عناصر شیمیایی در سلول گنجانده شده است؟ نقش و توابع عناصر شیمیایی موجود در سلول. ارائه زیست شناسی بر روی موضوع "عناصر شیمیایی و نقش بیولوژیکی آنها در بدن"

که در ارگانیسم انسان دریافت 86 عناصر شیمیاییشامل سیستم دوره ای از عناصر شیمیایی D.I. مندلیوا این عناصر به طور معمول به چهار گروه تقسیم می شوند:

• macroElements - عناصری که بخش عمده ای از سلول را تشکیل می دهند (تقریبا 98-99٪ از لحاظ توده خشک)، از جمله کربن (C)، هیدروژن (H)، اکسیژن (O) و نیتروژن (N)؛
• عناصر آنها محتوای آنها در سلول، از لحاظ توده خشک، حدود 1.9٪ است. این پتاسیم (K)، سدیم (Na)، کلسیم (CA)، منیزیم (MG)، گوگرد (S)، فسفر (P)، کلر (CL) و آهن (Fe) است.
• عناصر، محتوای آن در سلول، از لحاظ توده خشک، کمتر از 0.01٪ - عناصر ردیابی. این روی (Zn)، مس (Cu)، فلورین (F)، ید (I)، کبالت (CO)، مولیبدن (MO) و غیره است.
• عناصر، محتوای آن در سلول، از لحاظ وزن خشک، کمتر از 0.00001٪ - عناصر اشعه ماوراء بنفش: طلا (AU)، اورانیوم (U)، رادیوم (RA) و غیره

نقش عناصر شیمیایی در سلول های موجود زنده

هر عنصر، که بخشی از یک موجود زنده است، مسئول انجام یک تابع خاص است (جدول 1).

عناصر شیمیایی 1.Rol در سلول های موجود زنده.

فقدان یک آیتم می تواند منجر به یک بیماری و حتی مرگ بدن شود، زیرا هر عنصر نقش مهمی ایفا می کند. MacroElements of the Macroelements of First Group پایه Biopolymers - پروتئین ها، کربوهیدرات ها، اسیدهای نوکلئیک، و همچنین لیپید ها را تشکیل می دهند، بدون اینکه زندگی غیرممکن باشد. گوگرد بخشی از برخی از پروتئین ها، فسفر - به ترکیب اسیدهای نوکلئیک، آهن - به ترکیب هموگلوبین و منیزیم - کلروفیل. 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 معدنی در یک سلول قرار دارند، به عنوان یک قاعده، به صورت کاتیون ها (K +، Na +، Ca 2+، Mg 2+) و آنیون ها (HPO 4 2، H 2 PO 4 -، CI -، NSO 3 -) نسبت که میزان اسیدیته های مهم را برای سلول های حیاتی تعیین می کند، به طوری که یک محیط قلیایی ضعیف از بسیاری از سلول ها و pH آن تقریبا تغییر نمی کند، زیرا به طور مداوم از نسبت خاصی از کاتیون ها و آنیون ها پشتیبانی می کند.

آب نقش مهمی در واکنش های شیمیایی که در قفس در محلول های آبی رخ می دهد، نقش مهمی ایفا می کند. این موجودات غیر ضروری محصولات متابولیک را حل می کند و به این ترتیب باعث ایجاد مشتق شدن آنها می شود. محتوای بزرگ آب در قفس آن را انعطاف پذیری می دهد. آب به حرکت مواد مختلف داخل سلول یا سلول در سلول کمک می کند.

نمونه هایی از حل مشکلات

مثال 1

مثال 2

سلول های موجودات زنده در ترکیب شیمیایی آنها به طور قابل توجهی متفاوت از رسانه های بی جان خود و در ساختار ترکیبات شیمیایی و مجموعه و محتوای عناصر شیمیایی. در مجموع، حدود 90 عنصر شیمیایی در تمام موجودات زنده وجود دارد که بسته به محتوای آنها، به 3 گروه اصلی تقسیم می شوند: ماکروها , میکرو و uplaticroelements .

Macroelements.

ماکروها در مقادیر قابل توجهی در موجودات زنده ارائه شده است، که از صد درصد درصد به TENS درصد است. اگر محتوای هر ماده شیمیایی در بدن بیش از 0.005٪ وزن بدن باشد، چنین ماده ای متعلق به MacroElements است. آنها بخشی از پارچه های اصلی هستند: خون، استخوان ها و عضلات. به عنوان مثال، عناصر شیمیایی زیر عبارتند از: هیدروژن، اکسیژن، کربن، نیتروژن، فسفر، گوگرد، سدیم، کلسیم، پتاسیم، کلر. MacroElements در مقدار حدود 99٪ از توده سلول های زنده و بیشتر (98٪) حساب هیدروژن، اکسیژن، کربن و نیتروژن است.

جدول زیر ماکرول های اصلی را در بدن نشان می دهد:

برای هر چهار عنصر رایج در موجودات زنده (این هیدروژن، اکسیژن، کربن، نیتروژن، همانطور که قبلا ذکر شد) با یک اموال مشترک مشخص می شود. این عناصر یک یا چند الکترون الکترون را در یک مدار خارجی برای تشکیل اتصالات الکترونیکی پایدار ندارند. بنابراین، اتم هیدروژن برای تشکیل یک ارتباط الکتریکی پایدار، یک الکترون را در یک مدار خارجی، اتم های اکسیژن، نیتروژن و کربن - دو، سه و چهار الکترون وجود دارد. در این راستا، این عناصر شیمیایی به دلیل جفت شدن الکترون ها به راحتی پیوندهای کووالانتی را تشکیل می دهند و به راحتی می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، پوسته های الکترونیکی خارجی خود را پر می کنند. علاوه بر این، اکسیژن، کربن و نیتروژن می تواند نه تنها تک، بلکه همچنین دو اوراق قرضه را تشکیل دهد. در نتیجه، تعداد ترکیبات شیمیایی که می توانند از این عناصر تشکیل شوند، به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

علاوه بر این، کربن، هیدروژن و اکسیژن ساده ترین عناصر قادر به تشکیل اوراق قرضه کووالانسی هستند. بنابراین، آنها معلوم شد که مناسب ترین برای تشکیل ترکیبات است که بخشی از ماده زندگی است. لازم به ذکر است که به طور جداگانه یکی دیگر از ویژگی های مهم اتم های کربن - توانایی تشکیل اوراق قرضه کوانتومی در یک بار با چهار اتم کربن دیگر. با تشکر از این توانایی، چارچوب از تعداد زیادی از مولکول های مختلف ارگانیک ایجاد می شود.

عناصر ردیابی

اگر چه محتوا عناصر ردیابی برای هر یک از 0.005٪ تجاوز نمی کند عنصر جداگانهو در مقدار آنها تنها حدود 1٪ از جرم سلول ها را تشکیل می دهند، عناصر کمیاب برای فعالیت حیاتی ارگانیسم ها ضروری است. در غیاب آنها یا محتوای کافی، بیماری های مختلف ممکن است رخ دهد. بسیاری از عناصر کمیاب بخشی از گروه های غیر اختصاصی آنزیم ها هستند و برای اجرای عملکرد کاتالیزوری آنها ضروری هستند.
به عنوان مثال، آهن است قسمتی از HEMA، که بخشی از سیتوکروم است، که اجزای زنجیره انتقال الکترون و هموگلوبین - پروتئین هستند که حمل و نقل اکسیژن را از ریه ها به بافت ها فراهم می کند. کمبود آهن در بدن انسان باعث توسعه کم خونی می شود. و ضرر ید، که بخشی از هورمون تیروئید - تیروکسسین است، منجر به بیماری های مرتبط با نارسایی این هورمون مانند گواتر اندمیک یا کرتینیسم می شود.

نمونه هایی از عناصر ردیابی در جدول زیر ارائه شده است:

عناصر اشپور

گروه uplaticroelements این شامل عناصر، محتوای آن در بدن بسیار کوچک است (کمتر از 10 تا 12٪). این شامل بروم، طلا، سلنیوم، نقره، وانادیوم و بسیاری از عناصر دیگر است. اکثر آنها نیز برای عملکرد طبیعی موجودات زنده ضروری هستند. به عنوان مثال، کمبود سلنیوم می تواند منجر به بیماری های سرطانی شود و فقدان بور، علت بیماری های خاصی در گیاهان است. بسیاری از عناصر این گروه نیز، و همچنین عناصر ردیابی، بخشی از آنزیم ها هستند.

ارگانیسم ها از سلول ها تشکیل شده است. سلول های موجودات مختلف دارای ترکیب شیمیایی مشابهی هستند. جدول 1 عناصر اصلی شیمیایی موجود در سلول های موجود زنده را ارائه می دهد.

جدول 1. محتوای عناصر شیمیایی در سلول

با محتوای در سلول، سه گروه از عناصر را می توان تشخیص داد. گروه اول شامل اکسیژن، کربن، هیدروژن و نیتروژن است. آنها تقریبا 98 درصد کل ترکیب سلول را تشکیل می دهند. گروه دوم شامل پتاسیم، سدیم، کلسیم، گوگرد، فسفر، منیزیم، آهن، کلر است. محتوای آنها در سلول دهم و صد صد درصد است. عناصر این دو گروه به آن اشاره می کنند ماکروها (از یونانی. ماکرو - بزرگ).

عناصر باقی مانده نشان دهنده سلول ها در سلول و هزاران درصد سهام در گروه سوم قرار دارند. آی تی میکرو (از یونانی. کوچک - کم اهمیت).

هیچ عنصر ذاتی حیات وحش در سلول شناسایی نشده است. تمام عناصر شیمیایی ذکر شده در ترکیب طبیعت بی جان قرار می گیرند. این نشان می دهد وحدت طبیعت و طبیعت بی جان.

فقدان یک آیتم می تواند منجر به یک بیماری و حتی مرگ بدن شود، زیرا هر عنصر نقش مهمی ایفا می کند. MacroElements of the Macroelements of First Group پایه Biopolymers - پروتئین ها، کربوهیدرات ها، اسیدهای نوکلئیک، و همچنین لیپید ها را تشکیل می دهند، بدون اینکه زندگی غیرممکن باشد. گوگرد بخشی از برخی از پروتئین ها، فسفر - به ترکیب اسیدهای نوکلئیک، آهن - به ترکیب هموگلوبین و منیزیم - کلروفیل. کلسیم نقش مهمی در متابولیسم دارد.

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

نمک های معدنی در یک سلول به عنوان یک قاعده، به صورت کاتیون ها (K +، Na +، Ca 2+، Mg 2+) و آنیون ها (HPO 2- / 4، H 2 Po - / 4، CI -، NSO 3 )، که نسبت آن میزان اسیدیته محیط مهم برای سلول های حیاتی را تعیین می کند.

(در بسیاری از سلول ها، متوسط \u200b\u200bقلیایی کم است و pH آن تقریبا تغییر نمی کند، زیرا به طور مداوم از یک نسبت خاص از کاتیون ها و آنیون ها پشتیبانی می کند.)

از مواد معدنی در حیات وحش، نقش مهمی ایفا می کند اب.

بدون آب، زندگی غیرممکن است. این توده قابل توجهی از اکثر سلول ها است. بسیاری از آب در سلول های مغز انسان و جنین های انسانی قرار دارد: بیش از 80٪ آب؛ در سلول های بافت چربی - تنها 40٪ به سن پیری، محتوای آب در سلول ها کاهش می یابد. فردی که 20 درصد از آب را از دست داد.

خواص منحصر به فرد آب نقش خود را در بدن تعیین می کند. این در مقررات گرما شرکت می کند، که به دلیل ظرفیت حرارتی بالا از آب مصرف می شود تعداد زیادی انرژی هنگام گرم شدن چه چیزی ظرفیت حرارت بالا را تعیین می کند؟

در مولکول آب، اتم اکسیژن به طور کوانتومی با دو اتم هیدروژن همراه است. مولکول آب فلورا، از آنجا که اتم اکسیژن دارای شارژ جزئی منفی است و هر یک از دو اتم هیدروژن دارای آن است

شارژ جزئی بین اتم اکسیژن یک مولکول آب و اتم هیدروژن، مولکول های دیگر یک پیوند هیدروژنی را تشکیل می دهند. پیوند هیدروژن تعداد زیادی از مولکول های آب را فراهم می کند. هنگامی که آب گرم می شود، بخش مهمی از انرژی در شکاف پیوند هیدروژن مصرف می شود که ظرفیت حرارت بالا آن را تعیین می کند.

اب - حلال خوب. با توجه به قطبیت، مولکول های آن با یون های مثبت و منفی مواجه می شوند، به این ترتیب باعث انحلال این ماده می شود. در ارتباط با آب، تمام مواد سلولی به هیدروفیل و هیدروفوب تقسیم می شوند.

آب دوست (از یونانی. هیدرولیک - آب I. فیله - من دوست دارم) مواد تماس بگیرید که در آب حل می شود. این شامل ترکیبات یونی (به عنوان مثال، نمک) و برخی از ترکیبات غیر یونی (به عنوان مثال، شکر) می شود.

آبگریز (از یونانی. هیدرولیک - آب I. فوبوس - ترس) مواد تماس نامحلول در آب. این شامل، به عنوان مثال، لیپید ها.

آب نقش مهمی در واکنش های شیمیایی که در قفس در محلول های آبی رخ می دهد، نقش مهمی ایفا می کند. این موجودات غیر ضروری محصولات متابولیک را حل می کند و به این ترتیب باعث ایجاد مشتق شدن آنها می شود. محتوای آب بزرگ در قفس به او می دهد قابلیت ارتجاعی. آب به حرکت مواد مختلف داخل سلول یا سلول در سلول کمک می کند.

بدن های طبیعت زندگی و بی جان از عناصر شیمیایی مشابه است. ترکیب موجودات زنده شامل می شود مواد معدنی - آب و نمک های معدنی. وظایف متعدد حیاتی آب در سلول به علت ویژگی های مولکول های آن است: قطبیت آنها، توانایی تشکیل پیوند هیدروژن.

اجزای سلول های معدنی

در سلول های موجود زنده، حدود 90 عنصر وجود دارد و تقریبا 25 نفر از تقریبا تمام سلول ها شناسایی می شوند. با استفاده از محتوا در سلول، عناصر شیمیایی به سه گروه بزرگ تقسیم می شوند: MacroElements (99٪)، میکرولیومها (1٪)، عناصر اشعه ماوراء بنفش (کمتر از 0.001٪).

Macroelements شامل اکسیژن، کربن، هیدروژن، فسفر، پتاسیم، گوگرد، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، آهن است.
MicroElems شامل منگنز، مس، روی، ید، فلورین است.
UltramEroelements شامل نقره، طلا، بروم، سلنیوم است.

اجزای سلول های آلی

آنزیم ها

مهمترین ویژگی پروتئین کاتالیزوری است. مولکول های پروتئینی که چندین مرتبه از واکنش های شیمیایی را در سلول افزایش می دهند، نامیده می شوند آنزیم ها. هیچکس فرایند بیوشیمیایی در بدن بدون مشارکت آنزیم ها رخ نمی دهد.

در حال حاضر، بیش از 2000 آنزیم کشف شده است. اثربخشی آنها چندین بار بیشتر از اثربخشی کاتالیزورهای معدنی مورد استفاده در تولید است. بنابراین، 1 میلی گرم آهن در ترکیب آنزیم کاتالاز جایگزین 10 تن آهن غیر آلی می شود. کاتالاز میزان تجزیه پراکسید هیدروژن (H 2 O 2) را در 10 11 بار افزایش می دهد. آنزیم کاتالیزوری واکنش تشکیل اسید زغال سنگ (CO 2 + H 2 O \u003d H 2 CO 3)، واکنش 10 7 بار را تسریع می کند.

یک ویژگی مهم آنزیم ها، خاصیت عمل آنها است، هر آنزیم تنها یک یا یک گروه کوچک از واکنش های مشابه را کاتالیز می کند.

ماده ای که آنزیم آنزیم را تحت تاثیر قرار می دهد نامیده می شود لایه. ساختارهای آنزیم و مولکول بستر باید با دقت یکدیگر را مطابقت دهند. این خاصیت آنزیم ها را توضیح می دهد. هنگام اتصال یک بستر با آنزیم، ساختار فضایی آنزیم تغییر می کند.

توالی آنزیم و تعامل بستر را می توان به صورت طرح ریزی کرد:

سوبسترا + آنزیم - مجتمع آنزیم سوبسترا - آنزیم + محصول.

از این طرح می توان دید که بستر با آنزیم با تشکیل مجتمع آنزیم سوبسترا متصل می شود. در این مورد، بستر به یک ماده جدید تبدیل می شود - محصول. در مرحله پایان، آنزیم از محصول و نیکون ها دوباره با مولکول زیرزمینی بعدی منتشر می شود.

آنزیم ها تنها در دمای خاصی عمل می کنند، غلظت مواد، اسیدیته محیط. تغییرات در شرایط منجر به تغییر در ساختار سوم و کواترنری مولکول پروتئین می شود و در نتیجه، به سرکوب فعالیت آنزیم منجر می شود. این اتفاق می افتد؟ تنها بخش خاصی از مولکول آنزیم، فعالیت کاتالیزوری نامیده می شود، دارای یک فعالیت کاتالیزوری است. مرکز فعال. مرکز فعال شامل 3 تا 12 باقی مانده آمینو اسید است و به عنوان یک نتیجه از خم شدن زنجیره پلیپپتید تشکیل شده است.

تحت نفوذ از عوامل مختلف ساختار مولکول آنزیم تغییر می کند. در عین حال، پیکربندی فضایی مرکز فعال نقض شده است و آنزیم فعالیت خود را از دست می دهد.

آنزیم ها پروتئین هایی هستند که نقش کاتالیزورهای بیولوژیکی را بازی می کنند. با تشکر از آنزیم ها، چندین مرتبه افزایش سرعت واکنش های شیمیایی در سلول ها را افزایش می دهد. یک ویژگی مهم آنزیم ها ویژگی خاص عمل در شرایط خاص است.

اسیدهای نوکلئیک.

اسیدهای نوکلئیک از محیط داخلی در نیمه دوم قرن نوزدهم بود. Biochemist سوئیس F. Misher، که یک ماده را با محتوای بالای نیتروژن و فسفر از هسته سلول اختصاص داده و آن را "نوکلئیک" نامیده است (از لات. ناگزیر - هسته).

در اسیدهای نوکلئیک، اطلاعات ارثی در مورد ساختار و عملکرد هر سلول و تمام موجودات زنده بر روی زمین ذخیره می شود. دو نوع اسید نوکلئیک - DNA (DEOxyribonucleic acid) و RNA (اسید ریبونوکلئیک) وجود دارد. اسیدهای نوکلئیک، و همچنین پروتئین ها، دارای ویژگی های گونه ای هستند، یعنی ارگانیسم های هر نوع در نوع DNA آن ذاتی هستند. برای پیدا کردن علل خاصیت گونه، ساختار اسیدهای نوکلئیک را در نظر بگیرید.

مولکول های اسید نوکلئیک زنجیرهای بسیار طولانی هستند که شامل بسیاری از صدها و حتی میلیون ها نوکلئوتید هستند. هر اسید نوکلئیک تنها شامل چهار نوع نوکلئوتید است. توابع مولکول های اسید نوکلئیک به ساختار آنها بستگی دارد که در ترکیب آنها از نوکلئوتید ها، تعداد آنها در زنجیره و توالی ترکیب در مولکول وجود دارد.

هر نوکلئوتید شامل سه جزء است: پایه نیتروژن، کربوهیدرات و اسید فسفریک. ترکیب هر نوکلئوتید DNA شامل یکی از چهار نوع پایگاه های نیتروژن (Adenine - A، Timin - T، Guanin-G یا Cytosine-C)، و همچنین زاویه آب دگز اکسیرژیوز و باقی مانده از اسید فسفریک است.

بنابراین، نوکلئوتید DNA تنها با نوع پایه نیتروژن متفاوت است.

مولکول DNA شامل یک مجموعه عظیمی از نوکلئوتید ها متصل به یک زنجیره ای در یک دنباله خاص است. هر نوع مولکول DNA دارای تعداد مشخصی از آن و دنباله ای از نوکلئوتید ها است.

مولکول های DNA بسیار طولانی هستند. به عنوان مثال، برای ضبط الفبایی توالی نوکلئوتید در مولکول های DNA از یک سلول انسانی (46 کروموزوم)، یک کتاب حدود 820000 صفحه مورد نیاز است. جایگزینی چهار نوع نوکلئوتید می تواند مجموعه ای بی نهایت از انواع مولکول های DNA را تشکیل دهد. ویژگی های مشخص شده از ساختار مولکول های DNA به آنها اجازه می دهد مقدار زیادی از اطلاعات در مورد تمام نشانه های موجودات را حفظ کنند.

در سال 1953، زیست شناس آمریکایی جی واتسون و فیزیکدان انگلیسی F. Creek یک مدل از ساختار مولکول DNA ایجاد کرد. دانشمندان تأسیس کرده اند که هر مولکول DNA شامل دو زنجیره ای است که متصل شده و پیچیده شده اند. این یک نوع اسپلیکس دوگانه دارد. در هر زنجیره، چهار نوع نوکلئوتید در یک دنباله خاص جایگزین می شوند.

ترکیب نوکلئوتیدی DNA از آن متفاوت است گونه های مختلف باکتری، قارچ، گیاهان، حیوانات. اما با سن تغییر نمی کند، این بستگی به تغییرات کمی دارد محیط. زوایای نوکلئوتید، یعنی تعداد نوکلئوتید های آدنین در هر مولکول DNA برابر با تعداد نوکلئوتید های تیمیدین (AA) است و تعداد نوکلئوتید های سیتوزین برابر با تعداد نوکلئوتید های گوانین (C-G) است. این به خاطر این واقعیت است که اتصال دو زنجیره ای در میان خود در مولکول DNA وابسته است قانون مشخص شدهیعنی: آدنین یک زنجیره همیشه با دو پیوند هیدروژنی تنها با یک زنجیره ی دیگری همراه است و گوانین سه پیوند هیدروژنی با سیتوزین است، یعنی، زنجیره های نوکلئوتید یک مولکول DNA مکمل، مکمل یکدیگر هستند.

مولکول های اسید نوکلئیک - DNA و RNA شامل نوکلئوتید هستند. ترکیب نوکلئوتید های DNA شامل یک پایه نیتروژن (A، T، G، C)، deacyribosis کربوهیدرات و باقی مانده مولکول اسید فسفریک است. مولکول DNA یک هلیکس دوگانه است که شامل دو زنجیره ای است که توسط پیوندهای هیدروژنی بر اساس اصل تکمیلی متصل می شوند. عملکرد DNA - ذخیره اطلاعات ارثی.

در سلول های تمام موجودات ATP - مولکول های اسید آدنوزیینتروفبهنوس وجود دارد. ATP یک ماده سلولی جهانی است که مولکول آن انرژی ارتباطی غنی دارد. مولکول ATP یک نوع نوکلئوتید است که مانند سایر نوکلئوتید ها شامل سه جزء است: پایه نیتروژن - آدنین، کربوهیدرات - ریبوز، اما به جای آن شامل سه بقایای مولکول های اسید فسفریک است (شکل 12). اتصالات مشخص شده در آیکون شکل - غنی از انرژی و نامیده می شود ماکروژنیک. هر مولکول ATP شامل دو روابط کلانژیک است.

هنگامی که پیوند ماکروژریک با کمک آنزیم های یک مولکول اسید فسفریک، 40 کیلوگرم / مول انرژی آزاد می شود و ATP به ADF - آدنوزین-فسفات اسید تبدیل می شود. با انحلال یک مولکول اسید فسفریک دیگر، 40 کیلوگرم دیگر آزاد می شود؛ AMP تشکیل شده است - اسید مونوفسفوری آدنوزین. این واکنش ها برگشت پذیر هستند، یعنی، آمپر می تواند به ADP، ADP تبدیل شود - در ATP.

مولکول های ATP نه تنها تقسیم، بلکه سنتز می شوند، در این مورد، محتوای آنها در سلول نسبتا ثابت است. مقدار ATP در زندگی سلول بزرگ است. این مولکول ها نقش مهمی در تبادل انرژی ایفا می کنند، لازم است تا اطمینان از فعالیت حیاتی سلول و بدن به طور کلی.

مولکول RNA به عنوان یک قاعده، یک زنجیره تک است که شامل چهار نوع نوکلئوتید - A، Y، G، TS است. سه نوع اصلی RNA شناخته شده است: ایرنا، rRNA، tRNA. محتوای مولکول های RNA در سلول ناپایدار است، آنها در پروتئین بیوسنتز دخیل هستند. ATP یک ماده انرژی سلولی جهانی است که در آن انرژی ارتباطی غنی وجود دارد. ATP نقش مهمی در تبادل انرژی در سلول دارد. RNA و ATP شامل هر دو در هسته و در سلول های سیتوپلاسم هستند.

وظایف و تست ها در موضوع "تم 4." ترکیب شیمیایی سلول ".

• پلیمر، مونومر؛
• کربوهیدرات، مونوساکارید، disaccharide، پلی ساکارید؛
• لیپید، اسید چرب، گلیسیرین؛
• اسید آمینه، پیوند پپتید، پروتئین؛
• کاتالیزور، آنزیم، مرکز فعال؛
• اسید نوکلئیک، نوکلئوتید.

الگوریتم برای حل مشکلات.

نوع 1. DNA خود کپی کردن.

یکی از زنجیرهای DNA دارای یک توالی از نوکلئوتید ها است:
Agtazgatztzgattatsg ...
چه دنباله ای از نوکلئوتید ها دارای زنجیره دوم مولکول مشابه است؟

برای نوشتن یک دنباله از نوکلئوتید های زنجیره دوم مولکول DNA، زمانی که توالی اولین زنجیره ای شناخته شده است، به اندازه کافی برای جایگزینی Timin در آدنین، آدنین به Timin، Guanine-for Cytosine و Cytosin به Guanine کافی است. با تولید چنین جایگزینی، ما یک دنباله دریافت می کنیم:
tatstggztaghagtsats ...

نوع 2. کدگذاری پروتئین.

زنجیره اسید آمینه پروتئین ریبونوکلئاز، شروع زیر است: لیزین گلوتامین-ترئونین-آلانین آلانین-آلنین-لیزین لیزین ...
از کدام توالی نوکلئوتید ها ژن مربوط به این پروتئین را آغاز می کنند؟

برای انجام این کار، از جدول کد ژنتیکی استفاده کنید. برای هر اسید آمینه، تعیین نام کد خود را در قالب سه نوکلئوتید مربوطه و آن را بنویسید. قرار دادن این سه در یکدیگر به ترتیب همان، که در آن اسید آمینه مربوطه مربوط به آنها، فرمول را برای ساختار بخش اطلاعات RNA به دست می آوریم. به عنوان یک قاعده، چنین سه گانه چندین بار، انتخاب بر اساس راه حل شما ساخته شده است (اما تنها یکی از سه گانه گرفته شده است). تصمیمات می تواند به ترتیب چندین باشد.
ahatsaatsugzgzgzghaaga

از کدام توالی اسیدهای آمینه پروتئین را آغاز می کند، اگر آن را با یک توالی از نوکلئوتید ها رمزگذاری می کند:
Accentshatggzqgth ...

با توجه به اصل مکمل، ساختار منطقه ای از اطلاعات RNA را که در این بخش مولکول DNA تشکیل شده است، پیدا می کنیم:
UGTSGGGUCHTSGGTSCA ...

سپس ما به جدول کد ژنتیکی و برای هر بالای نوکلئوتید درخواست می کنیم، از اول شروع می شود، ما از اسید آمینه مربوطه مناسب می بینیم:
پرولین-آرژانتین سيستئين گيلیسين-تيروين-آرژينين

Ivanova T.V.، Kalina GS، نرم افزار A.N. " زیست شناسی عمومی". مسکو،" روشنگری "، 2000

• تم 4. "ترکیب شیمیایی سلول". §2-§7 ص 7-21
• موضوع 5. "فتوسنتز". §16-17 p. 44-48
• موضوع 6. "تنفس سلولی". §12-13 ص 34-38
• موضوع 7. "اطلاعات ژنتیکی". §14-15 p. 39-44

همه موجودات زنده، به استثنای ویروس ها، شامل سلول ها هستند. بیایید آن را شکل دهیم و ساختار آن چیست.

سلول چیست؟

این واحد اصلی ساختاری موجودات زنده است. او متابولیسم خود را دارد. این سلول ممکن است به عنوان یک ارگانیسم مستقل وجود داشته باشد: نمونه ای از این مواد مخدر، amoebs، chlamondonads و غیره است. این ساختار شامل مواد مختلف، هر دو آلی و غیر معدنی است. تمام مواد شیمیایی سلول یک ویژگی خاص را در ساختار و تبادل آن بازی می کنند.

عناصر شیمیایی

این سلول شامل حدود 70 عنصر شیمیایی مختلف است، اما اصلی آنها اکسیژن، کربن، هیدروژن، پتاسیم، فسفر، نیتروژن، گوگرد، کلر، سدیم، منیزیم، کلسیم، آهن، روی، مس است. سه نفر اول بر اساس تمام ترکیبات ارگانیک هستند. تمام عناصر سلولی شیمیایی نقش مهمی ایفا می کنند.

اکسیژن

مقدار این عنصر 65-75 درصد از جرم کل سلول است. این بخشی از تقریبا تمام ترکیبات آلی و همچنین آب است، این به دلیل محتوای بالا آن است. این عنصر عملکرد بسیار مهمی را در سلول های موجود انجام می دهد: اکسیژن به عنوان یک عامل اکسید کننده در فرایند تنفس سلولی عمل می کند، در نتیجه انرژی سنتز می شود.

کربن

این عنصر، مانند هیدروژن، در تمام مواد آلی موجود است. که در ترکیب شیمیایی سلول ها شامل حدود 15-18 درصد می باشند. کربن در قالب شرکت در فرآیندهای مقررات شرکت می کند توابع سلولیهمچنین، به شکل CO 2 در فتوسنتز شرکت می کند.

هیدروژن

این عنصر در سلول حاوی حدود 8 تا 10 درصد است. بزرگترین مقدار آن در مولکول های آب است. سلول های برخی از هیدروژن مولکولی باکتری اکسید شده برای سنتز انرژی.

پتاسیم

ترکیب شیمیایی سلول شامل حدود 0.15-0.4٪ از این عنصر شیمیایی است. این نقش بسیار مهمی را انجام می دهد، شرکت در فرایندهای تولید یک انگیزه عصبی. به همین دلیل است که تقویت شود سیستم عصبی توصیه می شود از آماده سازی با محتوای پتاسیم استفاده کنید. همچنین این عنصر به حفظ پتانسیل سلول های غشایی کمک می کند.

فسفر

مقدار این عنصر به عنوان بخشی از سلول 0.2-1٪ از وزن کل آن است. این بخشی از مولکول های ATP، و همچنین برخی از لیپید ها است. فسفر در ماده بین سلولی و در سیتوپلاسم در قالب یون وجود دارد. غلظت بزرگ او در سلول های عضله و بافت استخوانی مشاهده می شود. علاوه بر این، ترکیبات معدنی شامل این عنصر توسط سلول برای سنتز مواد آلی استفاده می شود.

نیتروژن

این عنصر در ترکیب شیمیایی سلول در مقدار 2-3٪ گنجانده شده است. این شامل پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، اسیدهای آمینه و نوکلئوتید ها می باشد.

گوگرد

این بخشی از بسیاری از پروتئین ها است، زیرا آن را در اسیدهای آمینه حاوی گوگرد وجود دارد. در غلظت پایین در سیتوپلاسم و ماده بین سلولی به شکل یون ها وجود دارد.

کلر

موجود در مقدار 0.05-0.1٪. پشتیبانی از سلول به صورت الکترونیکی.

سدیم

این عنصر در ترکیب سلول در مقدار 0.02-0.03٪ وجود دارد. این عملکردهای مشابه را به عنوان پتاسیم انجام می دهد و همچنین در فرآیندهای OSMoregulation می پردازد.

کلسیم

مقدار این عنصر شیمیایی 0.04-2٪ است. کلسیم در فرایند حفظ پتانسیل غشایی سلول و اگزوسیتوز دخیل است، یعنی تخصیص مواد خاص از آن (هورمون ها، پروتئین ها، و غیره) از آن

منیزیم

ترکیب شیمیایی سلول شامل 0.02-0.03٪ از این عنصر است. این بخش در تبادل انرژی و سنتز DNA بخشی است، جزء آنزیم ها، کلروفیل، در ریبوزوم ها و میتوکندری قرار دارد.

اهن

مقدار این عنصر 0.01-0.015٪ است. با این حال، در گلبول های قرمز خون بسیار بیشتر است، زیرا این اساس هموگلوبین است.

فلز روی

این در انسولین و همچنین در بسیاری از آنزیم ها وجود دارد.

مس

این عنصر یکی از مولکول آنزیم های اکسیداتیو است که در سنتز سیتوکرومات شرکت می کنند.

پروتئین

این ترکیبات پیچیده ترین در سلول هستند، مواد اولیه آن شامل آن است. آنها شامل اسیدهای آمینه متصل به یک سفارش خاص به یک زنجیره می شوند و سپس در توپ پیچ خورده اند، شکل آن مخصوص هر نوع پروتئین است. این مواد، بسیاری از توابع مهم را در سلول های حیاتی سلول انجام می دهند. یکی از مهمترین عملکرد آنزیمی است. پروتئین ها به عنوان کاتالیزورهای طبیعی عمل می کنند، سرعت بخشیدن به روند واکنش شیمیایی صدها هزار بار - تقسیم و سنتز هر ماده بدون آنها غیر ممکن است. هر نوع آنزیم ها تنها در یک واکنش خاص شرکت می کنند و نمی توانند به دیگری وارد شوند. همچنین پروتئین ها انجام می شود تابع محافظتی. مواد این گروه محافظت از سلول از پروتئین های خارجی از ورود به آن آنتی بادی ها نامیده می شود. این مواد همچنین از ویروس های بیماریزا و باکتری ها کل بدن را به طور کلی محافظت می شود. علاوه بر این، این ترکیبات عملکرد حمل و نقل را انجام می دهند. این در این واقعیت است که در غشاها پروتئین - نوار نقاله وجود دارد که حمل و یا داخل سلول های خاص است. عملکرد پلاستیکی این مواد نیز بسیار مهم است. آنها اصلی هستند مواد و مصالح ساختمانیاز آن سلول متشکل از غشاهای و اندام های آن است. گاهی اوقات پروتئین ها نیز عملکرد انرژی را انجام می دهند - با کمبود چربی ها و کربوهیدرات ها، سلول این مواد را تجزیه می کند.

لیپید

این گروه از مواد شامل چربی ها و فسفولیپید ها می شود. اولین منبع اصلی انرژی است. آنها همچنین می توانند به عنوان مواد یدکی در صورت ناشتا بدن انباشته شوند. دوم به جزء اصلی غشاهای سلولی خدمت می کند.

کربوهیدرات ها

شایع ترین ماده این گروه گلوکز است. این و مشابه، کربوهیدرات مشابه، یک تابع انرژی را انجام می دهند. همچنین کربوهیدرات ها شامل پلی ساکارید ها هستند که مولکول های آن شامل هزاران مولکول ترکیبی هستند - مونوساکارید ها. آنها عمدتا نقش ساختاری را انجام می دهند، وارد غشا می شوند. پلی ساکارید های اصلی سلول های گیاهی نشاسته و سلولز، حیوانی گلیکوژن هستند.

اسیدهای نوکلئیک

این گروه از ترکیبات شیمیایی شامل DNA، RNA و ATP می باشد.

dna

این ماده مهمترین عملکرد را انجام می دهد - مسئول ذخیره سازی و اطلاعات ژنتیکی ارثی است. DNA در کروموزوم هسته است. ماکرومولکول های این ماده از نوکلئوتید ها تشکیل می شود که به نوبه خود شامل یک پایه نیتروژن است که توسط پورین و پیریمیدین، هیدروکربن و اسید فسفریک تشکیل شده است. آنها چهار گونه هستند: آدونیل، گوانیلا، تیمیدیل و سیتیدیل. نام نوکلئوتید بستگی دارد به کدام پورین ها در ترکیب آن گنجانده شده است، ممکن است آدنین، گوانین، تیمین و سیتوزین باشد. مولکول DNA دارای شکل دو زنجیره ای در مارپیچ است.

رام کردن

این ترکیب عملکرد اجرای اطلاعاتی را که در DNA است، از طریق سنتز پروتئین، ترکیب آن رمزگذاری شده است. این ماده بسیار شبیه اسید نوکلئیک است که در بالا شرح داده شده است. ضروریات آنها این است که RNA شامل یک زنجیره ای است و نه دو. همچنین، RNA نوکلئوتیدی شامل یک پایه نیتروژنی از اوراسیل به جای تیمین و ریبوز است. بنابراین، این ماده از چنین نوکلئوتید ها به عنوان آدونیل، گوانیا، اوریدیل و سیتیدیل تشکیل شده است.

قسمتی

هر انرژی به دست آمده از سلول های گیاهی در فرایند فتوسنتز یا حیوانات به علت اکسیداسیون چربی ها و کربوهیدرات ها در نهایت در ATP ذخیره می شود که از آن سلول آن را زمانی که لازم است دریافت می شود.

نقش بیولوژیکی عناصر شیمیایی در بدن انسان بسیار متنوع است.

عملکرد اصلی Macroelements شامل ساخت بافت ها، حفظ پایداری فشار اسمزی، ترکیبات یونی و اسید-پایه است.

MicroElements، وارد شدن به آنزیم ها، هورمون ها، ویتامین ها، مواد فعال بیولوژیکی به عنوان نامزدهای پیچیده یا فعال کننده ها، در تبادل مواد، فرایندهای تولید مثل، تنفس بافت، خنثی کردن مواد سمی دخیل هستند. MicroElements به طور فعال بر فرایندهای تشکیل خون، اکسیداسیون - ترمیم، نفوذپذیری عروق و بافت تاثیر می گذارد. ماکرو و میکرولیوم - کلسیم، فسفر، فلورین، ید، آلومینیوم، سیلیکون - تعیین تشکیل پارچه های استخوانی و دندانپزشکی.

شواهدی وجود دارد که محتوای برخی از عناصر در بدن انسان با سن تغییر می کند. بنابراین، محتوای کادمیوم در کلیه ها و مولیبدن در کبد به پیری افزایش می یابد. حداکثر مقدار روی در دوران بلوغ مشاهده می شود، سپس آن را کاهش می دهد و در پیری به حداقل می رسد. با سن و محتوای دیگر عناصر کمیاب مانند وانادیوم و کروم کاهش می یابد.

بسیاری از بیماری های مرتبط با ضرر و یا تجمع بیش از حد از عناصر مختلف کمیاب، نشان داده شد. کمبود فلوراید باعث ایجاد دندان های پوسیدگی می شود، کمبود ید، گواتر اندمیک است که بیش از حد مولیبدن یک نقرس اندمیک است. چنین منظم بودن با این واقعیت مرتبط است که در بدن انسان، تعادل غلظت مطلوب عناصر بیوژنیک حفظ می شود - هوموستاز شیمیایی. نقض این تعادل پس از

فقدان یا عنصر بیش از حد می تواند منجر به بیماری های مختلف شود

علاوه بر شش MacroElements اصلی - کربن، هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن، گوگرد و فسفر، که کربوهیدرات ها، چربی ها، پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک مورد نیاز است، برای تغذیه نرمال انسان و حیوانات مورد نیاز است - کلسیم مورد نیاز است ، کلر، منیزیم، پتاسیم، سدیم - و عناصر کمیاب - مس، فلورین، ید، آهن، مولیبدن، روی، و همچنین، احتمالا (برای حیوانات ثابت شده)، سلنیوم، آرسنیک، کروم، نیکل، سیلیکون، قلع، وانادیوم .

ضرر و زیان در رژیم غذایی مواد غذایی از جمله آهن، مس، فلورین، روی، ید، کلسیم، فسفر، منیزیم و برخی دیگر منجر به عواقب جدی برای سلامت انسان می شود.

با این حال، لازم است به یاد داشته باشید که بدن نه تنها ضرر و زیان، بلکه بیش از حد از عناصر بیوژنیک، از آنجا که هوموستاز شیمیایی نقض شده است، مضر است. به عنوان مثال، هنگامی که بیش از حد منگنز با غذا در پلاسما، سطح مس را افزایش می دهد (هم افزایی MP و SI)، و در کلیه های آن کاهش می یابد (آنتاگونیسم). افزایش محتوای مولیبدن در محصولات غذایی منجر به افزایش مقدار مس در کبد می شود. روی بیش از حد در مواد غذایی باعث ظلم و ستم فعالیت آنزیم های حاوی آهن (2P و آنتاگونیسم مجدد) می شود.

اجزای معدنی که در ناچیز حیاتی هستند، با غلظت های بالاتر تبدیل می شوند.

ضرورت حیاتی، کمبود، سمیت عنصر شیمیایی به شکل منحنی وابستگی "غلظت عنصر در محصولات غذایی - واکنش بدن" (شکل 5.5) ارائه شده است. تقریبا افقی قسمت منحنی (فلات) منطقه غلظت های مربوط به رشد مطلوب، سلامت، پخش را توصیف می کند. طول بزرگ فلات نه تنها سمیت کوچک عنصر را نشان می دهد، بلکه همچنین بر توانایی بیشتر بدن برای انطباق با تغییرات قابل توجهی در محتوای این عنصر است. برعکس، یک فلات باریک نشان دهنده سمیت قابل توجهی از عنصر و انتقال تیز از مقدار مورد نیاز برای تهدید کننده زندگی است. هنگام خروج از فلات (افزایش غلظت عنصر ردیابی)، تمام عناصر سمی می شوند. در نهایت، افزایش قابل توجهی در غلظت عناصر کمیاب می تواند منجر به نتیجه مرگبار شود.

تعدادی از عناصر (نقره، جیوه، سرب، کادمیوم، و غیره)

دستگاه سمی، به عنوان آنها به بدن در حال حاضر در microcolilivities منجر به پدیده های آسیب شناختی شدید می شود. مکانیسم شیمیایی اثرات سمی برخی از عناصر کمیاب در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

عناصر بیوژنیک به طور گسترده ای در کشاورزی مورد استفاده قرار گرفتند. اضافه کردن مقدار نامناسب عناصر کمیاب به خاک - بور، مس، منگنز، روی، کبالت، مولیبدن - به طور چشمگیری باعث افزایش عملکرد بسیاری از فرهنگ ها می شود. به نظر می رسد که عناصر کمیاب، افزایش فعالیت آنزیم ها در گیاهان، به سنتز پروتئین ها، ویتامین ها، اسیدهای نوکلئیک، قندها و نشاسته کمک می کند. برخی از عناصر شیمیایی تأثیر مثبتی بر فتوسنتز دارند، رشد و رشد گیاهان، رسیدن دانه ها را تسریع می کنند. MicroElements به خوراک دام برای افزایش بهره وری آنها اضافه می شود.

به طور گسترده استفاده می شود عناصر مختلف و ترکیبات آنها به عنوان داروها.

بنابراین، مطالعه نقش بیولوژیکی عناصر شیمیایی، روشن کردن رابطه تبادل این عناصر و سایر مواد فعال زیست شناختی - آنزیم ها، هورمون ها، ویتامین ها - باعث ایجاد داروهای جدید و توسعه حالت های بهینه دوز آنها می شود با اهداف درمانی و پیشگیرانه.