Ang kemikal na komposisyon ng cell

Mga elemento ng kemikal ng cell.

Ang lahat ng mga cell, anuman ang antas ng organisasyon, ay magkatulad sa komposisyon ng kemikal. Ang cell ay naglalaman ng ilang libong mga sangkap na kasangkot sa iba't ibang mga kemikal na reaksyon. Sa mga buhay na organismo, mga 80 elemento ng kemikal ng periodic system ng D.I. Mendeleev ang natagpuan. Para sa 24 na elemento, ang mga pag-andar na ginagawa nila sa katawan ay kilala, ito ay biogenic mga elemento. Ayon sa dami ng nilalaman sa nabubuhay na bagay, ang mga elemento ay nahahati sa tatlong kategorya:

Macronutrients:

O, C, H, N- tungkol sa 98% ng masa ng nabubuhay na bagay, mga elemento ng 1st group;

K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, F e - mga elemento ng ika-2 pangkat. (1.9% ng masa ng buhay na bagay).

mga elemento ng bakas (Zn, Mn, Cu, Co, Mo at marami pang iba), ang bahagi nito ay mula 0.001% hanggang 0.000001. Ang mga elemento ng bakas ay bahagi ng mga biologically active substance - mga enzyme, bitamina at hormone.

Mga ultramicroelement (Au, U, Ra, atbp.), ang konsentrasyon nito ay hindi hihigit sa 0.000001%. Ang papel ng karamihan sa mga elemento ng pangkat na ito ay hindi pa naipapaliwanag.

Ang mga macro- at microelement ay naroroon sa buhay na bagay sa anyo ng iba't-ibang mga kemikal na compound, na nahahati sa inorganic at organic substance .

Mga inorganikong compound ng cell.

Kabilang sa mga di-organikong sangkap ang: tubig, bumubuo ng halos 70-80% ng timbang ng katawan; mineral - 1-1,5%.

Tubig. Ang pinakakaraniwang inorganic na tambalan sa mga buhay na organismo. Ang nilalaman nito ay malawak na nag-iiba: sa mga selula ng enamel ng ngipin, ang tubig ay halos 10% sa timbang, at sa mga selula ng pagbuo ng embryo - higit sa 90%.

Imposible ang buhay kung walang tubig. Ito ay hindi lamang isang mahalagang bahagi ng mga buhay na selula, kundi pati na rin ang tirahan ng mga organismo. Ang biological na kahalagahan ng tubig ay batay sa mga kemikal at pisikal na katangian nito.

Ang kemikal at pisikal na mga katangian ng tubig ay ipinaliwanag, una sa lahat, sa pamamagitan ng maliit na sukat ng mga molekula ng tubig, ang kanilang polarity at ang kakayahang pagsamahin sa bawat isa sa pamamagitan ng mga bono ng hydrogen. Sa isang molekula ng tubig, ang isang oxygen atom ay covalently bonded sa dalawang hydrogen atoms. Ang molekula ay polar: ang isang atom ng oxygen ay nagdadala ng isang maliit na negatibong singil, at ang dalawang mga atom ng hydrogen ay nagdadala ng isang maliit na positibong singil. Ginagawa nitong dipole ang molekula ng tubig. Samakatuwid, kapag ang mga molekula ng tubig ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, ang mga bono ng hydrogen ay itinatag sa pagitan nila. Ang mga ito ay 15-20 beses na mas mahina kaysa sa covalent, ngunit dahil ang bawat molekula ng tubig ay may kakayahang bumuo ng 4 na mga bono ng hydrogen, malaki ang epekto nito sa mga pisikal na katangian ng tubig. Ang malaking kapasidad ng init, init ng pagsasanib at init ng singaw ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang karamihan sa init na hinihigop ng tubig ay ginugugol sa pagsira ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga molekula nito. Ang tubig ay may mataas na thermal conductivity. Ang tubig ay halos hindi nag-compress, ito ay transparent sa nakikitang bahagi ng spectrum. Sa wakas, ang tubig ay isang sangkap na ang density sa likidong estado ay mas malaki kaysa sa solidong estado, sa 4 ° C ito ay may pinakamataas na density, ang yelo ay may mas mababang density, ito ay tumataas sa ibabaw at pinoprotektahan ang reservoir mula sa pagyeyelo.

Ang pisikal at kemikal na mga katangian nito ay ginagawa itong isang natatanging likido at tinutukoy ang biological na kahalagahan nito. Ang tubig ay isang magandang solvent para sa ionic (polar) gayundin sa ilang non-ionic compound na naglalaman ng mga charged (polar) na grupo sa kanilang mga molekula. Anumang polar compound sa tubig hydrated(napapalibutan ng mga molekula ng tubig), habang ang mga molekula ng tubig ay nakikilahok sa pagbuo ng istruktura ng mga molekula ng mga organikong sangkap. Kung ang enerhiya ng pagkahumaling ng mga molekula ng tubig sa mga molekula ng isang sangkap ay mas malaki kaysa sa enerhiya ng pagkahumaling sa pagitan ng mga molekula ng isang sangkap, kung gayon ang sangkap ay natutunaw. Kaugnay ng tubig, mayroong: hydrophilic substance - mga sangkap na lubos na natutunaw sa tubig; mga sangkap na hydrophobic Mga sangkap na halos hindi matutunaw sa tubig. Karamihan sa mga biochemical reaksyon ay maaari lamang maganap sa isang may tubig na solusyon; maraming mga sangkap ang pumapasok sa cell at pinalabas mula dito sa isang may tubig na solusyon. Ang malaking kapasidad ng init at thermal conductivity ng tubig ay nakakatulong sa pare-parehong pamamahagi ng init sa cell.

Dahil sa malaking pagkawala ng init sa panahon ng pagsingaw ng tubig, ang katawan ay pinalamig. Salamat sa mga puwersa ng pagdirikit at pagkakaisa, ang tubig ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng mga capillary (isa sa mga kadahilanan na nagsisiguro sa paggalaw ng tubig sa mga sisidlan ng mga halaman). Ang tubig ay direktang kalahok sa maraming reaksiyong kemikal (hydrolytic breakdown ng mga protina, carbohydrates, taba, atbp.). Tinutukoy ang estado ng stress ng mga pader ng cell (turgor), at gumaganap din ng isang sumusuportang function (hydrostatic skeleton, halimbawa, sa mga roundworm).

Mga mineral ng cell. Ang mga ito ay pangunahing kinakatawan ng mga asing-gamot na naghihiwalay sa mga anion at kasyon. Para sa mga proseso ng buhay ng cell, ang pinakamahalagang cation ay K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+, anion HPO 4 2-, Cl -, HCO 3 -. Ang mga konsentrasyon ng mga ion sa cell at ang kapaligiran nito ay iba. Halimbawa, sa panlabas na kapaligiran (plasma ng dugo, tubig sa dagat) ang K + ay palaging mas mababa, at ang Na + ay palaging higit kaysa sa cell. Mayroong ilang mga mekanismo na nagpapahintulot sa cell na mapanatili ang isang tiyak na ratio ng mga ion sa protoplast at sa kapaligiran.

Ang iba't ibang mga ion ay nakikilahok sa maraming proseso ng buhay ng cell: mga cation K + , Na + , Cl - nagbibigay ng excitability ng mga buhay na organismo; cations Mg 2+ , Mn 2+ , Zn 2+ , Ca 2+ at iba pa ay kinakailangan para sa normal na paggana ng maraming enzymes; ang pagbuo ng carbohydrates sa panahon ng photosynthesis ay imposible nang walang Mg 2+ (isang mahalagang bahagi ng chlorophyll); ang mga katangian ng buffer ng cell (pagpapanatili ng bahagyang alkaline na reaksyon ng mga nilalaman ng cell) ay sinusuportahan ng mga anion ng mahina acids (HCO 3 -, HPO 4 -) at mahina acids (H 2 CO 3);

Phosphate buffer system:

Mababang pH Mataas na pH

HPO 4 2- + H + ←―――――――→H 2 PO 4 -

Hydrophosphate - ion Dihydrogen phosphate - ion

Bicarbonate Buffer System:

Mababang pH Mataas na pH

HCO 3 - + H + ←―――――――→ H 2 CO 3

Bicarbonate - ion Carbonic acid

Ang ilang mga inorganic na sangkap ay nakapaloob sa cell hindi lamang sa isang dissolved state, kundi pati na rin sa isang solid state. Halimbawa, ang Ca at P ay matatagpuan sa tissue ng buto, sa mga shell ng mollusk sa anyo ng double carbonic at phosphate salts.

Ang mga kemikal na elemento na bumubuo sa selula.

Kasama sa komposisyon ng isang buhay na selula ang humigit-kumulang 60 elemento ng kemikal ng periodic system ng D. at Mendeleev. Bukod dito, marami sa kanila ang may pinakamaliit na serial number. At mas mababa ang serial number ng isang kemikal na elemento, mas madalas itong matatagpuan sa wildlife.

Ang lahat ng elemento ng kemikal na bumubuo sa selula ay maaaring hatiin sa
3 pangkat ayon sa pangyayari:

1) macroelements: carbon, hydrogen, oxygen at nitrogen. Ang kanilang bilang sa cell ay ang pinakamalaking, ay tungkol sa 98%. Ang mga elementong ito ay bahagi ng protina.

2) oligoelements o karaniwang pangyayari. Mayroong 8 sa kanila: 5 sa kanila ay mga metal (sodium, potassium, calcium, magnesium at iron) at 3 ay hindi metal (sulphur, phosphorus at chlorine). Ang bahagi ng mga oligoelement sa cell ay nagkakahalaga ng 1.9%.

3) mga elemento ng bakas. Napakakaunti sa kanila sa cell, mga 0.1% para sa higit sa 40 elemento. Ang mga ito ay yodo, sink, tanso, fluorine, atbp. Ang kakulangan o kawalan ng mga microelement ay maaaring magdulot ng malubhang sakit. Halimbawa, ang kakulangan ng yodo ay nagdudulot ng dysfunction ng thyroid gland, na nagreresulta sa pagbuo ng isang goiter.

Ayon sa komposisyon ng kemikal, ang mga sangkap na pumapasok sa cell ay nahahati sa 2 grupo:

- Inorganic (matatagpuan din sa walang buhay na kalikasan)

– Organic (katangian lamang para sa mga buhay na organismo)

Tubig . Ang dami ng tubig sa cell ay maximum at 70-80%.

Ang papel ng tubig sa cell ay napakalaki:

1) Ang tubig ay isang unibersal na solvent. Ang iba't ibang mga organiko at hindi organikong sangkap ay natutunaw dito. Depende sa kung paano natutunaw ang iba't ibang mga sangkap sa tubig, mayroong 2 pangkat ng mga sangkap:

– hydrophilic(mula sa Greek hydor - tubig, phileo - pag-ibig) - ito ay mga sangkap na lubos na natutunaw sa tubig. Kabilang dito ang maraming mga asin, acid, protina, carbohydrates, atbp.

– hydrophobic(mula sa Griyegong hydor - tubig, phobos - takot) - ito ay hindi matutunaw o mahinang natutunaw na mga sangkap sa tubig. Kabilang dito ang mga taba at mga sangkap na tulad ng taba.

2) Karamihan sa mga prosesong kemikal sa cell ay nagpapatuloy lamang sa mga may tubig na solusyon. Ang tubig ay direktang kasangkot sa maraming mga kemikal na intracellular na reaksyon (hydrolysis, i.e. ang pagkasira ng mga protina, taba at iba pang mga sangkap).

3) Ang volume at elasticity ng cell ay nakasalalay sa dami ng tubig sa loob nito.

4) Ang tubig ay may mataas na kapasidad ng init, nagbibigay ito ng thermoregulation ng cell.

Ang mga molekula ng tubig ay polar at nagagawang bumuo ng mga complex ng ilang mga molekula dahil sa paglitaw ng mga bono ng hydrogen. Kapag tumaas ang temperatura ng kapaligiran, ang bahagi ng init ay ginugugol sa pagsira ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga molekula ng tubig, habang ang temperatura ng panloob na kapaligiran ay nananatiling halos hindi nagbabago. Kapag pinalamig, muling lilitaw ang mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga molekula ng tubig, at inilalabas ang init.

Bilang karagdagan sa tubig, ang selula ay naglalaman ng mga mahinang acid, base, at maraming asin.

asin sa cell ay nasa isang dissociated state. K +, Na + Ca 2+ Mg 2+ at HPO 2-, H 2 PO 4, HCO 3, Cl - ay mahalaga sa buhay ng cell. Sa tulong ng mga anion ng mahina na mga acid, ang reaksyon ng panloob na kapaligiran ng cell, malapit sa neutral (mahinang alkalina), ay pinananatili sa halos pare-parehong antas.

Ang konsentrasyon ng mga ions sa loob ng cell at sa intercellular fluid ay iba. Ang mga partikular na matalim na pagkakaiba ay katangian ng Na + (pangunahin na matatagpuan sa intercellular fluid) at K + (na nilalaman sa cell sa mataas na konsentrasyon), na may mahalagang papel sa paggana ng nerve at muscle fibers.

Ang nilalaman ng iba't ibang mga asing-gamot sa cell ay pinananatili sa isang tiyak na antas. Ang isang makabuluhang pagbabago sa kanilang konsentrasyon ay maaaring maging sanhi ng malubhang kaguluhan sa cell, at maging ang pagkamatay nito. Ang pagbaba sa konsentrasyon ng Ca 2+ sa dugo ng mga mammal ay nagdudulot ng mga kombulsyon at kamatayan. Para sa normal na pag-urong ng kalamnan ng puso, ang isang tiyak na ratio ng K + , Na + Ca 2+ ay kinakailangan. Kapag ang balanse ng mga ion na ito ay nagbabago, ang gawain ng kalamnan ng puso ay nasisira.

Kadalasan ang mga di-organikong sangkap sa cell ay bumubuo ng mga kumplikadong may mga protina, carbohydrates at taba.

Tubig. Sa mga di-organikong sangkap na bumubuo sa selula, ang tubig ang pinakamahalaga. Ang halaga nito ay mula 60 hanggang 95% ng kabuuang masa ng cell. Ang tubig ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa buhay ng mga selula at mga buhay na organismo sa pangkalahatan. Bilang karagdagan sa pagiging bahagi ng kanilang komposisyon, para sa maraming mga organismo ito ay isang tirahan din.

Ang papel na ginagampanan ng tubig sa isang cell ay natutukoy sa pamamagitan ng natatanging kemikal at pisikal na mga katangian nito, na pangunahing nauugnay sa maliit na sukat ng mga molekula nito, sa polarity ng mga molekula nito at sa kanilang kakayahang bumuo ng mga bono ng hydrogen sa isa't isa.

Ang tubig bilang bahagi ng mga biological system ay gumaganap ng mga sumusunod na mahahalagang tungkulin: cell chemical inorganic

Ang tubig ay isang unibersal na solvent para sa mga polar substance, tulad ng mga salts, sugars, alcohols, acids, atbp. Ang mga substance na madaling natutunaw sa tubig ay tinatawag na hydrophilic. Kapag ang isang sangkap ay napupunta sa solusyon, ang mga molekula o ion nito ay pinahihintulutang gumalaw nang mas malaya; ang reaktibiti ng sangkap ay tumataas nang naaayon. Ito ay para sa kadahilanang ito na ang karamihan sa mga kemikal na reaksyon sa cell ay nagpapatuloy sa may tubig na mga solusyon. Ang mga molekula nito ay kasangkot sa maraming mga reaksiyong kemikal, halimbawa, sa pagbuo o hydrolysis ng mga polimer. Sa proseso ng photosynthesis, ang tubig ay isang electron donor, isang pinagmumulan ng mga hydrogen ions at libreng oxygen.

Ang tubig ay hindi natutunaw o nahahalo sa mga non-polar substance, dahil hindi ito makakabuo ng hydrogen bond sa kanila. Ang mga sangkap na hindi matutunaw sa tubig ay tinatawag na hydrophobic. Ang mga hydrophobic molecule o ang kanilang mga bahagi ay tinataboy ng tubig, at sa presensya nito ay naaakit sa isa't isa. Ang ganitong mga pakikipag-ugnayan ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagtiyak ng katatagan ng mga lamad, pati na rin ang maraming mga molekula ng protina, mga nucleic acid, at isang bilang ng mga subcellular na istruktura.

Ang tubig ay may mataas na tiyak na kapasidad ng init. Ito ay nangangailangan ng maraming enerhiya upang masira ang mga bono ng hydrogen na humahawak sa mga molekula ng tubig. Tinitiyak ng ari-arian na ito ang pagpapanatili ng thermal balance ng katawan na may makabuluhang pagbabagu-bago ng temperatura sa kapaligiran. Bilang karagdagan, ang tubig ay may mataas na thermal conductivity, na nagpapahintulot sa katawan na mapanatili ang parehong temperatura sa buong dami nito.

Ang tubig ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na init ng singaw, ibig sabihin, ang kakayahan ng mga molekula na magdala ng malaking halaga ng init sa kanila habang pinapalamig ang katawan. Dahil sa pag-aari na ito ng tubig, na ipinakita sa panahon ng pagpapawis sa mga mammal, thermal shortness ng paghinga sa mga buwaya at iba pang mga hayop, transpiration sa mga halaman, ang kanilang sobrang pag-init ay pinipigilan.

Ang tubig ay may napakataas na pag-igting sa ibabaw. Ang ari-arian na ito ay napakahalaga para sa mga proseso ng adsorption, para sa paggalaw ng mga solusyon sa pamamagitan ng mga tisyu (sirkulasyon ng dugo, pataas at pababang mga alon sa mga halaman). Para sa maraming maliliit na organismo, ang pag-igting sa ibabaw ay nagbibigay-daan sa kanila na lumutang o dumausdos sa ibabaw ng tubig.

Tinitiyak ng tubig ang paggalaw ng mga sangkap sa cell at katawan, ang pagsipsip ng mga sangkap at ang paglabas ng mga produktong metabolic.

Sa mga halaman, tinutukoy ng tubig ang turgor ng mga selula, at sa ilang mga hayop ay gumaganap ito ng mga sumusuportang function, bilang isang hydrostatic skeleton (bilog at annelids, echinoderms).

Ang tubig ay isang mahalagang bahagi ng lubricating fluid (synovial - sa mga joints ng vertebrates, pleural - sa pleural cavity, pericardial - sa pericardial sac) at mucus (padali ang paggalaw ng mga sangkap sa pamamagitan ng bituka, lumikha ng isang mahalumigmig na kapaligiran sa mauhog). lamad ng respiratory tract). Ito ay bahagi ng laway, apdo, luha, tamud, atbp.

mga mineral na asing-gamot. ang mga asin sa isang may tubig na solusyon ay nabubulok sa mga cation at anion. Ang mga cation (K+, Na+, Ca 2+, Mg:+, NH4+) at anion (C 1, H 2P 04 -, HP 042-, HC 03 -, NO32--, SO4 2-) ay ang pinakamahalaga. ang nilalaman, ngunit din ang ratio ng mga ions sa cell.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng bilang ng mga cation at anion sa ibabaw at sa loob ng cell ay nagbibigay ng paglitaw ng isang potensyal na aksyon, na sumasailalim sa paglitaw ng nerve at muscle excitation. Ang pagkakaiba sa konsentrasyon ng mga ions sa iba't ibang panig ng lamad ay dahil sa aktibong paglipat ng mga sangkap sa pamamagitan ng lamad, pati na rin ang conversion ng enerhiya.

Ang mga phosphoric acid anion ay lumikha ng isang phosphate buffer system na nagpapanatili ng pH ng intracellular na kapaligiran ng katawan sa antas na 6.9.

Ang carbonic acid at ang mga anion nito ay bumubuo ng bicarbonate buffer system na nagpapanatili ng pH ng extracellular medium (blood plasma) sa 7.4.

Ang ilang mga ion ay kasangkot sa pag-activate ng mga enzyme, ang paglikha ng osmotic pressure sa cell, sa mga proseso ng pag-urong ng kalamnan, coagulation ng dugo, atbp.

Ang isang bilang ng mga cation at anion ay kinakailangan para sa synthesis ng mahahalagang organikong sangkap (halimbawa, phospholipids, ATP, nucleotides, hemoglobin, hemocyanin, chlorophyll, atbp.), Pati na rin ang mga amino acid, na pinagmumulan ng nitrogen at sulfur atoms.

Ang anumang cell ay naglalaman ng hindi lamang mga organikong sangkap. Binubuo ito ng 70 elemento mula sa periodic table. At 24 sa mga ito ay matatagpuan sa mga selula ng anumang uri. Ang mga di-organikong sangkap ng selula ay kinakatawan din ng tubig at mga ion.

Ang lahat ng mga elemento ay maaaring nahahati sa tatlong pangkat depende sa kanilang nilalaman:

• macroelements - N, C, H, O, Mg, Na, K, Ca, Fe, P, Cl, S;
• mga elemento ng bakas - B, Ni, Cu, Zn, Mb, Co;
• ultramicroelements - U, Ra, Hg, Au, Pb, Se.

Ayon sa isa pang paraan ng pag-uuri, ang mga organel ay kinuha nang hiwalay mula sa mga pangkat na ito - mga sangkap na kinakailangan para sa synthesis ng organikong bagay: tubig, carbon, oxygen at nitrogen.

Ang halaga ng tubig

Ang tubig ay isa sa pinakamahalagang di-organikong sangkap sa selula. Ang pangangailangan nito para sa anumang nabubuhay na nilalang ay halos hindi matataya, ngunit kakaunti ang nakakaalam tungkol sa lahat ng mga tungkulin nito sa selula. Isaalang-alang natin sa madaling sabi ang mga ito kaugnay ng mga katangian ng tubig na nagbibigay-daan dito upang matupad ang papel nito.

1. Transpiration at pawis - mataas na kapasidad ng init at magandang thermal conductivity.
2. Pagpapanatili ng hugis - halos imposible na i-compress ang tubig upang mabago nito ang dami nito.
3. Lubricating properties - lagkit.
4. Ang Osmosis ay ang kadaliang mapakilos ng mga molekula dahil sa hina ng mga bono ng hydrogen sa loob ng molekula.
5. Ang lymph, dugo, gastric juice at iba pang likido sa katawan ay maaaring gumamit ng oxygen na natunaw sa tubig - ang mga molekula ng tubig ay polar, ito ay isang mahusay na solvent.
6. Ang isang daluyan ng pagpapakalat ay pinananatili sa cytoplasm (sabay-sabay na pag-iral sa solusyon ng dalawa o higit pang mga yugto na hindi naghahalo sa isa't isa) - ang pagbuo ng mga lamad ng hydration sa paligid ng malalaking molekula, muli dahil sa polarity ng mga molekula ng tubig.

Mga macroelement, microelement at ang kanilang papel sa cell

Isaalang-alang natin ang ilan sa mga pag-andar ng mga elemento upang maunawaan kung gaano kahalaga ang mga ito para sa cell, kahit na maliit ang nilalaman nito.

Magnesium - tumutulong sa maraming enzymes na lumahok sa DNA synthesis at metabolismo ng enerhiya.

Kaltsyum - kinokontrol ang pagkamatagusin ng mga lamad ng cell.

Potassium - nakikilahok sa synthesis ng protina at glycolysis, pinapanatili ang kinakailangang bioelectric na potensyal sa lamad (tingnan kung paano gumagana ang sodium-potassium pump).

Sulfur - ay bahagi ng ilang amino acids, tumutulong sa kanila na lumikha ng disulfide bridges (para sa pagbuo ng tertiary structure ng protina), nakikilahok sa chemosynthesis at bacterial photosynthesis.

Iron - ay bahagi ng mga electron carrier enzymes sa photosynthesis system, ay ang sentro ng molekula ng hemoglobin.

Chlorine - ang mga ions nito ay tumutulong sa cell na manatiling neutral sa kuryente.

Ang bromine ay bahagi ng bitamina B1.

Copper - ay bahagi ng mga enzyme na kasangkot sa synthesis ng cytochromes.

Zinc - matatagpuan sa mga enzyme na kailangan para sa alcoholic fermentation.

At hindi ito lahat ng mga di-organikong sangkap ng selula. Napakahalaga na mapanatili ang konsentrasyon ng bawat sangkap sa tamang antas. Pagkatapos ng lahat, ang kanilang kakulangan ay maaaring makabuluhang makagambala sa paggana ng cell. Gayunpaman, pati na rin ang kanilang labis.

Ang istraktura ng cell at lahat ng mga prosesong nagaganap dito ay isang napakalaki at kumplikadong sistema. Ang lahat ng mga proseso at pamamaraan ng kanilang regulasyon ay binuo sa paglipas ng mga siglo ng ebolusyon, lahat ng bagay sa kanila ay perpekto at, sa ilalim ng tamang mga kondisyon, gumagana nang matatag at walang mga pagkakamali.

Mga di-organikong sangkap na bumubuo sa cell - video

Biology- ang agham ng buhay. Ang pinakamahalagang gawain ng biology ay ang pag-aaral ng pagkakaiba-iba, istraktura, aktibidad ng buhay, indibidwal na pag-unlad at ebolusyon ng mga buhay na organismo, ang kanilang kaugnayan sa kapaligiran.

Mga buhay na organismo may ilang mga katangian na nagpapaiba sa kanila sa walang buhay na kalikasan. Indibidwal, ang bawat isa sa mga pagkakaiba ay medyo may kondisyon, kaya dapat silang isaalang-alang sa kabuuan.

Mga palatandaan na nag-iiba ng bagay na may buhay sa hindi nabubuhay:

1. ang kakayahang magparami at maglipat ng namamana na impormasyon sa susunod na henerasyon;
2. metabolismo at enerhiya;
3. excitability;
4. pagbagay sa mga tiyak na kondisyon ng pamumuhay;
5. materyal na gusali - biopolymers (ang pinakamahalaga sa kanila ay mga protina at nucleic acid);
6. pagdadalubhasa mula sa mga molekula hanggang sa mga organo at isang mataas na antas ng kanilang organisasyon;
7. paglago;
8. pagtanda;
9. kamatayan.

Mga antas ng organisasyon ng nabubuhay na bagay:

1. molekular,
2. cellular,
3. tela,
4. organ,
5. organismo,
6. populasyon-species,
7. biogeocenotic,
8. biospheric.

Pagkakaiba-iba ng buhay

Nuclear-free na mga cell ang unang lumitaw sa ating planeta. Karamihan sa mga siyentipiko ay tinatanggap na ang mga nuclear organism ay lumitaw bilang isang resulta ng symbiosis ng sinaunang archaebacteria na may asul-berdeng algae at oxidizing bacteria (symbiogenesis theory).

Cytology

Cytology- ang agham ng kulungan. Pinag-aaralan ang istraktura at paggana ng mga selula ng unicellular at multicellular na organismo. Ang isang cell ay isang elementarya na yunit ng istraktura, paggana, paglaki at pag-unlad ng lahat ng nabubuhay na nilalang. Samakatuwid, ang mga proseso at pattern na katangian ng cytology ay sumasailalim sa mga prosesong pinag-aralan ng maraming iba pang mga agham (anatomy, genetics, embryology, biochemistry, atbp.).

Mga kemikal na elemento ng cell

Elemento ng kemikal- isang tiyak na uri ng mga atomo na may parehong positibong singil ng nucleus. Humigit-kumulang 80 elemento ng kemikal ang natagpuan sa mga selula. Maaari silang nahahati sa apat na grupo:
Pangkat 1 - carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen (98% ng mga nilalaman ng cell),
pangkat 2 - potasa, sodium, calcium, magnesium, sulfur, phosphorus, chlorine, iron (1.9%),
pangkat 3 - sink, tanso, fluorine, yodo, cobalt, molibdenum, atbp. (mas mababa sa 0.01%),
Pangkat 4 - ginto, uranium, radium, atbp. (mas mababa sa 0.00001%).

Tinatawag ang mga elemento ng una at pangalawang grupo sa karamihan ng mga manwal macronutrients, ang mga elemento ng ikatlong pangkat ay mga elemento ng bakas, ang mga elemento ng ikaapat na pangkat ay ultramicroelements. Para sa mga macro- at microelement, nilinaw ang mga proseso at function kung saan sila lumalahok. Para sa karamihan ng mga ultramicroelement, ang biological na papel ay hindi natukoy.

Elemento ng kemikal	Mga sangkap na naglalaman ng elementong kemikal	Mga proseso kung saan kasangkot ang isang kemikal na elemento
Carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen	Mga protina, nucleic acid, lipid, carbohydrates at iba pang mga organikong sangkap	Synthesis ng mga organikong sangkap at ang buong kumplikadong mga pag-andar na isinasagawa ng mga organikong sangkap na ito
Potassium, sodium	Na+ at K+	Tinitiyak ang pag-andar ng mga lamad, lalo na, ang pagpapanatili ng potensyal na elektrikal ng lamad ng cell, ang pagpapatakbo ng Na + / Ka + pump, ang pagpapadaloy ng mga nerve impulses, anionic, cationic at osmotic na balanse
Kaltsyum	Ca +2	Pakikilahok sa proseso ng pamumuo ng dugo
	calcium phosphate, calcium carbonate	Tisiyu ng buto, enamel ng ngipin, mga shell ng mollusk
	calcium pectate	Ang pagbuo ng median lamina at cell wall sa mga halaman
Magnesium	Chlorophyll	Photosynthesis
Sulfur	Mga ardilya	Ang pagbuo ng spatial na istraktura ng protina dahil sa pagbuo ng mga tulay na disulfide
Posporus	Mga nucleic acid, ATP	Synthesis ng mga nucleic acid
Chlorine	Cl-	Pagpapanatili ng electric potential ng cell membrane, ang operasyon ng Na + /Ka + -pump, ang pagpapadaloy ng nerve impulses, anionic, cationic at osmotic na balanse
	HCl	Pag-activate ng digestive enzymes sa tiyan
bakal	Hemoglobin	Transportasyon ng oxygen
	Mga cytochrome	Paglipat ng electron sa panahon ng photosynthesis at respiration
Manganese	Decarboxylase, dehydrogenases	Oxidation ng mga fatty acid, pakikilahok sa mga proseso ng paghinga at photosynthesis
tanso	Hemocyanin	Transportasyon ng oxygen sa ilang invertebrates
	Tyrosinase	pagbuo ng melanin
kobalt	Bitamina B 12	pagbuo ng RBC
Zinc	Alcohol dehydrogenase	Anaerobic respiration sa mga halaman
	carbonic anhydrase	Transportasyon ng CO 2 sa mga vertebrates
Fluorine	calcium fluoride	Tisiyu ng buto, enamel ng ngipin
yodo	thyroxine	regulasyon ng basal metabolismo
Molibdenum	Nitrogenase	Nitrogen fixation

Nabubuo ang mga atomo ng mga elemento ng kemikal sa mga buhay na organismo inorganic(tubig, asin) at mga organikong compound(mga protina, nucleic acid, lipid, carbohydrates). Sa antas ng atomic, walang mga pagkakaiba sa pagitan ng nabubuhay at di-nabubuhay na bagay, ang mga pagkakaiba ay lilitaw sa susunod, mas mataas na antas ng organisasyon ng nabubuhay na bagay.

Tubig

Tubig ay ang pinakakaraniwang inorganic na tambalan. Ang nilalaman ng tubig ay mula 10% (tooth enamel) hanggang 90% ng cell mass (developing embryo). Imposible ang buhay nang walang tubig, ang biological na kahalagahan ng tubig ay tinutukoy ng kemikal at pisikal na mga katangian nito.

Ang molekula ng tubig ay may isang angular na hugis: ang mga atomo ng hydrogen ay bumubuo ng isang anggulo na 104.5° na may paggalang sa oxygen. Ang bahagi ng molekula kung saan matatagpuan ang hydrogen ay positibong sisingilin, ang bahagi kung saan ang oxygen ay negatibong sisingilin, kaugnay nito, ang molekula ng tubig ay isang dipole. Nabubuo ang mga hydrogen bond sa pagitan ng mga dipoles ng tubig. Mga pisikal na katangian ng tubig: transparent, maximum density - sa 4 °C, mataas na kapasidad ng init, halos hindi lumiliit; Ang dalisay na tubig ay isang mahinang konduktor ng init at kuryente, nagyeyelo sa 0 °C, kumukulo sa 100 °C, atbp. Mga kemikal na katangian ng tubig: magandang solvent, bumubuo ng mga hydrates, pumapasok sa mga reaksyon ng hydrolytic decomposition, nakikipag-ugnayan sa maraming mga oxide, atbp. Kaugnay ng kakayahang matunaw sa tubig, mayroong: hydrophilic substance- lubos na natutunaw mga sangkap na hydrophobic- halos hindi matutunaw sa tubig.

Biological na halaga ng tubig:

1. ay ang batayan ng panloob at intracellular na kapaligiran,
2. tinitiyak ang pagpapanatili ng spatial na istraktura,
3. nagbibigay ng transportasyon ng mga sangkap,
4. nag-hydrates ng mga polar molecule,
5. nagsisilbing solvent at diffusion medium,
6. nakikilahok sa mga reaksyon ng photosynthesis at hydrolysis,
7. nakakatulong na palamig ang katawan
8. ay isang tirahan para sa maraming mga organismo,
9. nagtataguyod ng paglipat at pamamahagi ng mga buto, prutas, yugto ng larva,
10. ay ang kapaligiran kung saan nangyayari ang pagpapabunga,
11. sa mga halaman ay nagbibigay ng transpiration at pagtubo ng buto,
12. nag-aambag sa pare-parehong pamamahagi ng init sa katawan at marami pang iba. iba pa

Iba pang mga inorganikong compound ng cell

Ang iba pang mga inorganic na compound ay pangunahing kinakatawan ng mga asing-gamot, na maaaring nilalaman sa alinman sa dissolved form (dissociated sa mga cation at anion) o sa solid form. Ang mga cation K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ (tingnan ang talahanayan sa itaas) at ang mga anion HPO 4 2– , Cl – , HCO 3 – ay mahalaga para sa buhay ng cell, na nagbibigay ng buffer properties ng cell. buffering- ang kakayahang mapanatili ang pH sa isang tiyak na antas (pH ay ang decimal logarithm ng kapalit ng konsentrasyon ng mga hydrogen ions). Ang pH value na 7.0 ay tumutugma sa isang neutral na solusyon, mas mababa sa 7.0 sa isang acidic na solusyon, at sa itaas 7.0 sa isang alkaline na solusyon. Ang mga cell at tissue ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang bahagyang alkaline na kapaligiran. Ang mga buffer system ng Phosphate (1) at bikarbonate (2) ay responsable para sa pagpapanatili ng bahagyang alkaline na reaksyong ito.