უჯრედის ქიმიური შემადგენლობა

უჯრედის ქიმიური ელემენტები.

ყველა უჯრედი, განურჩევლად ორგანიზაციის დონისა, მსგავსია ქიმიური შემადგენლობით. უჯრედი შეიცავს რამდენიმე ათას ნივთიერებას, რომლებიც მონაწილეობენ სხვადასხვა ქიმიურ რეაქციაში. ცოცხალ ორგანიზმებში აღმოაჩინეს D.I. მენდელეევის პერიოდული სისტემის დაახლოებით 80 ქიმიური ელემენტი. 24 ელემენტისთვის ცნობილია ფუნქციები, რომლებსაც ისინი ასრულებენ სხეულში, ეს არის ბიოგენური ელემენტები. ცოცხალ მატერიაში რაოდენობრივი შინაარსის მიხედვით ელემენტები იყოფა სამ კატეგორიად:

მაკრონუტრიენტები:

O, C, H, N- ცოცხალი ნივთიერების მასის დაახლოებით 98%, 1 ჯგუფის ელემენტები;

K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, Fე - მე-2 ჯგუფის ელემენტები. (ცოცხალი ნივთიერების მასის 1,9%).

კვალი ელემენტები (Zn, Mn, Cu, Co, Mo და მრავალი სხვა),რომლის წილი 0,001%-დან 0,000001-მდე მერყეობს. მიკროელემენტები ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებების ნაწილია - ფერმენტები, ვიტამინები და ჰორმონები.

ულტრამიკროელემენტები (Au, U, Ra და ა.შ.),რომლის კონცენტრაცია არ აღემატება 0,000001%-ს. ამ ჯგუფის ელემენტების უმეტესობის როლი ჯერ არ არის გასაგები.

მაკრო და მიკროელემენტები ცოცხალ მატერიაში გვხვდება სხვადასხვა სახით ქიმიური ნაერთები,რომლებიც იყოფა არაორგანულ და ორგანულ ნივთიერებებად .

უჯრედის არაორგანული ნაერთები.

არაორგანული ნივთიერებები მოიცავს: წყალი,შეადგენს სხეულის წონის დაახლოებით 70-80%-ს; მინერალები - 1-1,5%.

წყალი. ყველაზე გავრცელებული არაორგანული ნაერთი ცოცხალ ორგანიზმებში. მისი შემცველობა ფართოდ განსხვავდება: კბილის მინანქრის უჯრედებში წყალი წონაში დაახლოებით 10%-ია, ხოლო განვითარებადი ემბრიონის უჯრედებში - 90%-ზე მეტი.

ცხოვრება წყლის გარეშე შეუძლებელია. ის არა მხოლოდ ცოცხალი უჯრედების აუცილებელი კომპონენტია, არამედ ორგანიზმების ჰაბიტატი. წყლის ბიოლოგიური მნიშვნელობა ემყარება მის ქიმიურ და ფიზიკურ თვისებებს.

წყლის ქიმიური და ფიზიკური თვისებები აიხსნება, უპირველეს ყოვლისა, წყლის მოლეკულების მცირე ზომით, მათი პოლარობითა და წყალბადის ბმებით ერთმანეთთან შეერთების უნარით. წყლის მოლეკულაში ჟანგბადის ერთი ატომი კოვალენტურად არის დაკავშირებული წყალბადის ორ ატომთან. მოლეკულა პოლარულია: ჟანგბადის ატომი ატარებს მცირე უარყოფით მუხტს, ხოლო წყალბადის ორი ატომი ატარებს მცირე დადებით მუხტს. ეს წყლის მოლეკულას დიპოლად აქცევს. ამიტომ, როდესაც წყლის მოლეკულები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, მათ შორის იქმნება წყალბადის ბმები. ისინი 15-20-ჯერ სუსტია ვიდრე კოვალენტური, მაგრამ რადგან წყლის თითოეულ მოლეკულას შეუძლია შექმნას 4 წყალბადის ბმა, ისინი მნიშვნელოვნად იმოქმედებენ წყლის ფიზიკურ თვისებებზე. დიდი სითბოს ტევადობა, შერწყმის სითბო და აორთქლების სითბო აიხსნება იმით, რომ წყლის მიერ შთანთქმული სითბოს უმეტესი ნაწილი იხარჯება მის მოლეკულებს შორის წყალბადის ბმების გაწყვეტაზე. წყალს აქვს მაღალი თბოგამტარობა. წყალი პრაქტიკულად არ იკუმშება, ის გამჭვირვალეა სპექტრის ხილულ ნაწილში. და ბოლოს, წყალი არის ნივთიერება, რომლის სიმკვრივე თხევად მდგომარეობაში უფრო მეტია, ვიდრე მყარ მდგომარეობაში, 4 ° C ტემპერატურაზე მას აქვს მაქსიმალური სიმკვრივე, ყინულს აქვს უფრო დაბალი სიმკვრივე, ის ამოდის ზედაპირზე და იცავს რეზერვუარს გაყინვისგან.

მისი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები მას უნიკალურ სითხედ აქცევს და განსაზღვრავს მის ბიოლოგიურ მნიშვნელობას. წყალი კარგი გამხსნელია იონური (პოლარული), ისევე როგორც ზოგიერთი არაიონური ნაერთებისთვის, რომლებიც შეიცავს დამუხტულ (პოლარულ) ჯგუფებს მათ მოლეკულებში. ნებისმიერი პოლარული ნაერთები წყალში დატენიანებული(გარსული წყლის მოლეკულებით), ხოლო წყლის მოლეკულები მონაწილეობენ ორგანული ნივთიერებების მოლეკულების სტრუქტურის ფორმირებაში. თუ წყლის მოლეკულების მიზიდულობის ენერგია ნივთიერების მოლეკულებთან მეტია, ვიდრე ნივთიერების მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ენერგია, მაშინ ნივთიერება იხსნება. წყალთან მიმართებაში არსებობს: ჰიდროფილური ნივთიერებები -ნივთიერებები, რომლებიც წყალში ძალიან ხსნადია; ჰიდროფობიური ნივთიერებებინივთიერებები, რომლებიც პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში. ბიოქიმიური რეაქციების უმეტესობა შეიძლება მოხდეს მხოლოდ წყალხსნარში; ბევრი ნივთიერება შედის უჯრედში და გამოიყოფა მისგან წყალხსნარში. წყლის დიდი სითბოს ტევადობა და თბოგამტარობა ხელს უწყობს უჯრედში სითბოს ერთგვაროვან განაწილებას.

წყლის აორთქლებისას სითბოს დიდი დანაკარგის გამო ორგანიზმი გაცივდება. ადჰეზიისა და შეკრულობის ძალების წყალობით წყალს შეუძლია კაპილარებში ამოსვლა (ერთ-ერთი ფაქტორი, რომელიც უზრუნველყოფს წყლის მოძრაობას მცენარეთა ჭურჭელში). წყალი მრავალი ქიმიური რეაქციის (ცილების, ნახშირწყლების, ცხიმების და ა.შ. ჰიდროლიზური დაშლა) უშუალო მონაწილეა. განსაზღვრავს უჯრედის კედლების სტრესის მდგომარეობას (ტურგორი) და ასევე ასრულებს დამხმარე ფუნქციას (ჰიდროსტატიკური ჩონჩხი, მაგალითად, მრგვალ ჭიებში).

უჯრედის მინერალები.ისინი ძირითადად წარმოდგენილია მარილებით, რომლებიც იშლება ანიონებად და კატიონებად. უჯრედის სასიცოცხლო პროცესებისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანი კათიონებია K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+, ანიონები HPO 4 2-, Cl -, HCO 3 -. უჯრედში და მის გარემოში იონების კონცენტრაცია განსხვავებულია. მაგალითად, გარე გარემოში (სისხლის პლაზმა, ზღვის წყალი) K + ყოველთვის ნაკლებია, ხოლო Na + ყოველთვის მეტია, ვიდრე უჯრედში. არსებობს მთელი რიგი მექანიზმები, რომლებიც საშუალებას აძლევს უჯრედს შეინარჩუნოს იონების გარკვეული თანაფარდობა პროტოპლასტსა და გარემოში.

სხვადასხვა იონები მონაწილეობენ უჯრედის მრავალ სასიცოცხლო პროცესში: კათიონები K + , Na + , Cl - უზრუნველყოფენ ცოცხალი ორგანიზმების აგზნებადობას; კათიონები Mg 2+ , Mn 2+ , Zn 2+ , Ca 2+ და სხვა აუცილებელია მრავალი ფერმენტის ნორმალური ფუნქციონირებისათვის; ფოტოსინთეზის დროს ნახშირწყლების წარმოქმნა შეუძლებელია Mg 2+ (ქლოროფილის შემადგენელი ნაწილი) გარეშე; უჯრედის ბუფერული თვისებები (უჯრედის შიგთავსის ოდნავ ტუტე რეაქციის შენარჩუნება) მხარს უჭერს სუსტი მჟავების (HCO 3 -, HPO 4 -) და სუსტი მჟავების (H 2 CO 3) ანიონებს;

ფოსფატის ბუფერული სისტემა:

დაბალი pH მაღალი pH

HPO 4 2- + H + ←―――――――→H 2PO 4 -

ჰიდროფოსფატი - იონი დიჰიდროფოსფატი - იონი

ბიკარბონატის ბუფერული სისტემა:

დაბალი pH მაღალი pH

HCO 3 - + H + ←――――――→ H 2 CO 3

ბიკარბონატი - იონი ნახშირბადის მჟავა

ზოგიერთი არაორგანული ნივთიერება უჯრედშია არა მხოლოდ დაშლილ, არამედ მყარ მდგომარეობაშიც. მაგალითად, Ca და P გვხვდება ძვლოვან ქსოვილში, მოლუსკის გარსებში ორმაგი ნახშირბადის და ფოსფატის მარილების სახით.

ქიმიური ელემენტები, რომლებიც ქმნიან უჯრედს.

ცოცხალი უჯრედის შემადგენლობა მოიცავს დ.-სა და მენდელეევის პერიოდული სისტემის 60-მდე ქიმიურ ელემენტს. უფრო მეტიც, ბევრ მათგანს აქვს ყველაზე პატარა სერიული ნომრები. და რაც უფრო დაბალია ქიმიური ელემენტის სერიული ნომერი, მით უფრო ხშირად გვხვდება იგი ველურ ბუნებაში.

ყველა ქიმიური ელემენტი, რომლებიც ქმნიან უჯრედს, შეიძლება დაიყოს
3 ჯგუფი შემთხვევის მიხედვით:

1) მაკროელემენტები: ნახშირბადი, წყალბადი, ჟანგბადი და აზოტი. მათი რაოდენობა უჯრედში ყველაზე დიდია, დაახლოებით 98%. ეს ელემენტები ცილის ნაწილია.

2) ოლიგოელემენტები ან საშუალო გაჩენა. 8 მათგანია: 5 ლითონი (ნატრიუმი, კალიუმი, კალციუმი, მაგნიუმი და რკინა) და 3 არალითონი (გოგირდი, ფოსფორი და ქლორი). ოლიგოელემენტების წილი უჯრედში შეადგენს 1,9%-ს.

3) კვალი ელემენტები. უჯრედში ძალიან ცოტაა, დაახლოებით 0,1% 40-ზე მეტ ელემენტზე. ეს არის იოდი, თუთია, სპილენძი, ფტორი და ა.შ. მიკროელემენტების ნაკლებობამ ან არარსებობამ შეიძლება გამოიწვიოს სერიოზული დაავადებები. მაგალითად, იოდის ნაკლებობა იწვევს ფარისებრი ჯირკვლის ფუნქციის დარღვევას, რის შედეგადაც ვითარდება ჩიყვი.

ქიმიური შემადგენლობის მიხედვით, უჯრედში შემავალი ნივთიერებები იყოფა 2 ჯგუფად:

- არაორგანული (ასევე გვხვდება უსულო ბუნებაში)

- ორგანული (დამახასიათებელი მხოლოდ ცოცხალი ორგანიზმებისთვის)

წყალი . საკანში წყლის რაოდენობა მაქსიმალურია და შეადგენს 70-80%-ს.

წყლის როლი უჯრედში ძალიან დიდია:

1) წყალი უნივერსალური გამხსნელია. მასში იხსნება სხვადასხვა ორგანული და არაორგანული ნივთიერებები. იმისდა მიხედვით, თუ როგორ იხსნება სხვადასხვა ნივთიერებები წყალში, არსებობს ნივთიერებების 2 ჯგუფი:

– ჰიდროფილური(ბერძნულიდან hydor - წყალი, phileo - სიყვარული) - ეს არის ნივთიერებები, რომლებიც წყალში ძალიან ხსნადია. ეს მოიცავს ბევრ მარილს, მჟავას, ცილებს, ნახშირწყლებს და ა.შ.

- ჰიდროფობიური(ბერძნულიდან hydor - წყალი, phobos - შიში) - ეს არის წყალში უხსნადი ან ცუდად ხსნადი ნივთიერებები. მათ შორისაა ცხიმები და ცხიმის მსგავსი ნივთიერებები.

2) უჯრედში ქიმიური პროცესების უმეტესობა მიმდინარეობს მხოლოდ წყალხსნარებში. წყალი უშუალოდ მონაწილეობს ბევრ ქიმიურ უჯრედშიდა რეაქციაში (ჰიდროლიზი, ანუ ცილების, ცხიმების და სხვა ნივთიერებების დაშლა).

3) უჯრედის მოცულობა და ელასტიურობა დამოკიდებულია მასში არსებული წყლის რაოდენობაზე.

4) წყალს აქვს მაღალი სითბოსუნარიანობა, ის უზრუნველყოფს უჯრედის თერმორეგულაციას.

წყლის მოლეკულები პოლარულია და წყალბადის ბმების წარმოქმნის გამო შეუძლიათ რამდენიმე მოლეკულის კომპლექსის შექმნა. როდესაც გარემო ტემპერატურა იზრდება, სითბოს ნაწილი იხარჯება წყლის მოლეკულებს შორის წყალბადის ბმების გაწყვეტაზე, ხოლო შიდა გარემოს ტემპერატურა პრაქტიკულად უცვლელი რჩება. როდესაც გაგრილდება, წყალბადის ბმები წყლის მოლეკულებს შორის ხელახლა ჩნდება და სითბო გამოიყოფა.

წყლის გარდა, უჯრედი შეიცავს სუსტ მჟავებს, ფუძეებს და ბევრ მარილს.

მარილი უჯრედში არიან დისოცირებულ მდგომარეობაში. K +, Na + Ca 2+ Mg 2+ და HPO 2-, H 2 PO 4, HCO 3, Cl - მნიშვნელოვანია უჯრედის სიცოცხლეში. სუსტი მჟავების ანიონების დახმარებით, უჯრედის შიდა გარემოს რეაქცია, ნეიტრალურთან ახლოს (სუსტად ტუტე), შენარჩუნებულია თითქმის მუდმივ დონეზე.

იონების კონცენტრაცია უჯრედის შიგნით და უჯრედშორის სითხეში განსხვავებულია. განსაკუთრებით მკვეთრი განსხვავებები დამახასიათებელია Na + (განლაგებულია ძირითადად უჯრედშორის სითხეში) და K + (შეიცავს უჯრედში მაღალი კონცენტრაციით), რომლებიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ნერვული და კუნთოვანი ბოჭკოების ფუნქციონირებაში.

უჯრედში სხვადასხვა მარილების შემცველობა შენარჩუნებულია გარკვეულ დონეზე. მათი კონცენტრაციის მნიშვნელოვანმა ცვლილებამ შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედში სერიოზული დარღვევები და სიკვდილიც კი. ძუძუმწოვრების სისხლში Ca 2+ კონცენტრაციის დაქვეითება იწვევს კრუნჩხვებს და სიკვდილს. გულის კუნთის ნორმალური შეკუმშვისთვის აუცილებელია K + , Na + Ca 2 + გარკვეული თანაფარდობა. როდესაც იცვლება ამ იონების ბალანსი, ირღვევა გულის კუნთის მუშაობა.

ხშირად არაორგანული ნივთიერებები უჯრედში ქმნიან კომპლექსებს ცილებთან, ნახშირწყლებთან და ცხიმებთან.

წყალი. უჯრედის შემადგენელი არაორგანული ნივთიერებებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანია წყალი. მისი რაოდენობა შეადგენს უჯრედის მთლიანი მასის 60-დან 95%-მდე. წყალი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს უჯრედების და ზოგადად ცოცხალი ორგანიზმების ცხოვრებაში. გარდა იმისა, რომ მათი შემადგენლობის ნაწილია, მრავალი ორგანიზმისთვის ის ასევე წარმოადგენს ჰაბიტატს.

წყლის როლი უჯრედში განისაზღვრება მისი უნიკალური ქიმიური და ფიზიკური თვისებებით, რომლებიც დაკავშირებულია ძირითადად მისი მოლეკულების მცირე ზომასთან, მისი მოლეკულების პოლარობასთან და წყალბადის ობლიგაციების ერთმანეთთან შექმნის უნართან.

წყალი, როგორც ბიოლოგიური სისტემების კომპონენტი, ასრულებს შემდეგ მნიშვნელოვან ფუნქციებს: უჯრედის ქიმიური არაორგანული

წყალი უნივერსალური გამხსნელია პოლარული ნივთიერებებისთვის, როგორიცაა მარილები, შაქარი, ალკოჰოლი, მჟავები და ა.შ. წყალში ადვილად ხსნად ნივთიერებებს ჰიდროფილური ეწოდება. როდესაც ნივთიერება გადადის ხსნარში, მის მოლეკულებს ან იონებს ეძლევათ უფრო თავისუფლად გადაადგილების საშუალება; შესაბამისად იზრდება ნივთიერების რეაქტიულობა. სწორედ ამ მიზეზით ხდება უჯრედში ქიმიური რეაქციების უმეტესობა წყალხსნარებში. მისი მოლეკულები მონაწილეობენ მრავალ ქიმიურ რეაქციაში, მაგალითად, პოლიმერების წარმოქმნაში ან ჰიდროლიზში. ფოტოსინთეზის პროცესში წყალი არის ელექტრონის დონორი, წყალბადის იონების და თავისუფალი ჟანგბადის წყარო.

წყალი არ იხსნება და არ ერევა არაპოლარულ ნივთიერებებს, რადგან მას არ შეუძლია შექმნას წყალბადის ბმები მათთან. წყალში უხსნად ნივთიერებებს ჰიდროფობიურს უწოდებენ. ჰიდროფობიური მოლეკულები ან მათი ნაწილები იხსნება წყლით და მისი თანდასწრებით იზიდავს ერთმანეთს. ასეთი ურთიერთქმედება მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მემბრანების სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად, ისევე როგორც მრავალი ცილის მოლეკულის, ნუკლეინის მჟავების და მრავალი უჯრედული სტრუქტურის უზრუნველყოფაში.

წყალს აქვს მაღალი სპეციფიკური სითბოს ტევადობა. დიდი ენერგია სჭირდება წყალბადის ბმების გაწყვეტას, რომლებიც ატარებენ წყლის მოლეკულებს. ეს თვისება უზრუნველყოფს სხეულის თერმული ბალანსის შენარჩუნებას გარემოში ტემპერატურის მნიშვნელოვანი რყევებით. გარდა ამისა, წყალს აქვს მაღალი თბოგამტარობა, რაც საშუალებას აძლევს სხეულს შეინარჩუნოს იგივე ტემპერატურა მთელი მოცულობით.

წყალს ახასიათებს აორთქლების მაღალი სიცხე, ანუ მოლეკულების უნარი, გაატარონ სითბოს მნიშვნელოვანი რაოდენობა სხეულის გაგრილების დროს. წყლის ამ თვისების გამო, რომელიც ვლინდება ძუძუმწოვრებში ოფლიანობისას, ნიანგებსა და სხვა ცხოველებში თერმული ქოშინი, მცენარეებში ტრანსპირაცია, ხელს უშლის მათ გადახურებას.

წყალს აქვს განსაკუთრებით მაღალი ზედაპირული დაძაბულობა. ეს თვისება ძალზე მნიშვნელოვანია ადსორბციული პროცესებისთვის, ქსოვილებში ხსნარების გადაადგილებისთვის (სისხლის მიმოქცევა, აღმავალი და დაღმავალი დენები მცენარეებში). ბევრი პატარა ორგანიზმისთვის, ზედაპირული დაძაბულობა მათ საშუალებას აძლევს ცურავდნენ ან სრიალდნენ წყლის ზედაპირზე.

წყალი უზრუნველყოფს უჯრედსა და სხეულში ნივთიერებების მოძრაობას, ნივთიერებების შეწოვას და მეტაბოლური პროდუქტების გამოყოფას.

მცენარეებში წყალი განსაზღვრავს უჯრედების ტურგორს, ზოგიერთ ცხოველში კი ის ასრულებს დამხმარე ფუნქციებს, არის ჰიდროსტატიკური ჩონჩხი (მრგვალი და ანელიდები, ექინოდერმები).

წყალი არის საპოხი სითხეების (სინოვიალური - ხერხემლიანების სახსრებში, პლევრის - პლევრის ღრუში, პერიკარდიული - პერიკარდიუმის პარკში) და ლორწოს (აადვილებს ნივთიერებების მოძრაობას ნაწლავებში, ქმნის ტენიან გარემოს ლორწოვანზე) შემადგენელი ნაწილი. სასუნთქი გზების გარსები). ეს არის ნერწყვის, ნაღვლის, ცრემლების, სპერმის და ა.შ.

მინერალური მარილები. მარილები წყალხსნარში იშლება კატიონებად და ანიონებად. კათიონები (K+, Na+, Ca 2+, Mg:+, NH4+) და ანიონები (C 1, H 2P 04 -, HP 042-, HC 03 -, NO32--, SO4 2-) უდიდესი მნიშვნელობა აქვს. შინაარსი, არამედ უჯრედში იონების თანაფარდობა.

უჯრედის ზედაპირზე და შიგნით კატიონებისა და ანიონების რაოდენობას შორის განსხვავება უზრუნველყოფს მოქმედების პოტენციალის გაჩენას, რომელიც საფუძვლად უდევს ნერვული და კუნთების აგზნების წარმოქმნას. მემბრანის სხვადასხვა მხარეს იონების კონცენტრაციის განსხვავება განპირობებულია მემბრანის მეშვეობით ნივთიერებების აქტიური გადაცემით, ასევე ენერგიის გარდაქმნით.

ფოსფორმჟავას ანიონები ქმნიან ფოსფატის ბუფერულ სისტემას, რომელიც ინარჩუნებს სხეულის უჯრედშორისი გარემოს pH-ს 6,9 დონეზე.

ნახშირბადის მჟავა და მისი ანიონები ქმნიან ბიკარბონატის ბუფერულ სისტემას, რომელიც ინარჩუნებს უჯრედგარე გარემოს (სისხლის პლაზმის) pH-ს 7,4-ზე.

ზოგიერთი იონი მონაწილეობს ფერმენტების გააქტიურებაში, უჯრედში ოსმოსური წნევის წარმოქმნაში, კუნთების შეკუმშვის, სისხლის კოაგულაციის პროცესებში და ა.შ.

მრავალი კატიონი და ანიონი აუცილებელია მნიშვნელოვანი ორგანული ნივთიერებების სინთეზისთვის (მაგალითად, ფოსფოლიპიდები, ATP, ნუკლეოტიდები, ჰემოგლობინი, ჰემოციანინი, ქლოროფილი და ა.

ნებისმიერი უჯრედი შეიცავს არა მხოლოდ ორგანულ ნივთიერებებს. იგი შედგება პერიოდული ცხრილის 70 ელემენტისგან. და მათგან 24 გვხვდება ნებისმიერი ტიპის უჯრედებში. უჯრედის არაორგანული ნივთიერებები ასევე წარმოდგენილია წყლით და იონებით.

ყველა ელემენტი შეიძლება დაიყოს სამ ჯგუფად მათი შინაარსიდან გამომდინარე:

• მაკროელემენტები - N, C, H, O, Mg, Na, K, Ca, Fe, P, Cl, S;
• მიკროელემენტები - B, Ni, Cu, Zn, Mb, Co;
• ულტრამიკროელემენტები - U, Ra, Hg, Au, Pb, Se.

სხვა კლასიფიკაციის მეთოდის მიხედვით, ამ ჯგუფებიდან ცალკე ამოღებულია ორგანელები - ორგანული ნივთიერებების სინთეზისთვის აუცილებელი ნივთიერებები: წყალი, ნახშირბადი, ჟანგბადი და აზოტი.

წყლის ღირებულება

წყალი უჯრედის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი არაორგანული ნივთიერებაა. მისი აუცილებლობა ნებისმიერი ცოცხალი არსებისთვის ძნელად შეიძლება გადაჭარბებული იყოს, მაგრამ ცოტამ თუ იცის უჯრედში მისი ყველა ფუნქციის შესახებ. მოკლედ განვიხილოთ ისინი წყლის იმ თვისებებთან დაკავშირებით, რომლებიც საშუალებას აძლევს მას შეასრულოს თავისი როლი.

1. ოფლიანობა და ოფლიანობა - მაღალი სითბოს ტევადობა და კარგი თბოგამტარობა.
2. ფორმის შენარჩუნება - თითქმის შეუძლებელია წყლის შეკუმშვა ისე, რომ მან შეცვალოს მისი მოცულობა.
3. საპოხი თვისებები - სიბლანტე.
4. ოსმოზი არის მოლეკულების მობილურობა მოლეკულაში წყალბადის ობლიგაციების მყიფეობის გამო.
5. ლიმფს, სისხლს, კუჭის წვენს და სხეულის სხვა სითხეებს შეუძლიათ გამოიყენონ წყალში გახსნილი ჟანგბადი - წყლის მოლეკულები პოლარულია, ის კარგი გამხსნელია.
6. ციტოპლაზმაში შენარჩუნებულია დისპერსიული საშუალება (ერთდროული არსებობა ორი ან მეტი ფაზის ხსნარში, რომლებიც არ ერწყმის ერთმანეთს) - დიდი მოლეკულების გარშემო დამატენიანებელი მემბრანების წარმოქმნა, ისევ წყლის მოლეკულების პოლარობის გამო.

მაკროელემენტები, მიკროელემენტები და მათი როლი უჯრედში

მოდით განვიხილოთ ელემენტების ზოგიერთი ფუნქცია, რათა გავიგოთ, რამდენად მნიშვნელოვანია ისინი უჯრედისთვის, თუმცა მათი შინაარსი მასში მცირეა.

მაგნიუმი - ეხმარება ბევრ ფერმენტს მონაწილეობა მიიღოს დნმ-ის სინთეზში და ენერგიის მეტაბოლიზმში.

კალციუმი - არეგულირებს უჯრედის მემბრანების გამტარიანობას.

კალიუმი - მონაწილეობს ცილების სინთეზსა და გლიკოლიზში, ინარჩუნებს აუცილებელ ბიოელექტრიკულ პოტენციალს მემბრანაზე (იხილეთ, როგორ მუშაობს ნატრიუმ-კალიუმის ტუმბო).

გოგირდი - ზოგიერთი ამინომჟავის ნაწილია, ეხმარება მათ შექმნან დისულფიდური ხიდები (ცილის მესამეული სტრუქტურის ფორმირებისთვის), მონაწილეობს ქიმიოსინთეზსა და ბაქტერიების ფოტოსინთეზში.

რკინა - არის ფოტოსინთეზის სისტემაში ელექტრონის გადამტანი ფერმენტების ნაწილი, არის ჰემოგლობინის მოლეკულის ცენტრი.

ქლორი - მისი იონები ეხმარება უჯრედს დარჩეს ელექტრონულად ნეიტრალური.

ბრომი ვიტამინი B1-ის ნაწილია.

სპილენძი - არის ფერმენტების ნაწილი, რომლებიც მონაწილეობენ ციტოქრომების სინთეზში.

თუთია - გვხვდება ალკოჰოლური დუღილისთვის აუცილებელ ფერმენტებში.

და ეს არ არის უჯრედის ყველა არაორგანული ნივთიერება. ძალიან მნიშვნელოვანია თითოეული ნივთიერების კონცენტრაციის სწორ დონეზე შენარჩუნება. ყოველივე ამის შემდეგ, მათმა ნაკლებობამ შეიძლება მნიშვნელოვნად შეაფერხოს უჯრედის ფუნქციონირება. თუმცა, ისევე როგორც მათი ჭარბი.

უჯრედის სტრუქტურა და მასში მიმდინარე ყველა პროცესი ძალიან დიდი და რთული სისტემაა. მათი რეგულირების ყველა პროცესი და მეთოდი შემუშავებულია ევოლუციის საუკუნეების მანძილზე, მათში ყველაფერი სრულყოფილად სრულდება და სათანადო პირობებში მუშაობს სტაბილურად და უშეცდომოდ.

არაორგანული ნივთიერებები, რომლებიც ქმნიან უჯრედს - ვიდეო

ბიოლოგია- მეცნიერება ცხოვრების შესახებ. ბიოლოგიის უმნიშვნელოვანესი ამოცანაა ცოცხალი ორგანიზმების მრავალფეროვნების, სტრუქტურის, სასიცოცხლო აქტივობის, ინდივიდუალური განვითარებისა და ევოლუციის შესწავლა, მათი ურთიერთობა გარემოსთან.

Ცოცხალი ორგანიზმებიაქვს მთელი რიგი თვისებები, რომლებიც განასხვავებს მათ უსულო ბუნებისგან. ინდივიდუალურად, თითოეული განსხვავება საკმაოდ პირობითია, ამიტომ ისინი მთლიანობაში უნდა განიხილებოდეს.

ნიშნები, რომლებიც განასხვავებენ ცოცხალ მატერიას არაცოცხალისაგან:

1. მემკვიდრეობითი ინფორმაციის რეპროდუცირებისა და მომდევნო თაობისთვის გადაცემის უნარი;
2. მეტაბოლიზმი და ენერგია;
3. აგზნებადობა;
4. ადაპტაცია კონკრეტულ საცხოვრებელ პირობებთან;
5. სამშენებლო მასალა - ბიოპოლიმერები (მათგან ყველაზე მნიშვნელოვანია ცილები და ნუკლეინის მჟავები);
6. სპეციალიზაცია მოლეკულებიდან ორგანოებამდე და მათი ორგანიზების მაღალი ხარისხი;
7. ზრდა;
8. დაბერება;
9. სიკვდილი.

ცოცხალი მატერიის ორგანიზების დონეები:

1. მოლეკულური,
2. ფიჭური,
3. ქსოვილი,
4. ორგანო,
5. ორგანული,
6. პოპულაცია-სახეობა,
7. ბიოგეოცენოტიკური,
8. ბიოსფერული.

ცხოვრების მრავალფეროვნება

ჩვენს პლანეტაზე პირველად გამოჩნდა ბირთვული უჯრედები. მეცნიერთა უმეტესობა აღიარებს, რომ ბირთვული ორგანიზმები გაჩნდა უძველესი არქებაქტერიების ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეებთან და ჟანგვის ბაქტერიებთან სიმბიოზის შედეგად (სიმბიოგენეზის თეორია).

ციტოლოგია

ციტოლოგია- მეცნიერება გალია. სწავლობს უჯრედული და მრავალუჯრედიანი ორგანიზმების უჯრედების სტრუქტურასა და ფუნქციებს. უჯრედი არის ყველა ცოცხალი არსების სტრუქტურის, ფუნქციონირების, ზრდისა და განვითარების ელემენტარული ერთეული. მაშასადამე, ციტოლოგიისთვის დამახასიათებელი პროცესები და ნიმუშები საფუძვლად უდევს მრავალი სხვა მეცნიერების მიერ შესწავლილ პროცესებს (ანატომია, გენეტიკა, ემბრიოლოგია, ბიოქიმია და სხვ.).

უჯრედის ქიმიური ელემენტები

ქიმიური ელემენტი- გარკვეული ტიპის ატომები ბირთვის იგივე დადებითი მუხტით. უჯრედებში 80-მდე ქიმიური ელემენტია ნაპოვნი. ისინი შეიძლება დაიყოს ოთხ ჯგუფად:
ჯგუფი 1 - ნახშირბადი, წყალბადი, ჟანგბადი, აზოტი (უჯრედის შიგთავსის 98%).
ჯგუფი 2 - კალიუმი, ნატრიუმი, კალციუმი, მაგნიუმი, გოგირდი, ფოსფორი, ქლორი, რკინა (1.9%),
ჯგუფი 3 - თუთია, სპილენძი, ფტორი, იოდი, კობალტი, მოლიბდენი და ა.შ. (0,01%-ზე ნაკლები),
ჯგუფი 4 - ოქრო, ურანი, რადიუმი და სხვა (0,00001%-ზე ნაკლები).

სახელმძღვანელოების უმეტესობაში პირველი და მეორე ჯგუფის ელემენტები ე.წ მაკროელემენტები, მესამე ჯგუფის ელემენტებია კვალი ელემენტები, მეოთხე ჯგუფის ელემენტებია ულტრამიკროელემენტები. მაკრო და მიკროელემენტებისთვის დაზუსტებულია პროცესები და ფუნქციები, რომლებშიც ისინი მონაწილეობენ. ულტრამიკროელემენტების უმეტესობისთვის ბიოლოგიური როლი არ არის გამოვლენილი.

ქიმიური ელემენტი	ქიმიური ელემენტის შემცველი ნივთიერებები	პროცესები, რომლებშიც მონაწილეობს ქიმიური ელემენტი
ნახშირბადი, წყალბადი, ჟანგბადი, აზოტი	ცილები, ნუკლეინის მჟავები, ლიპიდები, ნახშირწყლები და სხვა ორგანული ნივთიერებები	ორგანული ნივთიერებების სინთეზი და ამ ორგანული ნივთიერებების მიერ განხორციელებული ფუნქციების მთელი კომპლექსი
კალიუმი, ნატრიუმი	Na+ და K+	მემბრანების ფუნქციის უზრუნველყოფა, კერძოდ, უჯრედის მემბრანის ელექტრული პოტენციალის შენარჩუნება, Na +/Ka + ტუმბოს მუშაობა, ნერვული იმპულსების გამტარობა, ანიონური, კატიონური და ოსმოსური ნაშთები.
კალციუმი	Ca +2	მონაწილეობა სისხლის შედედების პროცესში
	კალციუმის ფოსფატი, კალციუმის კარბონატი	ძვლის ქსოვილი, კბილის მინანქარი, მოლუსკის ჭურვი
	კალციუმის პექტიტი	მედიანური ლამინისა და უჯრედის კედლის ფორმირება მცენარეებში
მაგნიუმი	ქლოროფილი	ფოტოსინთეზი
გოგირდის	ციყვები	ცილის სივრცითი სტრუქტურის ფორმირება დისულფიდური ხიდების წარმოქმნის გამო
ფოსფორი	ნუკლეინის მჟავები, ATP	ნუკლეინის მჟავების სინთეზი
ქლორი	Cl-	უჯრედის მემბრანის ელექტრული პოტენციალის შენარჩუნება, Na + /Ka + ტუმბოს მუშაობა, ნერვული იმპულსების გამტარობა, ანიონური, კატიონური და ოსმოსური ნაშთები.
	HCl	კუჭში საჭმლის მომნელებელი ფერმენტების გააქტიურება
რკინა	ჰემოგლობინი	ჟანგბადის ტრანსპორტი
	ციტოქრომები	ელექტრონის გადაცემა ფოტოსინთეზისა და სუნთქვის დროს
მანგანუმი	დეკარბოქსილაზები, დეჰიდროგენაზები	ცხიმოვანი მჟავების დაჟანგვა, მონაწილეობა სუნთქვის და ფოტოსინთეზის პროცესებში
სპილენძი	ჰემოციანინი	ზოგიერთ უხერხემლოში ჟანგბადის ტრანსპორტირება
	ტიროზინაზა	მელანინის წარმოქმნა
კობალტი	ვიტამინი B 12	RBC ფორმირება
თუთია	ალკოჰოლის დეჰიდროგენაზა	ანაერობული სუნთქვა მცენარეებში
	ნახშირბადის ანჰიდრაზა	CO 2 ტრანსპორტი ხერხემლიანებში
ფტორი	კალციუმის ფტორიდი	ძვლის ქსოვილი, კბილის მინანქარი
იოდი	თიროქსინი	ბაზალური მეტაბოლიზმის რეგულირება
მოლიბდენი	ნიტროგენაზა	აზოტის ფიქსაცია

ცოცხალ ორგანიზმებში წარმოიქმნება ქიმიური ელემენტების ატომები არაორგანული(წყალი, მარილი) და ორგანული ნაერთები(ცილები, ნუკლეინის მჟავები, ლიპიდები, ნახშირწყლები). ატომურ დონეზე არ არსებობს განსხვავება ცოცხალ და არაცოცხალ მატერიას შორის, განსხვავებები გამოჩნდება ცოცხალი მატერიის ორგანიზების შემდეგ, უფრო მაღალ დონეზე.

წყალი

წყალიარის ყველაზე გავრცელებული არაორგანული ნაერთი. წყლის შემცველობა მერყეობს 10%-დან (კბილის მინანქარი) უჯრედის მასის 90%-მდე (განვითარების ემბრიონი). წყლის გარეშე სიცოცხლე შეუძლებელია, წყლის ბიოლოგიური მნიშვნელობა განისაზღვრება მისი ქიმიური და ფიზიკური თვისებებით.

წყლის მოლეკულას აქვს კუთხოვანი ფორმა: წყალბადის ატომები ჟანგბადთან მიმართებაში ქმნიან 104,5° კუთხეს. მოლეკულის ნაწილი, სადაც წყალბადია, დადებითად არის დამუხტული, ნაწილი, სადაც ჟანგბადია, უარყოფითად დამუხტულია, ამასთან დაკავშირებით წყლის მოლეკულა დიპოლურია. წყალბადის ბმები იქმნება წყლის დიპოლებს შორის. წყლის ფიზიკური თვისებები:გამჭვირვალე, მაქსიმალური სიმკვრივე - 4 °C-ზე, მაღალი სითბოს ტევადობა, პრაქტიკულად არ იკუმშება; სუფთა წყალი სითბოს და ელექტროენერგიის ცუდი გამტარია, იყინება 0 °C-ზე, დუღს 100 °C-ზე და ა.შ. წყლის ქიმიური თვისებები:კარგი გამხსნელი, ქმნის ჰიდრატებს, შედის ჰიდროლიზურ დაშლის რეაქციებში, ურთიერთქმედებს ბევრ ოქსიდთან და ა.შ. წყალში დაშლის უნართან დაკავშირებით არსებობს: ჰიდროფილური ნივთიერებები- ძალიან ხსნადი ჰიდროფობიური ნივთიერებები- პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში.

წყლის ბიოლოგიური ღირებულება:

1. არის შიდა და უჯრედშორისი გარემოს საფუძველი,
2. უზრუნველყოფს სივრცითი სტრუქტურის შენარჩუნებას,
3. უზრუნველყოფს ნივთიერებების ტრანსპორტირებას,
4. ატენიანებს პოლარულ მოლეკულებს,
5. ემსახურება როგორც გამხსნელს და დიფუზიურ საშუალებას,
6. მონაწილეობს ფოტოსინთეზისა და ჰიდროლიზის რეაქციებში,
7. ხელს უწყობს სხეულის გაგრილებას
8. არის მრავალი ორგანიზმის ჰაბიტატი,
9. ხელს უწყობს თესლის, ხილის, ლარვის სტადიების მიგრაციას და განაწილებას,
10. არის გარემო, რომელშიც ხდება განაყოფიერება,
11. მცენარეებში უზრუნველყოფს ტრანსპირაციას და თესლის გაღივებას,
12. ხელს უწყობს სითბოს ერთგვაროვან განაწილებას ორგანიზმში და მრავალი სხვა. სხვები

უჯრედის სხვა არაორგანული ნაერთები

სხვა არაორგანული ნაერთები ძირითადად წარმოდგენილია მარილებით, რომლებიც შეიძლება შეიცავდეს ან გახსნილ (დაშლილი კატიონებად და ანიონებად) ან მყარი სახით. კათიონები K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ (იხ. ცხრილი ზემოთ) და ანიონები HPO 4 2– , Cl – , HCO 3 – მნიშვნელოვანია უჯრედის სიცოცხლისთვის, რაც უზრუნველყოფს უჯრედის ბუფერულ თვისებებს. უჯრედი. ბუფერიზაცია- pH გარკვეულ დონეზე შენარჩუნების უნარი (pH არის წყალბადის იონების კონცენტრაციის ორმხრივი ათობითი ლოგარითმი). pH 7.0 შეესაბამება ნეიტრალურ ხსნარს, 7.0 ქვემოთ მჟავე ხსნარს და 7.0 ზემოთ ტუტე ხსნარს. უჯრედებსა და ქსოვილებს ახასიათებს ოდნავ ტუტე გარემო. ფოსფატის (1) და ბიკარბონატის (2) ბუფერული სისტემები პასუხისმგებელნი არიან ამ ოდნავ ტუტე რეაქციის შენარჩუნებაზე.