Više, drugi - manje.
Na atomskom nivou ne postoje razlike između organskog i neorganskog svijeta žive prirode: živi organizmi se sastoje od istih atoma kao tijela nežive prirode. Međutim, omjer različitih hemijski elementi u živim organizmima i u zemljine kore jako varira. Osim toga, živi organizmi mogu se razlikovati od svog okruženja po izotopskom sastavu hemijskih elemenata.
Uobičajeno, svi elementi ćelije mogu se podijeliti u tri grupe.
Makronutrijenti
Cink- dio je enzima uključenih u alkoholnu fermentaciju i inzulin
Bakar- dio je oksidativnih enzima uključenih u sintezu citokroma.
Selen- učestvuje u regulatornim procesima organizma.
Ultramikroelementi
Ultramikroelementi čine manje od 0,0000001% u organizmima živih bića, uključujući zlato, srebro imaju baktericidno dejstvo, potiskuju reapsorpciju vode u bubrežnim tubulima, utičući na enzime. Ultramikroelementi takođe uključuju platinu i cezijum. Neki ljudi u ovu grupu ubrajaju i selen, čijim nedostatkom se razvijaju rak. Funkcije ultramikroelemenata su još uvijek slabo shvaćene.
Molekularni sastav ćelije
vidi takođe
Wikimedia fondacija. 2010.
Pogledajte šta je "hemijski sastav ćelije" u drugim rečnicima:
Ćelije - nabavite radni kupon za popust u Akademika Gallery Cosmetics ili kupite isplative ćelije uz besplatnu dostavu na akciji u Galeriji kozmetike
Opšti dijagram strukture bakterijske ćelije prikazan je na slici 2. Unutrašnja organizacija Bakterijska ćelija je složena. Svaka sistematska grupa mikroorganizama ima svoje specifične karakteristike zgrade. Ćelijski zid..... Biološka enciklopedija
Jedinstvenost unutarćelijske strukture crvenih algi sastoji se od karakteristika običnih ćelijskih komponenti i prisutnosti specifičnih intracelularnih inkluzija. Ćelijske membrane. U membrani crvenih krvnih zrnaca..... Biološka enciklopedija
- (Argentum, argent, Silber), hemijski. Ag sign. S. spada u metale poznato čoveku još u antičko doba. U prirodi se nalazi i u prirodnom stanju i u obliku jedinjenja sa drugim tijelima (sa sumporom, na primjer Ag 2S... ...
- (Argentum, argent, Silber), hemijski. Ag sign. S. je jedan od metala poznatih čovjeku od antičkih vremena. U prirodi se nalazi i u prirodnom stanju i u obliku spojeva s drugim tijelima (sa sumporom, na primjer Ag2S srebrom ... enciklopedijski rječnik F. Brockhaus i I.A. Efron
Ovaj izraz ima druga značenja, pogledajte Ćelija (značenja). Ljudske krvne ćelije (HBC) ... Wikipedia
Termin biologija predložio je istaknuti francuski prirodnjak i evolucionista Jean Baptiste Lamarck 1802. godine da označi nauku o životu kao poseban fenomen prirode. Danas je biologija kompleks nauka koje proučavaju... ... Wikipediju
Ćelija je elementarna jedinica strukture i vitalne aktivnosti svih živih organizama (osim virusa, koji se često nazivaju nećelijskim oblicima života), koja posjeduje vlastiti metabolizam, sposobna za samostalan egzistencija,... Wikipedia
- (cito + hemija) dio citologije koji proučava hemijski sastavćelije i njihove komponente, kao i metabolički procesi i hemijske reakcije koje su u osnovi života ćelije... Veliki medicinski rječnik
Kao i sva živa bića, ljudsko tijelo se sastoji od ćelija. Zahvaljujući ćelijskoj strukturi tijela, mogući su njegov rast, reprodukcija, obnavljanje oštećenih organa i tkiva i drugi oblici aktivnosti. Oblik i veličina ćelija su različiti i ovise o funkciji koju obavljaju.
Svaka ćelija ima dva glavna dijela - citoplazmu i jezgro; citoplazma, zauzvrat, sadrži organele - najmanje strukture stanice koje osiguravaju njene vitalne funkcije (mitohondrije, ribozomi, ćelijski centar, itd.). U jezgru, prije diobe stanice, formiraju se posebna tijela nalik na niti - hromozomi. Spoljašnja strana ćelije prekrivena je membranom koja odvaja jednu ćeliju od druge. Prostor između ćelija ispunjen je tekućom međustaničnom materijom. Glavna funkcija membrane je da osigurava selektivni ulazak različitih tvari u ćeliju i uklanjanje metaboličkih produkata iz nje.
Ćelije ljudskog tijela sastoje se od raznih neorganskih (voda, mineralne soli) i organskih tvari (ugljikohidrati, masti, proteini i nukleinske kiseline).
Ugljikohidrati se sastoje od ugljika, vodika i kisika; mnogi od njih su vrlo topljivi u vodi i glavni su izvori energije za vitalne procese.
Masti se formiraju od istih hemijskih elemenata kao i ugljeni hidrati; nerastvorljivi su u vodi. Masti su dio ćelijskih membrana i također služe kao najvažniji izvor energije u tijelu.
Proteini su glavni građevinski materijal ćelija. Struktura proteina je složena: proteinski molekul ima velike veličine i predstavlja lanac koji se sastoji od desetina i stotina jednostavnijih spojeva – aminokiselina. Mnogi proteini služe kao enzimi koji ubrzavaju tok biohemijskih procesa u ćeliji.
Nukleinske kiseline proizvedene u ćelijsko jezgro, sastoje se od ugljenika, kiseonika, vodonika i fosfora. Postoje dvije vrste nukleinske kiseline:
1) dezoksiribonukleinska kiselina (DNK) se nalazi u hromozomima i određuje sastav ćelijskih proteina i prenos naslednih karakteristika i svojstava sa roditelja na potomstvo;
2) ribonukleinska kiselina (RNA) - povezana sa stvaranjem proteina karakterističnih za ovu ćeliju.
FIZIOLOGIJA ĆELIJE
Živa ćelija ima niz svojstava: sposobnost metabolizma i reprodukcije, razdražljivost, rast i pokretljivost, na osnovu kojih se provode funkcije cijelog organizma.
Citoplazma i jezgro ćelije sastoje se od tvari koje ulaze u tijelo kroz probavne organe. Tokom procesa varenja dolazi do hemijskog razlaganja složenih organskih supstanci sa stvaranjem jednostavnijih jedinjenja, koja se putem krvi prenose u ćeliju. Energija oslobođena tokom hemijskog razlaganja koristi se za održavanje vitalne aktivnosti ćelija. Tokom procesa biosinteze, jednostavne supstance koje ulaze u ćeliju prerađuju se u složena organska jedinjenja. Otpadni proizvodi -- ugljen-dioksid, voda i druga jedinjenja - krv ih iz ćelije prenosi do bubrega, pluća i kože, koji ih oslobađaju u spoljašnju sredinu. Kao rezultat ovog metabolizma, sastav stanica se stalno ažurira: neke tvari se formiraju u njima, druge se uništavaju.
Ćelija, kao elementarna jedinica živog sistema, ima razdražljivost, odnosno sposobnost da reaguje na spoljašnje i unutrašnje uticaje.
Većina ćelija u ljudskom tijelu se razmnožava indirektna podjela. Prije diobe, svaki kromosom se dovršava korištenjem supstanci prisutnih u jezgri i postaje udvostručen.
Proces indirektne podjele sastoji se od nekoliko faza.
1. Povećanje volumena jezgra; odvajanje hromozoma svakog para jedan od drugog i njihova distribucija po ćeliji; formiranje vretena diobe iz ćelijskog centra.
2. Raspored hromozoma jedan naspram drugog u ravni ekvatora ćelije i vezivanje niti vretena za njih.
3. Divergencija uparenih hromozoma od centra do suprotnih polova ćelije.
4. Formiranje dvije jezgre iz divergiranih hromozoma, pojava suženja, a zatim i septuma na tijelu ćelije.
Kao rezultat ove podjele, osigurava se tačna raspodjela hromozoma - nosilaca nasljednih karakteristika i svojstava organizma - između dvije kćeri ćelije.
Ćelije mogu rasti, povećavajući se u volumenu, a neke imaju sposobnost kretanja.
Ova video lekcija posvećena je temi "Ćelija: struktura, hemijski sastav i vitalne funkcije." Nauka koja proučava ćelije naziva se citologija. U ovoj lekciji ćemo razgovarati o strukturi najmanje strukturne jedinice našeg tijela, naučiti njen kemijski sastav i razmotriti kako se provode njegove vitalne funkcije.
Predmet: generalni pregled ljudsko tijelo
lekcija: Ćelija: struktura, hemijski sastav i vitalne funkcije
Ljudsko tijelo je ogromno višećelijsko stanje. ćelija - strukturna jedinica kako biljnih tako i životinjskih organizama. Nauka koja proučava ćelije se zove.
Ćelije su izuzetno raznolike po obliku, strukturi i funkciji, ali sve imaju zajedničku strukturu. Ali oblik, veličina i karakteristike zavise od funkcije koju obavlja organ.
O postojanju ćelija prvi je izvijestio 1665. godine istaknuti engleski fizičar, matematičar i mikroskopista Robert Hooke.
Rice. 1.
Od Hookeovog otkrića, ćelije su posmatrane pod mikroskopom kod svih vrsta životinjskih i biljnih vrsta. I svi su imali opšti plan zgrade. Ali svjetlosnim mikroskopom mogli su se vidjeti samo citoplazma i jezgro. Izgled elektronski mikroskop omogućili naučnicima ne samo da vide druge, već i da ispitaju njihovu ultrastrukturu.
1. Kolesov D.V., Mash R.D., Belyaev I.N. Biologija 8 M.: Drfa - str. 32, zadaci i pitanje 2, 3, 5.
2. Koji su glavni dijelovi ćelije?
3. Recite nam o ćelijskim organelama.
4. Pripremite izvještaj o istoriji otkrića mikroskopa.
Svi živi organizmi se sastoje od ćelije. Ljudsko tijelo također ima ćelijska struktura, zahvaljujući čemu su mogući njegov rast, reprodukcija i razvoj.
Ljudsko tijelo se sastoji od ogromnog broja ćelija različitih oblika i veličine, koje ovise o izvršenoj funkciji. Studiranje struktura i funkcija ćelije je angažovan citologija.
Svaka ćelija je prekrivena membranom koja se sastoji od nekoliko slojeva molekula, što osigurava selektivnu propusnost tvari. Ispod membrane u ćeliji nalazi se viskozna polutečna tvar - citoplazma sa organelama.
Mitohondrije- energetske stanice ćelije, ribozomi - mesto formiranja proteina, endoplazmatski retikulum, koji obavlja funkciju transporta supstanci, jezgro - mesto skladištenja naslednih informacija, unutar jezgra - nukleolus. Proizvodi ribonukleinsku kiselinu. U blizini jezgra nalazi se ćelijski centar neophodan za diobu ćelije.
Ljudske ćelije sastoje se od organskih i neorganskih materija.
neorganske supstance:
Voda – čini 80% mase ćelije, rastvara supstance, učestvuje u hemijskim reakcijama;
Mineralne soli u obliku jona sudjeluju u distribuciji vode između stanica i međustanične tvari. Neophodni su za sintezu vitalnih organskih supstanci.
Organska materija:
Proteini su glavne supstance ćelije, najsloženije supstance koje se nalaze u prirodi. Proteini su dio membrana, jezgra, organela i funkcije u ćeliji strukturnu funkciju. Enzimi – proteini, akceleratori reakcija;
Masti - obavljaju energetsku funkciju, dio su membrana;
Ugljikohidrati – također kada se razgrađuju, formiraju veliku količinu energije, vrlo su topljivi u vodi i stoga, kada se razgrade, energija se formira vrlo brzo.
Nukleinske kiseline - DNK i RNK, određuju, pohranjuju i prenose nasljedne informacije o sastavu ćelijskih proteina od roditelja do potomstva.
Ćelije ljudsko tijelo imaju niz vitalnih svojstava i obavljaju određene funkcije:
IN ćelije se metaboliziraju praćeno sintezom i propadanjem organska jedinjenja; metabolizam je praćen konverzijom energije;
Kada se supstance formiraju u ćeliji, ona raste, rast ćelije je povezan sa povećanjem njihovog broja, ovo je povezano sa reprodukcijom kroz deobu;
Žive ćelije imaju ekscitabilnost;
Jedna od karakterističnih osobina ćelije je kretanje.
Ćelija ljudskog tijela Sljedeća vitalna svojstva su inherentna: metabolizam, rast, reprodukcija i ekscitabilnost. Na osnovu ovih funkcija odvija se funkcionisanje cijelog organizma.
Hemijski sastav ćelije.
Osnovna svojstva i nivoi organizacije žive prirode
Nivoi organizacije živih sistema odražavaju podređenost i hijerarhiju strukturne organizacije života:
Molekularno genetski - pojedinačni biopolimeri (DNK, RNK, proteini);
Ćelijski - elementarna samoreproduciraća jedinica života (prokarioti, jednoćelijski eukarioti), tkiva, organi;
Organizam - samostalno postojanje pojedinca;
Specifična populacija - elementarna jedinica u razvoju - populacija;
Biogeocenotski - ekosistemi koji se sastoje od različitih populacija i njihovih staništa;
Biosfera - cjelokupna živa populacija Zemlje, koja osigurava cirkulaciju tvari u prirodi.
Priroda je cjelokupni postojeći materijalni svijet u svoj svojoj raznolikosti oblika.
Jedinstvo prirode se manifestuje u objektivnosti njenog postojanja, zajedništvu njenog elementarnog sastava, podređenosti istim fizičkim zakonima i sistematskoj organizaciji.
Različiti prirodni sistemi, kako živi tako i neživi, međusobno su povezani i međusobno djeluju. Primjer sistemske interakcije je biosfera.
Biologija je kompleks nauka koje proučavaju obrasce razvoja i vitalne aktivnosti živih sistema, razloge njihove raznolikosti i prilagodljivosti. okruženje, odnos sa drugim živim sistemima i neživim objektima.
Predmet bioloških istraživanja je živa priroda.
Predmet bioloških istraživanja je:
Opći i specifični obrasci organizacije, razvoja, metabolizma, prijenosa nasljednih informacija;
Raznolikost životnih oblika i samih organizama, kao i njihov odnos sa okolinom.
Čitava raznolikost života na Zemlji objašnjava se evolucijskim procesom i uticajem okoline na organizme.
Suštinu života određuje M.V.
Wolkenstein kao postojanje na Zemlji “živih tijela, koja su otvoreni samoregulirajući i samoreproducirajući sistemi, izgrađeni od biopolimera – proteina i nukleinskih kiselina”.
Osnovna svojstva živih sistema:
Metabolizam;
Samoregulacija;
razdražljivost;
varijabilnost;
Nasljednost;
Reprodukcija;
Hemijski sastav ćelije.
Neorganske supstance ćelije
Citologija je nauka koja proučava strukturu i funkciju ćelija. Ćelija je elementarna strukturna i funkcionalna jedinicaživi organizmi. Ćelije jednoćelijskih organizama sva svojstva i funkcije živih sistema su inherentne.
Ćelije višećelijskih organizama se razlikuju po strukturi i funkciji.
Atomski sastav: ćelija sadrži oko 70 elemenata Mendeljejevljevog periodnog sistema elemenata, a 24 ih ima u svim vrstama ćelija.
Makroelementi - H, O, N, C, mikroelementi - Mg, Na, Ca, Fe, K, P, CI, S, ultramikroelementi - Zn, Cu, I, F, Mn, Co, Si itd.
Molekularni sastav: ćelija sadrži molekule neorganskih i organskih jedinjenja.
Neorganske supstance ćelije
Molekul vode ima nelinearnu prostornu strukturu i polaritet. Između pojedinačnih molekula nastaju vodikove veze koje određuju fizičku i Hemijska svojstva vode.
1. Molekul vode Sl. 2. Vodikove veze između molekula vode
Fizička svojstva vode:
Voda može biti u tri stanja - tečno, čvrsto i gasovito;
Voda je rastvarač. Polarne molekule vode otapaju polarne molekule drugih supstanci. Supstance koje su rastvorljive u vodi nazivaju se hidrofilnim. Supstance koje su nerastvorljive u vodi su hidrofobne;
Visoko specifična toplota. Razbijanje vodikovih veza koje drže molekule vode zajedno zahtijeva apsorpciju velike količine energije.
Ovo svojstvo vode osigurava održavanje toplinske ravnoteže u tijelu;
Visoka toplota isparavanja. Za isparavanje vode potrebno je dosta energije. Tačka ključanja vode je viša od tačke ključanja mnogih drugih supstanci. Ovo svojstvo vode štiti tijelo od pregrijavanja;
Molekuli vode su u stalnom kretanju, sudaraju se jedni s drugima u tečnoj fazi, što je važno za metaboličke procese;
Kohezija i površinski napon.
Vodikove veze određuju viskoznost vode i adheziju njenih molekula s molekulima drugih tvari (kohezija).
Zbog adhezivnih sila molekula na površini vode se stvara film koji karakterizira površinska napetost;
Gustina. Kada se ohladi, usporava se kretanje molekula vode. Broj vodikovih veza između molekula postaje maksimalan. Voda ima najveću gustinu na 4°C. Prilikom smrzavanja voda se širi (potreban je prostor za stvaranje vodikovih veza), a njena gustoća se smanjuje, pa led pluta na površini vode, što štiti rezervoar od smrzavanja;
Sposobnost formiranja koloidnih struktura.
Molekuli vode formiraju ljusku oko nerastvorljivih molekula nekih supstanci, sprečavajući stvaranje velikih čestica. Ovo stanje ovih molekula naziva se raspršeno (razbacano). Najsitnije čestice tvari, okružene molekulima vode, formiraju koloidne otopine (citoplazma, međućelijske tekućine).
Biološke funkcije vode:
Transport – voda osigurava kretanje tvari u ćeliji i tijelu, apsorpciju tvari i izlučivanje metaboličkih produkata.
U prirodi voda prenosi otpadne proizvode u tlo i vodena tijela;
Metabolički - voda je medij za sve bio hemijske reakcije i donor elektrona tokom fotosinteze, neophodan je za hidrolizu makromolekula do njihovih monomera;
Učestvuje u edukaciji:
1) tečnosti za podmazivanje koje smanjuju trenje (sinovijalne - u zglobovima kičmenjaka, pleuralne, u pleuralna šupljina, perikardijalni - u perikardijalnoj vrećici);
2) sluz, koja olakšava kretanje materija kroz creva i stvara vlažnu sredinu na sluzokoži respiratornog trakta;
3) izlučevine (slina, suze, žuč, sperma itd.) i sokovi u organizmu.
Neorganski joni.
Neorganske jone ćelije predstavljaju: kationi K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH3 i anjoni Cl-, NOi2-, H2PO4-, HCO3-, HPO42-.
Razlika između količina kationa i aniona na površini i unutar ćelije osigurava nastanak akcionog potencijala, koji je u osnovi nervnog i mišićnog pobuđenja.
Anjoni fosforne kiseline stvaraju fosfatni pufer sistem koji održava pH unutarćelijske sredine tijela na nivou od 6-9.
Ugljena kiselina i njeni anjoni stvaraju bikarbonatni pufer sistem i održavaju pH ekstracelularnog okruženja (krvne plazme) na nivou od 4-7.
Jedinjenja dušika služe kao izvor mineralnu ishranu, sinteza proteina, nukleinskih kiselina.
Atomi fosfora su dio nukleinskih kiselina, fosfolipida, kao i kostiju kralježnjaka i hitinskog omotača artropoda. Joni kalcija su dio tvari kostiju, također su neophodni za kontrakciju mišića i zgrušavanje krvi.
Hemijski sastav ćelije. Neorganske supstance
Atomski i molekularni sastav ćelije. Mikroskopska ćelija sadrži nekoliko hiljada supstanci koje učestvuju u raznim hemijskim reakcijama. Hemijski procesi koji se odvijaju u ćeliji jedan su od glavnih uslova za njen život, razvoj i funkcionisanje.
Sve životinjske ćelije i biljni organizmi, kao i mikroorganizmi, slični su po hemijskom sastavu, što ukazuje na jedinstvo organskog svijeta.
U tabeli su prikazani podaci o atomskom sastavu ćelija.
Od 109 elemenata Mendeljejevljevog periodnog sistema, značajna većina pronađena je u ćelijama. Neki elementi se nalaze u ćelijama u relativno velikim količinama, drugi u malim količinama. Posebno je visok sadržaj četiri elementa u ćeliji - kiseonika, ugljenika, azota i vodonika. Ukupno, oni čine skoro 98% ukupnog sadržaja ćelije. Sledeća grupačine osam elemenata, čiji se sadržaj u ćeliji izračunava u desetinkama i stotim dijelovima procenta. To su sumpor, fosfor, hlor, kalijum, magnezijum, natrijum, kalcijum, gvožđe.
Ukupno iznose 1,9%. Svi ostali elementi sadržani su u ćeliji u izuzetno malim količinama (manje od 0,01%).
Dakle, ćelija ne sadrži nikakve posebne elemente karakteristične samo za živu prirodu. To ukazuje na povezanost i jedinstvo žive i nežive prirode.
Na atomskom nivou ne postoje razlike između hemijskog sastava organskog i neorganskog sveta. Razlike se nalaze na višem nivou organizacije – molekularnom nivou.
Kao što se može vidjeti iz tabele, živa tijela, uz tvari uobičajene u neživoj prirodi, sadrže mnoge tvari karakteristične samo za žive organizme.
Voda. Na prvom mjestu među supstancama ćelije je voda. Čini skoro 80% ćelijske mase. Voda je najvažnija komponenta ćelije, ne samo u količini. Ima značajnu i raznoliku ulogu u životu ćelije.
Voda određuje fizička svojstva ćelije - njen volumen, elastičnost.
Voda je od velike važnosti u formiranju strukture molekula organskih tvari, posebno strukture proteina, koja je neophodna za obavljanje njihovih funkcija. Važnost vode kao rastvarača je velika: mnoge supstance ulaze u ćeliju iz spoljašnje sredine u nju vodeni rastvor a u vodenom rastvoru otpadni proizvodi se uklanjaju iz ćelije.
Konačno, voda je direktan učesnik u mnogim hemijskim reakcijama (razgradnja proteina, ugljenih hidrata, masti itd.).
Sposobnost ćelije da funkcioniše u vodena sredina služi kao dokaz da je život na Zemlji nastao u vodi.
Biološka uloga vode određena je njenom posebnošću molekularna struktura: polaritet njegovih molekula.
Ugljikohidrati.
Ugljikohidrati su složena organska jedinjenja koja sadrže atome ugljika, kisika i vodika.
Postoje jednostavne i složeni ugljeni hidrati.
Jednostavni ugljikohidrati nazivaju se monosaharidi. Složeni ugljikohidrati su polimeri u kojima monosaharidi igraju ulogu monomera.
Dva monosaharida formiraju disaharid, tri tvore trisaharid, a mnogi tvore polisaharid.
Svi monosaharidi su bezbojne tvari, vrlo topljive u vodi. Gotovo svi imaju prijatan slatkast ukus. Najčešći monosaharidi su glukoza, fruktoza, riboza i deoksiriboza.
2.3 Hemijski sastav ćelije. Makro- i mikroelementi
Slatkast ukus voća i bobičastog voća, kao i meda, zavisi od sadržaja glukoze i fruktoze u njima. Riboza i deoksiriboza su dio nukleinskih kiselina (str. 158) i ATP (str.
Di- i trisaharidi, kao i monosaharidi, dobro se otapaju u vodi i imaju sladak ukus. Kako se broj monomernih jedinica povećava, topljivost polisaharida se smanjuje i slatki okus nestaje.
Od disaharida važni su šećer od repe (ili trske) i mliječni šećer; među polisaharidima rasprostranjeni su škrob (u biljkama), glikogen (kod životinja) i vlakna (celuloza).
Drvo je gotovo čista celuloza. Monomer ovih polisaharida je glukoza.
Biološka uloga ugljikohidrata. Ugljikohidrati imaju ulogu izvora energije potrebne ćeliji za obavljanje različitih oblika aktivnosti. Za aktivnost ćelije - kretanje, sekreciju, biosintezu, luminescenciju itd. - potrebna je energija. Složene strukture, bogati energijom, ugljikohidrati se duboko razlažu u ćeliji i kao rezultat toga pretvaraju se u jednostavna, energetski siromašna jedinjenja - ugljični monoksid (IV) i vodu (CO2 i H20).
Tokom ovog procesa oslobađa se energija. Kada se 1 g ugljikohidrata razgradi, oslobađa se 17,6 kJ.
Osim energije, ugljikohidrati imaju i građevinsku funkciju. Na primjer, zidovi biljnih stanica su napravljeni od celuloze.
Lipidi. Lipidi se nalaze u svim životinjskim i biljnim stanicama. Oni su dio mnogih ćelijskih struktura.
Lipidi su organske supstance koje su nerastvorljive u vodi, ali rastvorljive u benzinu, eteru i acetonu.
Od lipida, najčešće i najpoznatije su masti.
Međutim, postoje ćelije koje sadrže oko 90% masti. Kod životinja se ove ćelije nalaze ispod kože, u mlečne žlezde, zaptivka. Masti se nalaze u mlijeku svih sisara. Neke biljke imaju velike količine masti koncentrisane u sjemenkama i plodovima, na primjer suncokret, konoplja i orah.
Pored masti, ćelije sadrže i druge lipide, kao što su lecitin i holesterol. Lipidi uključuju neke vitamine (A, O) i hormone (na primjer, spolni hormoni).
Biološki značaj lipida je velik i raznolik.
Napomenimo, prije svega, njihovu konstrukcijsku funkciju. Lipidi su hidrofobni. Najtanji sloj ovih supstanci je dio ćelijskih membrana. Najčešći od lipida, mast, je od velikog značaja kao izvor energije. Masti se u ćeliji mogu oksidirati u ugljični monoksid (IV) i vodu. Prilikom razgradnje masti oslobađa se dvostruko više energije nego prilikom razgradnje ugljikohidrata. Životinje i biljke skladište masnoću i koriste je u procesu života.
Neophodno je dodatno naglasiti značenje. masti kao izvor vode. Od 1 kg masti prilikom oksidacije nastaje skoro 1,1 kg vode. Ovo objašnjava kako neke životinje mogu preživjeti prilično dugo bez vode. Ljudi iz vrbe, na primjer, prelaze pustinju bez vode, možda neće piti 10-12 dana.
Medvjedi, svizaci i druge životinje u hibernaciji ne piju duže od dva mjeseca. Ove životinje dobivaju vodu potrebnu za život kao rezultat oksidacije masti. Osim strukturnih i energetskih funkcija, lipidi obavljaju zaštitne funkcije: mast ima nisku toplinsku provodljivost. Taloži se ispod kože, stvarajući značajne akumulacije kod nekih životinja. Tako kod kitova debljina potkožnog sloja masti doseže 1 m, što ovoj životinji omogućava da živi u hladnom vodom polarnih mora.
Biopolimeri: proteini, nukleinske kiseline.
Od svih organskih materija, najveći deo ćelije (50-70%) se sastoji od proteini.Ćelijska membrana i sve unutrašnje strukture izgrađen - uz učešće proteinski molekuli. Molekule proteina su vrlo velike jer se sastoje od stotina različitih monomera koji formiraju razne kombinacije. Stoga je raznolikost vrsta proteina i njihovih svojstava zaista beskrajna.
Proteini se nalaze u kosi, perju, rogovima, mišićna vlakna, hranilica-
konačne supstance jaja i semena i mnogi drugi delovi tela.
Molekul proteina je polimer. Monomeri proteinskih molekula su aminokiseline.
U prirodi je poznato više od 150 različitih aminokiselina, ali je obično samo 20 uključeno u izgradnju proteina u živim organizmima.Dugačka nit aminokiselina međusobno vezanih jedna za drugu predstavlja primarna struktura molekule proteina (prikazuje njegovu hemijsku formulu).
Obično je ova duga nit čvrsto uvijena u spiralu, čiji su zavoji međusobno čvrsto povezani vodoničnim vezama.
Spiralno uvijeni lanac molekula je sekundarna struktura, molekuli vjeverica. Takav protein je već teško rastegnut. Namotani proteinski molekul se zatim uvija u još čvršću konfiguraciju - tercijarne strukture. Neki proteini imaju čak i više složenog oblika — kvartarna struktura, na primjer, hemoglobin. Kao rezultat takvog ponovnog uvijanja, duga i tanka nit proteinske molekule postaje kraća, deblja i skuplja se u kompaktnu grudvicu - globule Samo globularni protein obavlja svoje biološke funkcije u ćeliji.
Ako se struktura proteina poremeti, na primjer zagrijavanjem ili kemijskim djelovanjem, onda gubi svoje kvalitete i opušta se.
Ovaj proces se naziva denaturacija. Ako je denaturacija zahvatila samo tercijarnu ili sekundarnu strukturu, onda je ona reverzibilna: može se ponovo uvijati u spiralu i uklopiti u tercijarnu strukturu (fenomen denaturacije). U tom slučaju se obnavljaju funkcije ovog proteina. Ovo najvažnije svojstvo proteina leži u osnovi razdražljivosti živih sistema, tj.
sposobnost živih ćelija da reaguju na spoljašnje ili unutrašnje podražaje.
Mnogi proteini igraju ulogu katalizatori u hemijskim reakcijama,
prolazeći u kavezu.
Oni se nazivaju enzimi. Enzimi su uključeni u prijenos atoma i molekula, u razgradnju i izgradnju proteina, masti, ugljikohidrata i svih drugih spojeva (tj. u ćelijskom metabolizmu). Niti jedna hemijska reakcija u živim ćelijama i tkivima se ne odvija bez sudjelovanja enzima.
Svi enzimi imaju specifično djelovanje - usmjeravaju procese ili ubrzavaju reakcije u ćeliji.
Proteini u ćeliji obavljaju mnoge funkcije: učestvuju u njenoj strukturi, rastu i svim vitalnim procesima. Bez proteina život ćelije je nemoguć.
Nukleinske kiseline su prvi put otkrivene u jezgri ćelija, zbog čega su i dobile ime (lat.
puleus - jezgro). Postoje dvije vrste nukleinskih kiselina: deoksiribonukleinska kiselina (skraćeno DIC) i ribonukleinska kiselina (RIC). Molekuli nukleinske kiseline su pre-
su vrlo dugi polimerni lanci (lanci), monomeri
koji su nukleotidi.
Svaki nukleotid sadrži jednu molekulu fosforne kiseline i šećera (deoksiribozu ili ribozu), kao i jednu od četiri azotne baze. Azotne baze u DNK su adenin gvanin i zumozin, I mi.min,.
Deoksiribonukleinska kiselina (DNK)- najvažnija supstanca u živoj ćeliji. Molekul DNK je nosilac nasljedne informacije stanice i organizma u cjelini. Iz DNK nastaje molekul hromozoma.
Organizmi svake biološke vrste imaju određeni broj DNK molekula po ćeliji. Redoslijed nukleotida u molekulu DNK također je uvijek strogo individualan. jedinstvena ne samo za svaku biološku vrstu, već i za pojedinačne jedinke.
Ova specifičnost molekula DNK služi kao osnova za utvrđivanje srodstva organizama.
Molekuli DNK kod svih eukariota nalaze se u ćelijskom jezgru. Prokarioti nemaju jezgro, pa se njihova DNK nalazi u citoplazmi.
Sva živa bića imaju DNK makromolekule izgrađene prema istom tipu. Sastoje se od dva polinukleotidna lanca (lanca), koji se drže zajedno vodoničnim vezama azotnih baza nukleotida (poput patent zatvarača).
U obliku dvostruke (uparene) spirale, molekul DNK se uvija u smjeru s lijeva na desno.
Slijed u rasporedu nukleotida u molekulu određuje nasljedne informacije ćelije.
Strukturu molekule DNK otkrio je 1953. godine američki biohemičar
James Watson i engleski fizičar Francis Crick.
Za ovo otkriće naučnici su 1962. dobili Nobelovu nagradu. Oni su dokazali da je molekul
DNK se sastoji od dva polinukleotidna lanca.
U ovom slučaju, nukleotidi (monomeri) su međusobno povezani ne nasumično, već selektivno i u parovima preko azotnih spojeva. Adenin (A) se uvek spaja sa timinom (T), a gvanin (g) se uvek spaja sa citozinom (C). Ovaj dvostruki lanac je čvrsto uvijen u spiralu. Sposobnost nukleotida da se selektivno uparuju zajedno se naziva komplementarnost(latinski compplementus - dodatak).
Replikacija se događa na sljedeći način.
Uz učešće posebnih ćelijskih mehanizama (enzima), dvostruka spirala DNK se odmotava, niti se razdvajaju (kao što se otkopčava patent zatvarač), a postepeno se svakom od dva lanca dodaje komplementarna polovina odgovarajućih nukleotida.
Kao rezultat, umjesto jednog molekula DNK, formiraju se dva nova identična molekula. Štaviše, svaki novoformirani dvolančani molekul DNK sastoji se od jednog “starog” lanca nukleotida i jednog “novog”.
Pošto je DNK glavni nosilac informacija, njena sposobnost umnožavanja omogućava, kada se ćelija podeli, da prenese te nasledne informacije na novoformirane ćelije kćeri.
Prethodno12345678Sljedeće
VIDJETI VIŠE:
Puferiranje i osmoza.
Soli su u živim organizmima u otopljenom stanju u obliku jona – pozitivno nabijenih kationa i negativno nabijenih anjona.
Koncentracija kationa i anjona u ćeliji i njenom okruženju nije ista. Ćelija sadrži dosta kalija i vrlo malo natrijuma. U ekstracelularnom okruženju, na primjer u krvnoj plazmi, u morska voda, naprotiv, ima puno natrijuma i malo kalijuma. Podražljivost ćelija zavisi od odnosa koncentracija jona Na+, K+, Ca2+, Mg2+.
Razlika u koncentraciji jona na različitim stranama membrane osigurava aktivan prijenos tvari kroz membranu.
U tkivima višećelijskih životinja Ca2+ je dio međućelijske tvari, koja osigurava koheziju stanica i njihov uređeni raspored.
Hemijski sastav ćelije
Osmotski pritisak u ćeliji i njena puferska svojstva zavise od koncentracije soli.
Buffer je sposobnost ćelije da održava blago alkalnu reakciju svog sadržaja na konstantnom nivou.
Postoje dva bafer sistema:
1) fosfatni pufer sistem - anjoni fosforne kiseline održavaju pH unutarćelijske sredine na 6,9
2) bikarbonatni pufer sistem - anjoni ugljene kiseline održavaju pH ekstracelularne sredine na nivou od 7,4.
Razmotrimo jednadžbe reakcija koje se odvijaju u puferskim otopinama.
Ako se koncentracija stanica poveća H+ , tada se vodikov kation pridružuje karbonatnom anjonu:
Kako se koncentracija hidroksidnih anjona povećava, dolazi do njihovog vezivanja:
H + OH–+ H2O.
Na ovaj način karbonatni anion može održavati konstantno okruženje.
Osmotski nazivaju se fenomeni koji se javljaju u sistemu koji se sastoji od dva rastvora razdvojena polupropusnom membranom.
U biljnoj ćeliji ulogu polupropusnih filmova obavljaju granični slojevi citoplazme: plazmalema i tonoplast.
Plazmalema je vanjska membrana citoplazme koja se nalazi uz ćelijsku membranu. Tonoplast je unutrašnja citoplazmatska membrana koja okružuje vakuolu. Vakuole su šupljine u citoplazmi ispunjene ćelijskim sokom - vodenim rastvorom ugljikohidrata, organskih kiselina, soli, proteina niske molekularne težine i pigmenata.
Koncentracije supstanci u ćelijskom soku i u vanjskom okruženju (tlo, vodena tijela) obično nisu iste. Ako je unutarćelijska koncentracija supstanci veća nego u vanjskoj sredini, voda iz okoline će brže ući u ćeliju, tačnije u vakuolu nego u suprotnom smjeru. S povećanjem volumena ćelijskog soka, zbog ulaska vode u ćeliju, povećava se njen pritisak na citoplazmu, koja čvrsto prianja uz membranu. Kada je ćelija potpuno zasićena vodom, ona ima svoj maksimalni volumen.
Stanje unutrašnje napetosti ćelije, uzrokovano visokim sadržajem vode i razvojem pritiska ćelijskog sadržaja na njenu membranu, naziva se turgor.Turgor obezbeđuje da organi zadrže svoj oblik (npr. listovi, neodrvele stabljike) i položaj u prostoru, kao i njihovu otpornost na djelovanje mehaničkih faktora. Gubitak vode povezan je sa smanjenjem turgora i venućem.
Ako je stanica u hipertoničnoj otopini, čija je koncentracija veća od koncentracije staničnog soka, tada će brzina difuzije vode iz ćelijskog soka premašiti brzinu difuzije vode u ćeliju iz okolne otopine.
Zbog oslobađanja vode iz ćelije smanjuje se volumen ćelijskog soka i smanjuje turgor. Smanjenje volumena stanične vakuole praćeno je odvajanjem citoplazme od membrane - javlja se plazmoliza.
Tokom plazmolize, oblik plazmoliziranog protoplasta se mijenja. U početku, protoplast zaostaje za ćelijskim zidom samo za malo odabrana mjesta, najčešće u uglovima. Plazmoliza ovog oblika naziva se ugaona
Protoplast tada nastavlja da zaostaje ćelijskih zidova, održavajući vezu s njima na odvojenim mjestima, površina protoplasta između ovih tačaka ima konkavni oblik.
U ovoj fazi plazmoliza se naziva konkavna.Postupno se protoplast odvaja od ćelijskih zidova po cijeloj površini i poprima zaobljen oblik. Ova vrsta plazmolize naziva se konveksna plazmoliza.
Ako se plazmolizirana stanica stavi u hipotonični rastvor, čija je koncentracija manja od koncentracije ćelijskog soka, voda iz okolne otopine će ući u vakuolu. Kao rezultat povećanja volumena vakuole, povećat će se pritisak ćelijskog soka na citoplazmu, koja počinje da se približava ćelijskim zidovima dok ne zauzme prvobitni položaj - to će se dogoditi deplazmoliza
Zadatak br. 3
Nakon što pročitate dati tekst, odgovorite na sljedeća pitanja.
1) određivanje kapaciteta bafera
2) koncentracija kojih anjona određuje puferska svojstva ćelije?
3) uloga puferiranja u ćeliji
4) jednačina reakcija koje se odvijaju u bikarbonatu tampon sistem(na magnetnoj tabli)
5) definicija osmoze (navesti primjere)
6) određivanje stakalca plazmolize i deplazmolize
U ćeliji se nalazi oko 70 hemijskih elemenata Periodnog sistema D. I. Mendeljejeva, ali se sadržaj ovih elemenata značajno razlikuje od njihovih koncentracija u životnoj sredini, što dokazuje jedinstvo organskog sveta.
Hemijski elementi prisutni u ćeliji podijeljeni su u tri velike grupe: makroelementi, mezoelementi (oligoelementi) i mikroelementi.
To uključuje ugljik, kisik, vodik i dušik, koji su dio glavnih organskih tvari. Mezoelementi su sumpor, fosfor, kalijum, kalcijum, natrijum, gvožđe, magnezijum, hlor, koji ukupno čine oko 1,9% ćelijske mase.
Sumpor i fosfor su komponente najvažnijih organskih jedinjenja. Hemijski elementi čija je koncentracija u ćeliji oko 0,1% svrstavaju se u mikroelemente. To su cink, jod, bakar, mangan, fluor, kobalt itd.
Ćelijske supstance se dele na neorganske i organske.
Neorganske supstance uključuju vodu i mineralne soli.
Zbog svojih fizičko-hemijskih svojstava, voda u ćeliji je rastvarač, medij za reakcije, polazna supstanca i proizvod hemijskih reakcija, obavlja transportne i termoregulatorne funkcije, daje ćeliji elastičnost i obezbeđuje pogon biljne ćelije.
Mineralne soli u ćeliji mogu biti u otopljenom ili neotopljenom stanju.
Rastvorljive soli disociraju u jone. Najvažniji kationi su kalij i natrij, koji olakšavaju prijenos tvari preko membrane i učestvuju u nastanku i provođenju nervnih impulsa; kalcij, koji učestvuje u procesima kontrakcije mišićnih vlakana i zgrušavanja krvi, magnezij koji je dio hlorofila i željezo koje je dio niza proteina, uključujući hemoglobin. Cink je dio molekula hormona pankreasa - inzulina, bakar je potreban za procese fotosinteze i disanja.
Najvažniji anioni su fosfatni anion, koji je dio ATP-a i nukleinskih kiselina, te ostatak ugljične kiseline, koji ublažava fluktuacije pH okoline.
Nedostatak kalcijuma i fosfora dovodi do rahitisa, nedostatak gvožđa dovodi do anemije.
Organske supstance ćelije predstavljaju ugljeni hidrati, lipidi, proteini, nukleinske kiseline, ATP, vitamini i hormoni.
Ugljeni hidrati se sastoje prvenstveno od tri hemijska elementa: ugljenika, kiseonika i vodonika.
Njihova opšta formula je Cm(H20)n. Postoje jednostavni i složeni ugljikohidrati. Jednostavni ugljikohidrati (monosaharidi) sadrže jednu molekulu šećera. Klasificiraju se prema broju atoma ugljika, kao što su pentoza (C5) i heksoza (C6). Pentoze uključuju ribozu i deoksiribozu. Riboza je dio RNK i ATP-a. Deoksiriboza je komponenta DNK. Heksoze su glukoza, fruktoza, galaktoza itd.
Aktivno učestvuju u staničnom metabolizmu i dio su složenih ugljikohidrata - oligosaharida i polisaharida. Oligosaharidi (disaharidi) uključuju saharozu (glukoza + fruktoza), laktozu ili mliječni šećer (glukoza + galaktoza) itd.
Primjeri polisaharida su škrob, glikogen, celuloza i hitin.
Ugljikohidrati obavljaju plastiku (konstrukciju), energiju ( energetska vrijednost razgradnja 1 g ugljikohidrata - 17,6 kJ), funkcije skladištenja i podrške. Ugljikohidrati također mogu biti dio složenih lipida i proteina.
Lipidi su grupa hidrofobnih supstanci.
To uključuje masti, voštane steroide, fosfolipide, itd.
Struktura molekula masti
Masnoća je estar trihidričnog alkohola glicerola i viših organskih (masnih) kiselina. U molekuli masti može se razlikovati hidrofilni dio - "glava" (ostatak glicerola) i hidrofobni dio - "repovi" (ostaci masne kiseline), dakle u vodi je molekul masti orijentiran na strogo definiran način: hidrofilni dio je usmjeren prema vodi, a hidrofobni dio usmjeren dalje od nje.
Lipidi vrše plastičnu (konstrukciju), energetsku (energetska vrijednost razgradnje 1 g masti je 38,9 kJ), skladišnu, zaštitnu (ublažavanje) i regulatornu (steroidni hormoni) funkcije u ćeliji.
Proteini su biopolimeri čiji su monomeri aminokiseline.
Aminokiseline sadrže amino grupu, karboksilnu grupu i radikal. Aminokiseline se razlikuju samo po svojim radikalima. Proteini sadrže 20 osnovnih aminokiselina. Aminokiseline su povezane jedna s drugom kako bi formirale peptidnu vezu.
Lanac od više od 20 aminokiselina naziva se polipeptid ili protein. Proteini formiraju četiri glavne strukture: primarnu, sekundarnu, tercijarnu i kvarternu.
Primarna struktura je niz aminokiselina povezanih peptidnom vezom.
Sekundarna struktura je spirala, ili presavijena struktura, koju zajedno drže vodikove veze između atoma kisika i vodika peptidnih grupa različitih zavoja ili nabora.
Tercijarna struktura (globula) se drži zajedno hidrofobnim, vodoničnim, disulfidnim i drugim vezama.
Tercijarna struktura proteina
Tercijarna struktura je karakteristična za većinu proteina u tijelu, na primjer, mišićni mioglobin.
Kvartarna struktura proteina.
Kvaternarna struktura je najkompleksnija, formirana od nekoliko polipeptidnih lanaca povezanih uglavnom istim vezama kao u tercijarnom.
Kvaternarna struktura je karakteristična za hemoglobin, hlorofil itd.
Proteini mogu biti jednostavni ili složeni. Jednostavni proteini se sastoje samo od aminokiselina, dok složeni proteini (lipoproteini, hromoproteini, glikoproteini, nukleoproteini itd.) sadrže proteinske i neproteinske dijelove.
Na primjer, pored četiri polipeptidna lanca globinskog proteina, hemoglobin sadrži i neproteinski dio - hem, u čijem se središtu nalazi ion željeza, koji hemoglobinu daje crvenu boju.
Funkcionalna aktivnost proteina zavisi od uslova okoline.
Gubitak strukture proteinskog molekula do njegove primarne strukture naziva se denaturacija. Obrnuti proces obnove sekundarnih i viših struktura je renaturacija. Potpuno uništenje proteinske molekule naziva se destrukcija.
Proteini obavljaju niz funkcija u ćeliji: plastičnu (konstrukciju), katalitičku (enzimsku), energetsku (energetska vrijednost razgradnje 1 g proteina je 17,6 kJ), signalnu (receptorsku), kontraktilnu (motornu), transportnu, zaštitni, regulatorni, skladišteni.
Nukleinske kiseline su biopolimeri čiji su monomeri nukleotidi.
Nukleotid sadrži dušičnu bazu, ostatak šećera pentoze i ostatak ortofosforne kiseline. Postoje dvije vrste nukleinskih kiselina: ribonukleinska kiselina (RNA) i deoksiribonukleinska kiselina (DNK).
DNK sadrži četiri vrste nukleotida: adenin (A), timin (T), gvanin (G) i citozin (C). Ovi nukleotidi sadrže šećer deoksiribozu. Chargaffova pravila za DNK su:
1) broj adenil nukleotida u DNK jednak je broju timidil nukleotida (A = T);
2) broj guanil nukleotida u DNK jednak je broju citidil nukleotida (G = C);
3) zbir adenil i guanil nukleotida jednak je zbiru timidil i citidil nukleotida (A + G = T + C).
Strukturu DNK otkrio je F.
Crick i D. Watson ( nobelova nagrada fiziologije i medicine 1962). Molekul DNK je dvolančana spirala.
Ćelija i njen hemijski sastav
Nukleotidi su međusobno povezani preko ostataka fosforne kiseline, formirajući fosfodiestarsku vezu, dok su dušične baze usmjerene prema unutra. Udaljenost između nukleotida u lancu je 0,34 nm.
Nukleotidi različitih lanaca međusobno su povezani vodoničnim vezama po principu komplementarnosti: adenin je sa timinom vezan sa dve vodonične veze (A = T), a gvanin sa citozinom sa tri (G = C).
Struktura nukleotida
Najvažnije svojstvo DNK je sposobnost replikacije (samo-dupliciranja).
Glavna funkcija DNK je skladištenje i prijenos nasljednih informacija.
Koncentrisan je u jezgru, mitohondrijima i plastidima.
RNK takođe sadrži četiri nukleotida: adenin (A), uracil (U), gvanin (G) i citozin (C). Ostatak šećera pentoze u njemu predstavlja riboza.
RNK su uglavnom jednolančani molekuli. Postoje tri tipa RNK: glasnička RNA (i-RNA), transferna RNA (t-RNA) i ribosomalna RNA (r-RNA).
Struktura tRNA
Svi oni aktivno učestvuju u procesu implementacije nasljedne informacije, koja se prepisuje iz DNK u i-RNA, a na potonjoj je sinteza proteina već izvršena, t-RNA u procesu sinteze proteina donosi aminokiseline u ribozoma, r-RNA je dio samih ribozoma.
Hemijski sastav žive ćelije
Ćelija sadrži različite hemijske spojeve. Neki od njih - neorganski - nalaze se i u neživoj prirodi. Međutim, stanice se najviše odlikuju organskim spojevima, čije molekule imaju vrlo složenu strukturu.
Neorganska jedinjenja ćelije. Voda i soli su neorganska jedinjenja. Većina ćelija sadrži vodu. Neophodan je za sve životne procese.
Voda je dobar rastvarač. U vodenom rastvoru dolazi do hemijske interakcije različitih supstanci. U rastvorenom stanju hranljive materije iz međustanične supstance prodiru u ćeliju kroz membranu. Voda također pomaže u uklanjanju tvari iz ćelije koje nastaju kao rezultat reakcija koje se u njoj odvijaju.
Najvažnije soli za životne procese ćelija su K, Na, Ca, Mg itd.
Organska jedinjenja ćelije. Glavna uloga u realizaciji ćelijske funkcije pripada organskim jedinjenjima. Među njima su proteini, masti, ugljikohidrati i nukleinske kiseline od najveće važnosti.
Proteini su osnovne i najkompleksnije supstance svake žive ćelije.
Veličina proteinskog molekula je stotine i hiljade puta veća od molekula neorganskih jedinjenja. Bez proteina nema života. Neki proteini ubrzavaju kemijske reakcije djelujući kao katalizatori. Takvi proteini se nazivaju enzimi.
Masti i ugljikohidrati imaju manje složenu strukturu.
Oni su građevinski materijal ćelije i služe kao izvori energije za vitalne procese u telu.
Nukleinske kiseline nastaju u ćelijskom jezgru. Otuda dolazi i njihovo ime (latinski Nucleus - jezgro). Kao dio hromozoma, nukleinske kiseline učestvuju u skladištenju i prenošenju naslednih svojstava ćelije. Nukleinske kiseline osiguravaju stvaranje proteina.
Vitalna svojstva ćelije. Glavno vitalno svojstvo ćelije je metabolizam.
Hranjivi sastojci i kisik se stalno opskrbljuju stanicama iz međustanične tvari i oslobađaju se proizvodi raspadanja. Supstance koje ulaze u ćeliju učestvuju u procesima biosinteze. Biosinteza je stvaranje proteina, masti, ugljikohidrata i njihovih spojeva iz više jednostavne supstance. Tokom procesa biosinteze nastaju supstance karakteristične za određene ćelije organizma.
Na primjer, proteini se sintetiziraju u mišićnim stanicama koje osiguravaju kontrakciju mišića.
Istovremeno sa biosintezom, organska jedinjenja se razgrađuju u ćelijama. Kao rezultat raspadanja, tvari nastaju više jednostavna struktura. Večina Reakcija razgradnje odvija se uz sudjelovanje kisika i oslobađanje energije.
Hemijska organizacija ćelije
Ova energija se troši na životne procese koji se odvijaju u ćeliji. Procesi biosinteze i razgradnje čine metabolizam koji je praćen konverzijama energije.
Ćelije karakterizira rast i reprodukcija. Ćelije u ljudskom tijelu se razmnožavaju dijeljenjem na pola. Svaka od rezultirajućih ćelija kćeri raste i dostiže veličinu matične ćelije. Nove ćelije obavljaju funkciju matične ćelije.
Životni vijek ćelija varira: od nekoliko sati do desetina godina.
Žive ćelije su u stanju da reaguju na fizičke i hemijske promene njihovo okruženje. Ovo svojstvo ćelija naziva se ekscitabilnost. U isto vrijeme, ćelije prelaze iz stanja mirovanja u radno stanje – ekscitaciju. Kada se pobuđuje u ćelijama, menja se brzina biosinteze i razgradnje supstanci, potrošnja kiseonika i temperatura. U uzbuđenom stanju različite ćelije obavljaju svoje karakteristične funkcije.
Ćelije žlijezde formiraju i luče supstance, mišićne ćelije se kontrahuju, nervne celije pojavljuje se slab električni signal - nervnog impulsa, koji se može širiti kroz ćelijske membrane.
Unutrašnje okruženje tela.
Većina ćelija u telu nije povezana sa spoljašnjim okruženjem. Njihovu vitalnu aktivnost osigurava unutrašnja sredina koju čine 3 vrste tečnosti: međućelijska (tkivna) tečnost sa kojom su ćelije u direktnom kontaktu, krv i limfa. Unutrašnja sredina opskrbljuje stanice tvarima potrebnim za njihove vitalne funkcije, a kroz njega se uklanjaju produkti raspadanja.
Unutrašnja sredina tijela ima relativnu konstantnost sastava i fizička i hemijska svojstva. Samo pod ovim uslovima ćelije mogu normalno funkcionisati.
Metabolizam, biosinteza i razgradnja organskih jedinjenja, rast, reprodukcija, ekscitabilnost su osnovna vitalna svojstva ćelija.
Vitalna svojstva ćelija su obezbeđena relativnom postojanošću sastava unutrašnje okruženje tijelo.
Ćelija je osnovna elementarna jedinica svih živih bića, stoga ima sva svojstva živih organizama: visoko uređenu strukturu, prima energiju izvana i koristi je za obavljanje poslova i održavanje reda, metabolizam, aktivan odgovor na iritacije, rast, razvoj, reprodukcija, umnožavanje i prijenos bioloških informacija potomcima, regeneracija (obnova oštećenih struktura), prilagođavanje okolišu.
Njemački naučnik T. Schwann sredinom 19. vijeka stvorio je ćelijsku teoriju, čije su glavne odredbe ukazivale da se sva tkiva i organi sastoje od ćelija; stanice biljaka i životinja u osnovi su slične jedna drugoj, sve nastaju na isti način; aktivnost organizama je zbir vitalnih aktivnosti pojedinačnih ćelija. Veliki uticaj na dalji razvoj ćelijska teorija i uopšte, veliki nemački naučnik R. Virchow uticao je na teoriju ćelije. On ne samo da je spojio sve brojne različite činjenice, već je i uvjerljivo pokazao da su ćelije trajna struktura i da nastaju samo reprodukcijom.
Ćelijska teorija u svojoj modernoj interpretaciji uključuje sljedeće glavne odredbe: ćelija je univerzalna elementarna jedinica živih bića; ćelije svih organizama su u osnovi slične po svojoj strukturi, funkciji i hemijskom sastavu; ćelije se razmnožavaju samo dijeljenjem izvorne ćelije; višećelijskih organizama su složeni ćelijski ansambli koji čine integralne sisteme.
Hvala za savremenim metodama identifikovane su studije dva glavna tipa ćelija: složenije organizirane, visoko diferencirane eukariotske stanice (biljke, životinje i neke protozoe, alge, gljive i lišajevi) i manje složeno organizirane prokariotske stanice (plavo-zelene alge, aktinomicete, bakterije, spirohete, mikoplazme, rikecije, klamidija).
Za razliku od prokariota eukariotske ćelije ima jezgro ograničeno dvostrukom nuklearnom membranom i velikim brojem membranskih organela.
PAŽNJA!
Ćelija je osnovna strukturna i funkcionalna jedinica živih organizama, koja vrši rast, razvoj, metabolizam i energiju, čuva, obrađuje i implementira genetske informacije. Sa morfološke tačke gledišta, ćelija jeste složen sistem biopolimeri odvojeni od spoljašnje okruženje plazma membrana (plazmolema) i sastoji se od jezgra i citoplazme u kojoj se nalaze organele i inkluzije (granule).
Koje vrste ćelija postoje?
Ćelije su raznolike po svom obliku, strukturi, hemijskom sastavu i prirodi metabolizma.
Sve ćelije su homologne, tj. imaju niz zajedničkih strukturnih karakteristika od kojih zavisi izvođenje osnovnih funkcija. Ćelije karakteriše jedinstvo strukture, metabolizma (metabolizma) i hemijskog sastava.
U isto vrijeme razne ćelije Takođe imaju specifične strukture. To je zbog njihovog obavljanja posebnih funkcija.
Struktura ćelije
Ultramikroskopska ćelijska struktura:
1 - citolema (plazma membrana); 2 - pinocitotični vezikuli; 3 - centrosom, ćelijski centar (citocentar); 4 - hijaloplazma; 5 - endoplazmatski retikulum: a - membrana granularnog retikuluma; b - ribozomi; 6 - veza perinuklearnog prostora sa šupljinama endoplazmatskog retikuluma; 7 - jezgro; 8 - nuklearne pore; 9 - negranularni (glatki) endoplazmatski retikulum; 10 - nukleolus; 11 - unutrašnji retikularni aparat (Golgijev kompleks); 12 - sekretorne vakuole; 13 - mitohondrije; 14 - liposomi; 15 - tri uzastopne faze fagocitoze; 16 - komunikacija stanične membrane(citoleme) sa membranama endoplazmatskog retikuluma.
Hemijski sastav ćelije
Ćelija sadrži više od 100 hemijskih elemenata, od kojih četiri čine oko 98% mase; to su organogeni: kiseonik (65-75%), ugljenik (15-18%), vodonik (8-10%) i azot (1,5–3,0%). Preostali elementi su podijeljeni u tri grupe: makroelementi - njihov sadržaj u tijelu prelazi 0,01%); mikroelementi (0,00001–0,01%) i ultramikroelementi (manje od 0,00001).
Makroelementi uključuju sumpor, fosfor, hlor, kalijum, natrijum, magnezijum, kalcijum.
Mikroelementi uključuju gvožđe, cink, bakar, jod, fluor, aluminijum, bakar, mangan, kobalt itd.
Ultramikroelementi uključuju selen, vanadijum, silicijum, nikal, litijum, srebro i još mnogo toga. Uprkos veoma niskom sadržaju, mikroelementi i ultramikroelementi igraju veoma važnu ulogu važnu ulogu. Oni uglavnom utiču na metabolizam. Bez njih je nemoguće normalno funkcioniranje svake stanice i organizma u cjelini.
Ćelija se sastoji od neorganskih i organskih materija. Među neorganskim materijama najveća je količina vode. Relativna količina vode u ćeliji je između 70 i 80%. Voda je univerzalni rastvarač, u njoj se sve dešava biohemijske reakcije u kavezu. Uz učešće vode vrši se termoregulacija. Supstance koje se otapaju u vodi (soli, baze, kiseline, proteini, ugljeni hidrati, alkoholi itd.) nazivaju se hidrofilnim. Hidrofobne tvari (masti i tvari slične mastima) se ne otapaju u vodi. Ostalo neorganske supstance(soli, kiseline, baze, pozitivne i negativni joni) u rasponu od 1,0 do 1,5%.
Među organskim supstancama preovlađuju proteini (10-20%), masti ili lipidi (1-5%), ugljikohidrati (0,2-2,0%) i nukleinske kiseline (1-2%). Sadržaj tvari male molekularne težine ne prelazi 0,5%.
Molekul proteina je polimer koji se sastoji od velika količina ponavljajuće jedinice monomera. Proteinski monomeri aminokiselina (njih 20) su međusobno povezani peptidnim vezama, formirajući polipeptidni lanac (primarna struktura proteina). Uvija se u spiralu, formirajući, zauzvrat, sekundarnu strukturu proteina. Zbog specifične prostorne orijentacije polipeptidnog lanca nastaje tercijarna struktura proteina, koja određuje specifičnost i biološku aktivnost proteinskog molekula. Nekoliko tercijarnih struktura se međusobno kombinuju da formiraju kvartarnu strukturu.
Proteini djeluju bitne funkcije. Enzimi - biološki katalizatori koji povećavaju brzinu hemijskih reakcija u ćeliji stotine hiljada miliona puta, su proteini. Proteini, kao dio svih ćelijskih struktura, obavljaju plastičnu (konstrukciju) funkciju. Pokrete ćelija takođe vrše proteini. Oni obezbeđuju transport supstanci u ćeliju, van ćelije i unutar ćelije. Važno je zaštitna funkcija proteini (antitijela). Proteini su jedan od izvora energije Ugljikohidrati se dijele na monosaharide i polisaharide. Potonji su izgrađeni od monosaharida, koji su, kao i aminokiseline, monomeri. Od monosaharida u ćeliji najvažniji su glukoza, fruktoza (sadrži šest atoma ugljika) i pentoza (pet atoma ugljika). Pentoze su dio nukleinskih kiselina. Monosaharidi su visoko rastvorljivi u vodi. Polisaharidi su slabo rastvorljivi u vodi (glikogen u životinjskim ćelijama, skrob i celuloza u biljnim ćelijama).Ugljeni hidrati su izvor energije; složeni ugljeni hidrati u kombinaciji sa proteinima (glikoproteini), masti (glikolipidi) učestvuju u formiranju ćelijske površine i ćelije interakcije.
Lipidi uključuju masti i tvari slične mastima. Molekuli masti su građeni od glicerola i masnih kiselina. Supstance slične mastima uključuju holesterol, neke hormone i lecitin. Lipidi, koji su glavne komponente ćelijskih membrana, vrše konstrukcijsku funkciju. Lipidi su najvažniji izvori energije. Dakle, ako se potpunom oksidacijom 1 g proteina ili ugljikohidrata oslobodi 17,6 kJ energije, onda s potpunom oksidacijom 1 g masti - 38,9 kJ. Lipidi vrše termoregulaciju i štite organe (masne kapsule).
DNK i RNK
Nukleinske kiseline su polimerni molekuli formirani od nukleotidnih monomera. Nukleotid se sastoji od purinske ili pirimidinske baze, šećera (pentoze) i ostatka fosforne kiseline. U svim ćelijama postoje dvije vrste nukleinskih kiselina: deoksiribonukleinska kiselina (DNK) i ribonukleinska kiselina (RNA), koje se razlikuju po sastavu baza i šećera.
Prostorna struktura nukleinskih kiselina:
(prema B. Alberts et al., sa modifikacijom) I - RNK; II - DNK; trake - okosnice od šećernog fosfata; A, C, G, T, U su azotne baze, a rešetke između njih su vodonične veze.
DNK molekul
Molekul DNK se sastoji od dva polinukleotidna lanca upletena jedan oko drugog u obliku dvostruke spirale. Dušične baze oba lanca međusobno su povezane komplementarnim vodoničnim vezama. Adenin se kombinuje samo sa timinom, a citozin - sa gvaninom (A - T, G - C). DNK sadrži genetske informacije koje određuju specifičnost proteina koje sintetiše ćelija, odnosno redosled aminokiselina u polipeptidnom lancu. DNK nasljeđuje sva svojstva ćelije. DNK se nalazi u jezgru i mitohondrijima.
RNA molekula
Molekul RNK formiran je od jednog polinukleotidnog lanca. Postoje tri tipa RNK u ćelijama. Informaciona, ili glasnička RNA tRNA (od engleskog messenger - "posrednik"), koja prenosi informacije o nukleotidnoj sekvenci DNK na ribozome (vidi dolje). Transfer RNA (tRNA), koja prenosi aminokiseline do ribozoma. Ribosomalna RNK (rRNA), koja je uključena u formiranje ribozoma. RNK se nalazi u jezgru, ribosomima, citoplazmi, mitohondrijima i hloroplastima.
Sastav nukleinskih kiselina.