The efna skipulag frumur:, lífrænum efnum, macro og microelements

Í lok 19. aldar og það myndast útibú líffræði kallast lífefnafræði. Hún er að skoða efnasamsetningu lifandi frumum. Helstu verkefni vísindanna - þekking sérkenni umbrot og orku, stjórna lífsnauðsynlegri starfsemi plantna og dýra frumur.

Hugmyndin um efnasamsetningu frumna

Sem afleiðing af umfangsmiklum rannsóknum vísindamanna efna skipulagi frumum hefur verið rannsakað og komist að því að lifandi verur eru samsett af fleiri en 85 frumefni. Og sumir þeirra eru nauðsynlegar fyrir nánast allar lífverur, á meðan aðrir eru ákveðin og koma í tilteknum tegundum. Þriðji hópurinn frumefna staðar í frumum örvera, plöntur og dýr í nægilega litlu magni. Frumefni frumunnar eru oft í formi bakskautsjóna og anions þaðan sem steinsalti og vatn eru myndaðar í, og lífræn kolefni efnasambönd séu nýmynduð: kolvetni, próteina, lípíða.

organogenic þættir

Í lífefnafræði, þessir fela kolefni, vetni, súrefni og köfnunarefni. setja þeirra er í frumu 88 til 97% af öðrum frumefnum staðar í henni. Sérstaklega mikilvægt er kolefni. Allar lífrænu efni í samsetningu frumur samanstanda af sameinda sem innihalda kolefni í samsetningu atómum sínum. Þau er hægt að samtengdir og mynda keðju (greinótta og ógreinótt), sem og hringrás. Þessi kolefnisatómum hæfileiki liggur að baki sláandi fjölbreytni lífrænna efna sem talin eru í klefanum umfrymið og frumulíffæri.

Til dæmis, innri innihald frumunnar samanstendur úr leysanlegu fásykru, vatns auðleysanlegum próteina, lípíða, ýmsar gerðir af RNA: flytja RNA-, netkoma RNA og boðberi RNA, sem og frjáls einliðum - núkleótíða. Slík efni samsetningin hefur frumukjarni. Það inniheldur einnig sameind sem er um deoxýríbókjarnsýru, hluti af litningunum. Allar ofangreindar efnasambandanna em í samsetningu atómum sínum í eru köfnunarefni, kolefni með súrefiii, vetni. Þetta er sönnun þess einkum mikilvægi þeirra, þar sem efni skipulag frumunnar fer eftir innihaldi lífrænum þáttum sem mynda frumu mannvirki: hyaloplasm og frumulíffæri.

Macronutrients og merkingu þeirra

Frumefni, sem eru einnig mjög algeng í frumum af ýmsum gerðum lífvera, lífefnafræði eru kallaðir macronutrients. Efni þeirra í klefanum er 1.2% - 1.9%. Með því að macroelements frumur fela í sér: fosfór, kalíum, klór, brennisteinn, magnesíum, kalsíum, járn og natríum. Allir hafa þeir mikilvægu hlutverki og eru hluti af hinum ýmsu frumulíffæri klefi. Svona, the járnjón er til staðar í prótein í blóði - blóðrauða, sem ber súrefni (í því tilviki og það er kallað oxyhaemoglobin), koldíoxíð (karbogemoglobin) eða koltvíoxíð (carboxyhaemoglobin).

Natríum jónir veita mikilvægt að þakka intercellular flutninga: svokallaða natríum-kalíum dælu. Þau eru einnig hluti af interstitial fluid og blóð plasma. Magnesíum jónir til staðar í blaðgrænu sameindum (photopigment háplöntur) og taka þátt í því ferli ljóstillífun, auk mynda hvarfafurð miðstöðvar þá gildru Ijóseinda af ljós orku.

Kalsíumjónir veita leiðni á taug púls meðfram trefjunum og eru helstu hluti af osteocytes - frumur í beinum. Kalsíum efnasambönd eru víða í heiminum hryggleysingja eru dýrum séu skeljarnar eru samsett úr kalsíumkarbónat.

Klóríðjónir eru í lausninni þátt í að endurhlaða frumuhimnu og veita útliti rafmagns púls hjá undirliggjandi tauga örvun.

Brennisteininn, sem er atóm eru hluti af innfæddur prótein og valdið þeirra-þriðjastigs myndbyggingu "Saumar" fjölpeptíða keðju, og þar með mynda globular prótinsameind.

Kalíum jónir eru taka þátt í flutning efna í gegnum frumuhimnunnar. fosfór atóm eru hluti af þessa mikilvæga orkufrekra efnum, svo sem adenosine triphosphate, og er mikilvægur þáttur hinna sameinda í deoxýríbókjarnsýrur og ríbókjarnsýrur, sem eru helstu efna Cell arfgengi.

Trace virka í efnaskipti frumna

Um 50 frumefni mynda minna en 0,1% í frumum, kallast Microcells. Meðal þeirra eru sink, mólýbden, joð, kopar, kóbalt, flúor. Með lágt viðhald þeir framkvæma mjög mikilvægu hlutverki, sem hluti af mörgum líffræðilega virkra efna.

Til dæmis, eru sink atóm á insúlín sameind (brisi hormónið stilli- blóðsykrinum), joð er efnisþátt í öðrum þeirra skjaldkirtilshormóna - þýroxínvaki og triiodothyronins stýra hæð efnaskipti í líkamanum. Copper, ásamt jámjónum sem taka þátt í blóðmyndun (myndun rauðra blóðkorna, blóðflagna og hvítra blóðkorna í beinmerg af hryggdýra) ber einnig. Koparjónir eru í hembláma litarefni staðar í blóði hryggleysingja, svo skelfiski. Því litur hemolymph bláu þeirra.

Meira minna efni í klefanum slíkum frumefnum eins og blý, gull, bróm, silfur. Þeir eru kallaðir ultromikroelementami og hluti af plöntum og dýrum frumum. Til dæmis, í efnagreiningu maís weevil gull jónir mældust. Brómatóm í fjölda frumna eru hluti af Thalli af brúnum og rauðu þörungum, Sargassum dæmis, þara, Fucus.

All áður þessi dæmi og staðreyndir útskýra hvernig innbyrðis efnasamsetningu, virkni og uppbyggingu frumna. Taflan hér að neðan sýnir innihald ýmissa frumefna í frumum lífvera.

Almenn einkenni af lifrænum efnasamböndum

Efriaeiginleikar frumna ýmsu hópa lífvera á ákveðinn hátt sem háðir eru kolefnisatóm, sem reikningur fyrir yfir 50% af frumumassa. Nánast allt Dry Cell sama til er táknað kolvetni, prótein, kjarnsýra og lípíð, sem hafa flókin uppbygging og háan sameindamassa. Þess háttar sameindir eru kallaðir stórsameindir (fjölliður) og eru samsett af einfaldari þætti - einliða. Prótein efni gegna afar mikilvægu hlutverki og framkvæma ýmsar aðgerðir, sem eru rædd hér á eftir.

Hlutverk próteina í klefanum

Biochemical Greining á efnasamböndum slá inn í lifandi frumu, staðfestir hátt innihald af lífrænum efnum eins og prótínum. Þessi staðreynd hefur rökrétt skýring: prótein framkvæma ýmsar aðgerðir og taka þátt í öllum þáttum klefi lífsins.

Til dæmis, verndarstarfssemi af prótínum er myndun mótefna - mótefni sem framleidd eru af eitlafrumum. Hlífðarbúnaður prótín eins og þrombín, fíbrín og tromboblastin getur séð blóðstorknun og í veg fyrir tap sína í áverka og meiðsli. Flókna samsetning til kersins felur í sér um frumuhimnu prótínin, sem hefur getu til að þekkja erlendum efnasambönd - mótefnavaka. Þeir breyta stillingum þeirra og skýrslu frumu hugsanlega hættur (viðvörun virka).

Sum prótín hafa reglur virka og eru hormón, svo sem oxýtósín, sem framleidd eru í undirstúku, heiladingli áskilinn. Gengur frá því í blóðið, oxýtósín virkar á vöðva vegg í legi, sem veldur lækkun hennar. vasopressin prótein þjónar einnig reglur virka með því að stjórna blóðþrýstingi.

Vöðvafrumum eru þráða og mýósíns, er fær um að skreppa saman, sem veldur því að mótor virka vöðvavef. For prótína, dæmigerður og trophic, t.d. með albúmín fósturvísa notað sem næringarefni fyrir þróun. Blood prótein af ýmsum lífverum, eins og blóðrauða og hembláma, eru súrefni sameindir fluttar - starfa flutningshlutverks. Ef fleiri orka neyslu efni, svo sem kolvetni og fitu, fullu notuð, klefi byrjar að brjóta niður prótein. Eitt gramm af efninu 17 gefur 2 kJ orku. Eitt af mikilvægustu störf próteina er hvetjandi (prótein, ensím flýta efnahvörfum í umfrymi hólf). Byggt á ofangreindum, höfum við séð að prótein hafa a tala af mjög mikilvægum störfum og nauðsynlegur hluti af dýrum klefi.

prótelnframleiðsiu

Lítið á ferli nýmyndun próteina í frumu, sem á sér stað í umfryminu gegnum frumulíffæri á borð við ríbósóm. Þökk sé virkni ákveðinna ensíma, með þátttöku ríbósóm kalsíumsjóna sameina til polysomes. Meginhlutverk ríbósómum í klefanum - að nýmynda próteinsameinda, byrjar uppskrift ferlið. Sem afleiðing af því eru nýmynduð mRNA sameindir, sem við eru tengdar polysomes. Þá hefst seinni prufa - útvarpsþáttur. Transport RNA bindast við tuttugu mismunandi tegundir af amínósýrum og koma þeim til polysomes, og þar sem virka ríbósómum í klefanum - samruna fjölpeptíða, mynda þessar frumulíffæri komplexa með tRNA, og með amínósýrum sameindir eru samtengdar með peptiðtengjum til að mynda prótln stórsameindin.

Hlutverk vatns í umbrotum

Frumufræðilegar rannsóknir hafa staðfest þá staðreynd að klefi uppbyggingu og samsetningu sem við lærum, að meðaltali 70% vatn, og í mörgum dýrum, sem leiðir vatn lifnaðarhætti (td coelenterates) efni hennar nær 97-98%. Með tilliti til þessa efna skipulag frumna felur í sér sem vatnssækna (sem getur leyst upp) og vatnsfælna (vatn hrindir frá) efni. Sem alhliða skautuðum leysi, vatn gegnir mikilvægu hlutverki og hefur bein áhrif ekki aðeins á virka, en einnig í mjög uppbyggingu frumanna. Taflan hér að neðan sýnir vatnsinnihald í ýmsum gerðum af frumum lífvera.

Virkni kolvetna í klefanum

Eins og við útskýrt áður, að mikilvægum lífrænum efnum - fjölliðum - eru einnig kolvetni. Þessir eru fjölsykrur, fásykrur og einsykrur. Kolvetni eru hluti af flóknari kerfi - glýkólípíðum og sykruprótínum sem eru smíðuð af frumhimnur og nadmembrannye uppbygging, t.d. glycocalyx.

Ennfremur kolefni í kolvetnishluta nær atóm af vetni og súrefnismettun, og sum fjölsykrur innihalda meira af köfnunarefni, brennistein og fosfór. Frumurnar margra kolvetnum plantna: hnýðum innihalda allt að 90% sterkju í fræ og aldin innihaldi kolvetna allt að 70%, og dýrafrumur eru að finna í formi slíkra efnasambanda sem af glýkógeni, kítíni og trehalósi.

Einfaldar sykrur (einsykrur) eru með almennu formúluna CnH2nOn og skiptist í tetroses, triose, pentósa og hexósa. Síðustu tveir eru algengust í frumum lífvera, td ríbósa og deoxýribósans eru hluti af kjarnsýra, og glúkósi og frúktósi taka þátt í viðbrögðum aðlögun og dissimilation. Fásykrur eru oft að finna í frumum plantna: súkrósi er geymt í frumum sykurrófum og sykurreyr, maltósi sem er í caryopses spíruðu rúgi og byggi.

Tvísykrur hafa sætt bragð og er auðveldlega hœgt leysanlegt í vatni. Fjölsykrur, enda séu Biopolymers felst að verulegu leyti sterkju, sellulósa, glýkógeni og laminaríni. Uppbyggingu form ná af fjölsykrum kítín í. Meginviðfangsefni kolvetni í klefanum - orka. Sem afleiðing af viðbragða vatnsrof er framkvæmt og orkuefnaskiptum klofin fjölsykrur í glúkósa, og það er þá oxaður í koldíoxíð og vatn. Þar af leiðandi, eitt gramm af losun glúkósa 17,6 kJ af orku, og forða af sterkju og glycogen, eru í meginatriðum frumu orkugeymi.

Glýkógen er varðveitt aðallega í vöðvum og lifur frumur, grænmeti sterkju - í hnýði, ljósaperur, rætur, fræ og liðdýr, ss köngulær, skordýr og krabbadýr, helstu hlutverk í afhendingu orku gegnir ólígósykru trehalósi.

Kolvetni eru frábrugðin lípíð og prótín, getu til að anoxic niðurbroti. Þetta er afar mikilvægt fyrir lífverum sem þar búa við aðstæður sem skort eða fjarveru súrefnis, svo sem loftfirrðum bakteríum á og ormum - sníkjudýr af mönnum og dýrum.

Það er annar fall af kolvetna í klefanum - smíði (Structural). Það liggur í þeirri staðreynd að þessi efni eru að styðja uppbyggingu frumna. Til dæmis, sellulósi er hluti af klefi veggi plantna, kítíni myndar ytri beinagrind og margir hryggleysingjum á sér stað í sveppa frumur, olisaharidy ásamt lípíð og prótín sameindir mynda glycocalyx - nadmembranny flókið. Það veitir viðloðun - á milli a clumping dýra frumur, sem leiðir til myndunar vefjum.

Lípíða: bygging og virkni

Þessar, lífrænum efnum, sem eru vatnsfælin (vatn óleysanleg) er hægt að fjarlægja, þ.e. sem unnar eru úr frumum með óskautuðum leysum, elns og asetoni eða klóróformi. virka af lípíða í klefanum fer eftir hver af þáttunum þremur hópa sem þeim tilheyrir: að fituefni, vax eða sterar. Fita er algengasta í öllum gerðum af frumum.

Dýr safna þeim í undir húð fituvef, taugavef inniheldur fitu í formi the myelin Vagina af taugum. Það safnast einnig í nýrum, lifur, skordýr - í fitu líkamans. Fljótandi fita - olíur - sem finnast í fræjum mörgum plöntum: fura, hnetu, sólblómaolía, ólífuolía. The Fituefnainnihald í frumum á bilinu frá 5 til 90% (í fituvef).

Sterum og vaxi frábrugðin fitu í því að þau hafa ekki í sameinda fitusýruleifanna. Svo stera - það er Hormón nýrnahettuberki, sem hafa áhrif á kynþroska líkama og sem eru hluti af testósteróni. Þeir eru einnig hluti af vítamínum (t.d., D-vítamín).

The aðalæð virka af fitu í klefanum - er orkan, byggingu og vernd. Í fyrsta lagi er vegna þess að 1 gramm af fitu í cleavage gefur 38.9 kJ orku - miklu meira en öðrum lífrænum efnum - prótein og kolvetni. Ennfremur, í oxun fitu 1d og það stendur nánast 1.1 c. vatn. Það er ástæðan fyrir sum dýr eru með lager af fitu í líkamanum getur verið lengi án vatns. Til dæmis, Gophers getur verið sofandi í meira en tvo mánuði, án þess að þörf sé á vatninu, og ekki drekka vatn úlfaldann á umbreytingum í gegnum eyðimörkina í 10-12 daga.

Bygging magni fituefna í blóði virka liggur í þeirri staðreynd að þeir eru óaðskiljanlegur hluti af frumuhimnum, auk hluta á taug. Verndandi virkni fituefna felst í því að fita lag undir húð í kringum nýrun og önnur innri líffæri verndar þá frá vélrænni meiðslum. Specific hitauppstreymi einangrun virka er felast í dýrum, sem í langan tíma vera í vatninu: hvali, seli, skinn selir. Thick undir húð adlpose lag, til dæmis, Steypireyðurin er 0,5 m, ver það dýrið frá ofkæling.

Gildi Súrefni í frumu efnaskipti

Loftháð lífvera, sem fela í yfirgnæfandi meirihluta dýra, plantna og mönnum, með því að nota mælingar á súrefni fyrir andmæli orku skiptast sem leiða til klofnun á lífrænum efnum og úthlutun tiltekið magn af orku sem safnast í formi sameinda af adenosine triphosphate.

Þannig heill oxun eins mole of glúkósa sem á sér stað í hvatbera cristae, 2800 kJ af orku er úthlutað, þar af voru 1596 kJ (55%) er geymd á formi ATP sameinda sem innihalda macroergic tengingu. Þannig, aðal hlutverk súrefnis í klefanum - framkvæmd loftháð öndun, sem byggist á hóp af ensímhvörfum svokallaða öndunarfæri keðja sem finnst í frumulíffæri - hvatbera. I fjölkjömunga lífverum - phototrophic bakteríum og cyanobacteria - oxun af næringarefni á sér stað undir áhrifum súrefni diffusing í frumurnar utan innri gnúpa á frymishimnur.

Við höfum efna skipulagi frumur hefur verið rannsakað, sem og ferli próteinmyndun og súrefnisvirkni í frumu orku umbrot.