます。 ホルモンは内分泌腺で生成され、血液に入り、全身に運ばれます。 いくつかのホルモンは合成的に得られます。

1. マクロ要素とマイクロ要素。

2. 植物、動物、人間の生活における微量元素の役割。

3.有機物質：タンパク質、脂肪、炭水化物。

4. 酵素。

5.ビタミン。

6. ホルモン。

生物的性質と無生物的性質の違いは、化学元素の存在形態のどのレベルで始まりますか?

個々の多量栄養素が生物起源とも呼ばれるのはなぜですか? それらをリストします。

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命令

細胞に含まれる主な元素は、水素、炭素、酸素、窒素です。 これらの化学元素は、細胞の生命に決定的な役割を果たすため、生物起源と呼ばれます。 それらは、全細胞質量の 95% を占めています。 これらの要素は、硫黄やリンなどの物質によって補われ、生体要素とともに、細胞内の主要な有機化合物の分子を形成します。

機能するために同様に重要なのは、多量栄養素の存在です。 それらの数は少なく、総質量の 1 パーセント未満ですが、非常に貴重です。 多量栄養素には、ナトリウム、カリウム、塩素、マグネシウム、カルシウムなどの物質が含まれます。

すべての主要栄養素はイオンの形で細胞内に存在し、多くの細胞プロセスに直接関与しています。たとえば、カルシウム イオンは筋肉の収縮、運動機能、血液凝固に関与し、イオンはリボソームの働きを担っています。 植物細胞もマグネシウムなしではできません - マグネシウムはクロロフィルの一部であり、ミトコンドリアの機能を保証します. 人間の細胞に含まれるナトリウムとカリウムは、神経インパルスと心拍数の伝達に関与しています。

微量要素は、それほど重要な機能的重要性はありません-細胞の総質量の100分の1パーセントの含有量を超えない物質です。 これらは、鉄、亜鉛、マンガン、銅、コバルト、亜鉛であり、特定のタイプのセルでは、ホウ素、アルミニウム、クロム、フッ素、セレン、モリブデン、ヨウ素、シリコンも含まれます。

セルを構成する要素の重要性は、パーセンテージでは反映されません。 たとえば、銅がないと、酸化還元プロセスの機能が大きな問題になります。さらに、この元素は、細胞内の含有量が少ないにもかかわらず、軟体動物の生活において非常に重要であり、体全体に酸素を輸送する役割を果たします。

鉄は銅と同じ微量元素で、細胞内の含有量は少ないです。 しかし、この物質がなければ、健康な人は想像できません。 ヘモグロビン ヘムと多くの酵素は、この要素なしでは機能しません。 鉄も電子伝達体です。

藻類、海綿、つくし、軟体動物の細胞には、シリコンなどの元素が必要です。 脊椎動物におけるその役割はそれほど顕著ではなく、最も多く含まれているのは靭帯と軟骨です。 フッ素は歯や骨のエナメル質の細胞に大量に存在し、ホウ素は植物生物の成長に関与しています。 細胞内の微量元素の最小含有量でさえ、独自の意味を持ち、目立たないが重要な役割を果たします.

細胞：オルガネラの化学組成、構造、機能。

細胞の化学組成。 マクロ要素とミクロ要素。 細胞を構成する無機物質と有機物質（タンパク質、核酸、糖質、脂質、ATP）の構造と機能の関係。 細胞と人体における化学物質の役割。

生物は細胞からできています。 異なる生物の細胞は、類似した化学組成を持っています。 表 1 は、生物の細胞に含まれる主な化学元素を示しています。

表 1. 細胞内の化学元素の含有量

エレメント	量、 ％	エレメント	量、 ％
空気	65-75	カルシウム	0,04-2,00
炭素	15-18	マグネシウム	0,02-0,03
水素	8-10	ナトリウム	0,02-0,03
窒素	1,5-3,0	鉄	0,01-0,015
リン	0,2-1,0	亜鉛	0,0003
カリウム	0,15-0,4	銅	0,0002
硫黄	0,15-0,2	ヨウ素	0,0001
塩素	0,05-0,10	フッ素	0,0001

最初のグループには、酸素、炭素、水素、および窒素が含まれます。 それらは、細胞の全組成のほぼ98％を占めています。

2番目のグループには、カリウム、ナトリウム、カルシウム、硫黄、リン、マグネシウム、鉄、塩素が含まれます。 セル内の内容は、10 分の 1 と 100 分の 1 パーセントです。 これらの 2 つのグループの要素は、 主要栄養素（ギリシャ語から。 大きい- 大きい）。

セル内で 100 分の 1 と 1000 分の 1 パーセントで表される残りの要素は、3 番目のグループに含まれます。 それ 微量元素（ギリシャ語から。 マイクロ- 小さな）。

生きている自然だけに固有の要素は細胞内に見つかりませんでした。 これらの化学元素はすべて、無生物の一部でもあります。 これは、生物と無生物の一体性を示しています。

各要素が特定の役割を果たしているため、要素が不足すると病気や死に至ることさえあります. 最初のグループの多量栄養素は、タンパク質、炭水化物、核酸、脂質などの生体高分子の基礎を形成し、それなしでは生命は不可能です。 硫黄はタンパク質の一部、リンは核酸の一部、鉄はヘモグロビンの一部、マグネシウムはクロロフィルの一部です。 カルシウムは代謝において重要な役割を果たします。

細胞に含まれる化学元素の一部は、無機物質 - ミネラル塩と水 - の一部です。

ミネラル塩原則として、陽イオン (K +、Na +、Ca 2+、Mg 2+) および陰イオン (HPO 2-/4、H 2 PO -/4、CI -、HCO 3) の形で細胞内に存在します。 ）、その比率は、細胞の寿命にとって重要な培地の酸性度を決定します。

(多くの細胞では、培地は弱アルカリ性で、pH はほとんど変化しません。これは、陽イオンと陰イオンが一定の比率で維持されているためです。)

野生生物の無機物質のうち、大きな役割を果たしているのは 水.

水なしでは生活は成り立ちません。 ほとんどの細胞のかなりの量を占めています。 脳とヒト胚の細胞には多くの水が含まれています。 脂肪組織細胞では - わずか40％ 老齢になると、細胞内の水分量が減少します。 20%の水分を失った人は死亡します。

水のユニークな特性は、体内での役割を決定します。 それは、水の高い熱容量による体温調節に関与しています-加熱すると大量のエネルギーを消費します。 水の高い熱容量を決定するものは何ですか?

水分子では、酸素原子が 2 つの水素原子と共有結合しています。 酸素原子が部分的に負の電荷を持ち、2 つの水素原子のそれぞれが

部分的に正電荷。 水素結合は、1 つの水分子の酸素原子と別の分子の水素原子との間に形成されます。 水素結合は、多数の水分子の接続を提供します。 水が加熱されると、エネルギーの大部分が水素結合の切断に費やされ、それがその高い熱容量を決定します。

水 - 良溶媒. 極性のために、その分子は正および負に帯電したイオンと相互作用し、それによって物質の溶解に寄与します。 水に関して、細胞のすべての物質は親水性と疎水性に分けられます。

親水性（ギリシャ語から。 水力発電- 水と ファイル-愛）は水に溶ける物質と呼ばれます。 これらには、イオン性化合物 (例: 塩) と一部の非イオン性化合物 (例: 糖) が含まれます。

疎水性（ギリシャ語から。 水力発電- 水と フォボス-恐れ）水に溶けない物質と呼ばれます。 これらには、例えば脂質が含まれる。

水は、水溶液中のセル内で起こる化学反応において重要な役割を果たします。 体に不要な代謝産物を溶解し、体からの除去に貢献します。 セル内の水分含有量が高いため、 弾性. 水は、細胞内または細胞から細胞へのさまざまな物質の移動を促進します。

生物体と無生物体は、同じ化学元素で構成されています。 生物の組成には、水と無機塩などの無機物質が含まれます。 細胞内の水の重要な多数の機能は、その分子の特性、つまり極性、水素結合を形成する能力によるものです。

細胞の無機成分

セル内の要素の別のタイプの分類:

多量栄養素には、酸素、炭素、水素、リン、カリウム、硫黄、塩素、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、および鉄が含まれます。
微量元素には、マンガン、銅、亜鉛、ヨウ素、フッ素が含まれます。
超微量元素には、銀、金、臭素、セレンが含まれます。

要素	体内含有量 (%)	生物学的意義
主要栄養素:
O.C.H.N	O - 62%、C - 20%、 H - 10%、N - 3%	それらは細胞のすべての有機物質、水の一部です
りんR	1,0	それらは、核酸、ATP（マクロ作動性結合を形成する）、酵素、骨組織、および歯のエナメル質の一部です
カルシウムCa+2	2,5	植物では細胞膜の一部、動物では骨や歯の一部であり、血液凝固を活性化します。
微量元素：	1-0,01
硫黄S	0,25	タンパク質、ビタミン、酵素が含まれています
カリウムK+	0,25	神経インパルスの伝導を引き起こします。 タンパク質合成酵素の活性化剤、光合成プロセス、植物の成長
塩素 CI -	0,2	塩酸の形で胃液の成分であり、酵素を活性化します
ナトリウム Na+	0,1	神経インパルスの伝導を提供し、細胞内の浸透圧を維持し、ホルモンの合成を刺激します
マグネシウムMg+2	0,07	骨や歯に含まれるクロロフィル分子に含まれ、DNA 合成、エネルギー代謝を活性化します。
ヨウ素Ⅰ -	0,1	甲状腺ホルモン - チロキシンの一部であり、代謝に影響を与えます
鉄鉄+3	0,01	それはヘモグロビン、ミオグロビン、目のレンズと角膜の一部であり、酵素活性化因子であり、クロロフィルの合成に関与しています. 組織や臓器への酸素輸送を提供します
超微量元素:	0.01未満、微量
銅Si +2		造血、光合成のプロセスに参加し、細胞内酸化プロセスを触媒します
マンガンMn		植物の収量を増やし、光合成のプロセスを活性化し、造血のプロセスに影響を与えます
ボル V		植物の成長過程に影響を与える
フッ素F		それは歯のエナメル質の一部であり、不足すると虫歯が発生し、過剰になるとフッ素症になります
物質:
H 2 0	60-98	それは体の内部環境を構成し、加水分解のプロセスに参加し、細胞を構造化します. 万能溶媒、触媒、化学反応への関与

細胞の有機成分

物質	構造と特性	機能
脂質
	高級脂肪酸とグリセリンのエステル。 リン脂質には H 3 PO4 残基も含まれており、疎水性または親疎水性、高いエネルギー強度を持っています。	工事- すべての膜の二脂質層を形成します。 エネルギー. 体温調節. 保護. ホルモン（コルチコステロイド、性ホルモン）。 ビタミンD、Eの成分。 体内の水分源 栄養素を蓄える
炭水化物
単糖類: グルコース、 果糖、 リボース、 デオキシリボース	水によく溶ける	エネルギー
二糖類: スクロース、 マルトース（麦芽糖）	水に溶ける	DNA、RNA、ATPの成分
多糖類: スターチ、 グリコーゲン、 セルロース	水に溶けにくい、または溶けにくい	栄養素を蓄えます。 構造 - 植物細胞の殻
リス	ポリマー。 モノマー - 20 アミノ酸。	酵素は生体触媒です。
	I 構造 - ポリペプチド鎖のアミノ酸配列。 コミュニケーション - ペプチド - CO- NH-	建設 - 膜構造、リボソームの一部です。
	Ⅱ構造 - a-ヘリックス、結合 - 水素	モーター (収縮筋タンパク質)。
	III 構造 - 空間構成 a- らせん (小球)。 結合 - イオン性、共有結合、疎水性、水素	輸送（ヘモグロビン）。 保護（抗体） 規制（ホルモン、インスリン）
	構造 IV は、すべてのタンパク質の特徴ではありません。 いくつかのポリペプチド鎖が 1 つの上部構造に結合したもので、水にはほとんど溶けません。 高温、濃酸・濃アルカリ、重金属塩の作用により変性
核酸:	生体高分子。 ヌクレオチドでできている
DNA - デオキシリボ核酸。	ヌクレオチドの組成：デオキシリボース、窒素含有塩基 - アデニン、グアニン、シトシン、チミン、リン酸残基 - H 3 PO 4。 窒素塩基の相補性A \u003d T、G \u003d C.二重らせん。 自己倍加可能	それらは染色体を形成します。 遺伝情報、遺伝コードの保存と伝達。 RNA、タンパク質の生合成。 タンパク質の一次構造をエンコードします。 核、ミトコンドリア、色素体に含まれる
RNA - リボ核酸。	ヌクレオチド組成：リボース、窒素塩基 - アデニン、グアニン、シトシン、ウラシル、H 3 RO 4残基窒素塩基の相補性A \u003d U、G \u003d C. 1本の鎖
メッセンジャー RNA		タンパク質の生合成に関与する、タンパク質の一次構造に関する情報の伝達
リボソーム RNA		リボソームの体を作る
RNA の転送		アミノ酸をコード化し、タンパク質合成部位であるリボソームに輸送します
ウイルス RNA および DNA		ウイルスの遺伝子装置

タンパク質の構造

酵素。

タンパク質の最も重要な機能は触媒です。 細胞内の化学反応の速度を数桁増加させるタンパク質分子は、 酵素. 体内の単一の生化学的プロセスは、酵素の関与なしでは発生しません.

これまでに2000以上の酵素が発見されています。 それらの効率は、生産に使用される無機触媒の効率よりも何倍も高いです。 したがって、カタラーゼ酵素の組成に含まれる鉄 1 mg は、10 トンの無機鉄に取って代わります。 カタラーゼは、過酸化水素 (H 2 O 2) の分解速度を 10 11 倍に高めます。 炭酸の形成を触媒する酵素（CO 2 + H 2 O \u003d H 2 CO 3）は、反応を10 7倍加速します。

酵素の重要な特性は、その作用の特異性です。各酵素は、類似した反応の 1 つまたは少数のグループのみを触媒します。

酵素が作用する物質を 基板. 酵素分子と基質の構造は、互いに正確に一致する必要があります。 これは、酵素の作用の特異性を説明しています。 基質が酵素と結合すると、酵素の空間構造が変化します。

酵素と基質の間の一連の相互作用を図式的に表すことができます。

基質+酵素 - 酵素-基質複合体 - 酵素+製品。

図から、基質が酵素と結合して酵素-基質複合体を形成していることが分かります。 この場合、基質は新しい物質、つまり製品に変換されます。 最終段階で、酵素は生成物から放出され、再び次の基質分子と相互作用します。

酵素は、特定の温度、物質の濃度、環境の酸性度でのみ機能します。 条件の変化は、タンパク質分子の三次および四次構造の変化につながり、その結果、酵素の活性の抑制につながります。 これはどのように起こりますか？ 酵素分子の特定の部分だけが触媒活性を持っています。 アクティブセンター. 活性中心は 3 ～ 12 個のアミノ酸残基を含み、ポリペプチド鎖の屈曲の結果として形成されます。

さまざまな要因の影響を受けて、酵素分子の構造が変化します。 この場合、活性中心の空間配置が乱れ、酵素はその活性を失います。

酵素は、生物学的触媒として機能するタンパク質です。 酵素のおかげで、細胞内の化学反応の速度は数桁増加します。 酵素の重要な特性は、特定の条件下での作用の特異性です。

核酸。

核酸は19世紀後半に発見されました。 スイスの生化学者 F. ミーシャーは、細胞の核から窒素とリンを多く含む物質を分離し、それを「ヌクレイン」と呼んだ (lat. 核-核）。

核酸は、地球上のすべての細胞とすべての生物の構造と機能に関する遺伝情報を保存します。 核酸には、DNA（デオキシリボ核酸）とRNA（リボ核酸）の2種類があります。 核酸は、タンパク質と同様に種特異的です。つまり、各種の生物は独自のタイプの DNA を持っています。 種特異性の理由を調べるには、核酸の構造を考えてみましょう。

核酸分子は、何百、何百万ものヌクレオチドからなる非常に長い鎖です。 どの核酸にも 4 種類のヌクレオチドしか含まれていません。 核酸分子の機能は、その構造、構成ヌクレオチド、鎖内の数、および分子内の化合物の配列に依存します。

各ヌクレオチドは、窒素塩基、炭水化物、リン酸の 3 つの成分で構成されています。 各 DNA ヌクレオチドには、4 種類の窒素含有塩基 (アデニン - A、チミン - T、グアニン - G またはシトシン - C) の 1 つと、デオキシリボース炭水化物およびリン酸残基が含まれています。

したがって、DNA ヌクレオチドは、窒素塩基の種類のみが異なります。

DNA分子は、特定の配列で鎖状に接続された膨大な数のヌクレオチドで構成されています。 各タイプの DNA 分子には、独自の数とヌクレオチド配列があります。

DNA分子は非常に長いです。 たとえば、1 つのヒト細胞 (46 本の染色体) の DNA 分子のヌクレオチド配列の文字通りの記録には、約 820,000 ページの本が必要です。 4 種類のヌクレオチドの交替により、無限の数の DNA 分子のバリアントが形成されます。 DNA分子の構造のこれらの特徴により、生物のすべての兆候に関する膨大な量の情報を保存できます。

1953 年、アメリカの生物学者 J. ワトソンとイギリスの物理学者 F. クリックは、DNA 分子の構造モデルを作成しました。 科学者たちは、各 DNA 分子が相互接続され、らせん状にねじれた 2 本の鎖で構成されていることを発見しました。 二重らせんのように見えます。 各鎖では、4 種類のヌクレオチドが特定の順序で交互に並んでいます。

DNA のヌクレオチド組成は、細菌、菌類、植物、動物の種類によって異なります。 しかし、それは年齢とともに変化するものではなく、環境の変化にはほとんど依存しません。 つまり、任意の DNA 分子のアデニン ヌクレオチドの数はチミジン ヌクレオチド (A-T) の数に等しく、シトシン ヌクレオチドの数はグアニン ヌクレオチド (C-G) の数に等しくなります。 これは、DNA 分子内の 2 つの鎖の相互の結合が特定の規則に従うという事実によるものです。つまり、一方の鎖のアデニンは常に他方の鎖のチミンとのみ 2 つの水素結合で結合され、グアニンは 3 つの水素結合で結合されます。シトシンと結合します。つまり、1分子のDNAのヌクレオチド鎖は相補的であり、互いに補完します。

核酸分子 - DNA と RNA はヌクレオチドで構成されています。 DNAヌクレオチドの組成には、窒素塩基（A、T、G、C）、デオキシリボース炭水化物、およびリン酸分子の残基が含まれます。 DNA分子は、相補性の原理に従って水素結合によって接続された2本の鎖からなる二重らせんです。 DNA の機能は、遺伝情報を保存することです。

すべての生物の細胞には、ATP - アデノシン三リン酸の分子があります。 ATP は普遍的な細胞物質であり、その分子はエネルギー豊富な結合を持っています。 ATP分子はヌクレオチドの一種で、他のヌクレオチドと同様に、窒素塩基 - アデニン、炭水化物 - リボースの3つの成分で構成されていますが、1つの代わりにリン酸分子の3つの残基が含まれています（図12）。 図中のアイコンで示される結合はエネルギーに富んでおり、 マクロ作動性. 各 ATP 分子には 2 つのマクロ作動性結合が含まれています。

高エネルギー結合が壊れ、酵素の助けを借りて1分子のリン酸が切断されると、40 kJ / molのエネルギーが放出され、ATPがADP - アデノシン二リン酸に変換されます. もう1つのリン酸分子が除去されると、さらに40 kJ / molが放出されます。 AMPが形成されます-アデノシン一リン酸。 これらの反応は可逆的です。つまり、AMPはADP、ADP - ATPに変わる可能性があります。

ATP分子は分解されるだけでなく合成もされるため、細胞内のそれらの含有量は比較的一定です. 細胞の寿命における ATP の重要性は計り知れません。 これらの分子は、細胞および生物全体の生命活動を確保するために必要なエネルギー代謝において主要な役割を果たします。

米。 ATP の構造図。

アデニン -

RNA 分子は、原則として、A、U、G、C の 4 種類のヌクレオチドからなる 1 本の鎖です。RNA には、mRNA、rRNA、tRNA の 3 つの主な種類が知られています。 細胞内の RNA 分子の含有量は一定ではなく、タンパク質の生合成に関与しています。 ATP は細胞の普遍的なエネルギー物質であり、エネルギーが豊富な結合があります。 ATP は、細胞内のエネルギー交換において中心的な役割を果たします。 RNA と ATP は、細胞の核と細胞質の両方に見られます。