Z anorganických látok buniek voda tvorí asi 65% jeho hmoty: v mladých rýchlo rastúcich bunkách až 95%, v starých bunkách - asi 60%. Úloha vody v bunkách je veľmi veľká, je to médium a rozpúšťadlo, zúčastňuje sa väčšiny chemických reakcií, pohybu látok, termoregulácie, tvorby bunkových štruktúr, určuje objem a elasticitu bunky. Väčšina látok vstupuje a vystupuje z tela vo vodnom roztoku.

Organická hmota- tvoria 20-30% zloženia buniek. Môžu byť jednoduché(aminokyseliny, glukóza, mastné kyseliny) a komplexné(bielkoviny, polysacharidy, nukleové kyseliny, lipidy). Najdôležitejšie sú bielkoviny, tuky, sacharidy a nukleové kyseliny.

Proteíny sú hlavné a najkomplexnejšie látky každej bunky. Veľkosť molekuly proteínu je stokrát a tisíckrát väčšia ako molekuly anorganických zlúčenín. Molekuly bielkovín sa tvoria z jednoduchých zlúčenín – aminokyselín (prírodné bielkoviny obsahujú 20 aminokyselín). Kombináciou v rôznych sekvenciách a množstvách tvoria širokú škálu (až 1000) proteínov. Ich úloha v živote bunky je obrovská: stavebný materiál tela, katalyzátory (enzýmové proteíny urýchľujú chemické reakcie), transport (krvný hemoglobín dodáva bunkám kyslík a živiny a odvádza oxid uhličitý a produkty rozpadu). Proteíny plnia ochrannú a energetickú funkciu. Sacharidy sú organické látky pozostávajúce z uhlíka, vodíka a kyslíka. Najjednoduchšie z nich sú monosacharidy – hexóza, fruktóza, glukóza (nachádza sa v ovocí, mede), galaktóza (v mlieku) a polysacharidy – pozostávajúce z niekoľkých jednoduchých sacharidov. Patria sem škrob a glykogén. Sacharidy sú hlavným zdrojom energie pre všetky formy bunkovej činnosti (pohyb, biosyntéza, sekrécia atď.) a plnia úlohu rezervných látok. Lipidy sú vo vode nerozpustné tuky a tukom podobné látky. Sú hlavnou štruktúrnou zložkou biologických membrán. Lipidy plnia energetickú funkciu a obsahujú vitamíny rozpustné v tukoch. Nukleové kyseliny - (z latinského slova "nucleus" - jadro) - sa tvoria v jadre bunky. Prichádzajú v dvoch typoch: deoxyribonukleové kyseliny (DNA) a ribonukleové kyseliny (RNA). Ich biologická úloha je veľmi veľká. Určujú syntézu bielkovín a prenos dedičnej informácie.

Organizmy sa skladajú z buniek. Bunky rôznych organizmov majú podobné chemické zloženie. Tabuľka 1 uvádza hlavné chemické prvky nachádzajúce sa v bunkách živých organizmov.

Tabuľka 1. Obsah chemických prvkov v bunke

Na základe obsahu v bunke možno rozlíšiť tri skupiny prvkov. Prvá skupina zahŕňa kyslík, uhlík, vodík a dusík. Tvoria takmer 98 % celkového zloženia bunky. Do druhej skupiny patrí draslík, sodík, vápnik, síra, fosfor, horčík, železo, chlór. Ich obsah v bunke predstavuje desatiny a stotiny percenta. Prvky týchto dvoch skupín sú klasifikované ako makronutrienty(z gréčtiny makro- veľký).

Zvyšné prvky, zastúpené v bunke v stotinách a tisícinách percenta, sú zaradené do tretej skupiny. Toto mikroelementy(z gréčtiny mikro- malý).

V bunke sa nenašli žiadne prvky jedinečné pre živú prírodu. Všetky uvedené chemické prvky sú tiež súčasťou neživej prírody. To naznačuje jednotu živej a neživej prírody.

Nedostatok akéhokoľvek prvku môže viesť k ochoreniu a dokonca k smrti tela, pretože každý prvok zohráva špecifickú úlohu. Makroelementy prvej skupiny tvoria základ biopolymérov - proteíny, sacharidy, nukleové kyseliny, ako aj lipidy, bez ktorých je život nemožný. Síra je súčasťou niektorých bielkovín, fosfor je súčasťou nukleových kyselín, železo je súčasťou hemoglobínu a horčík je súčasťou chlorofylu. Vápnik hrá dôležitú úlohu v metabolizme.

Niektoré chemické prvky obsiahnuté v bunke sú súčasťou anorganických látok – minerálnych solí a vody.

Minerálne soli sa v bunke nachádzajú spravidla vo forme katiónov (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) a aniónov (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO 3), ktorých pomer určuje kyslosť prostredia, ktorá je dôležitá pre život buniek.

(V mnohých bunkách je prostredie mierne zásadité a jeho pH sa takmer nemení, keďže sa v ňom neustále udržiava určitý pomer katiónov a aniónov.)

Z anorganických látok v živej prírode zohráva obrovskú úlohu voda.

Bez vody je život nemožný. Tvorí významnú masu väčšiny buniek. Veľa vody je obsiahnuté v bunkách mozgu a ľudských embryách: viac ako 80 % vody; v bunkách tukového tkaniva - len 40,% Do staroby sa obsah vody v bunkách znižuje. Osoba, ktorá stratila 20% vody, zomrie.

Jedinečné vlastnosti vody určujú jej úlohu v tele. Podieľa sa na termoregulácii, ktorá je spôsobená vysokou tepelnou kapacitou vody – spotrebou veľkého množstva energie pri ohreve. Čo určuje vysokú tepelnú kapacitu vody?

V molekule vody je atóm kyslíka kovalentne viazaný na dva atómy vodíka. Molekula vody je polárna, pretože atóm kyslíka má čiastočne záporný náboj a každý z dvoch atómov vodíka ho má

Čiastočne kladný náboj. Vodíková väzba sa vytvára medzi atómom kyslíka jednej molekuly vody a atómom vodíka inej molekuly. Vodíkové väzby zabezpečujú spojenie veľkého počtu molekúl vody. Pri ohrievaní vody sa značná časť energie minie na rozbitie vodíkových väzieb, čo určuje jej vysokú tepelnú kapacitu.

voda - dobré rozpúšťadlo. Vďaka svojej polarite interagujú jeho molekuly s kladne a záporne nabitými iónmi, čím podporujú rozpúšťanie látky. Vo vzťahu k vode sa všetky bunkové látky delia na hydrofilné a hydrofóbne.

Hydrofilné(z gréčtiny hydro- voda a filleo- láska) sa nazývajú látky, ktoré sa rozpúšťajú vo vode. Patria sem iónové zlúčeniny (napríklad soli) a niektoré neiónové zlúčeniny (napríklad cukry).

Hydrofóbne(z gréčtiny hydro- voda a Phobos- strach) sú látky nerozpustné vo vode. Patria sem napríklad lipidy.

Voda hrá dôležitú úlohu v chemických reakciách, ktoré prebiehajú v bunke vo vodných roztokoch. Rozpúšťa produkty metabolizmu, ktoré telo nepotrebuje, a tým podporuje ich odstraňovanie z tela. Vysoký obsah vody v bunke to dáva elasticita. Voda uľahčuje pohyb rôznych látok v bunke alebo z bunky do bunky.

Telesá živej a neživej prírody pozostávajú z rovnakých chemických prvkov. Živé organizmy obsahujú anorganické látky – vodu a minerálne soli. Životne dôležité početné funkcie vody v bunke sú určené charakteristikami jej molekúl: ich polaritou, schopnosťou vytvárať vodíkové väzby.

ANORGANICKÉ KOMPONENTY BUNKY

Asi 90 prvkov sa nachádza v bunkách živých organizmov a asi 25 z nich sa nachádza takmer vo všetkých bunkách. Chemické prvky sa podľa obsahu v bunke delia do troch veľkých skupín: makroprvky (99 %), mikroprvky (1 %), ultramikroprvky (menej ako 0,001 %).

Medzi makroprvky patrí kyslík, uhlík, vodík, fosfor, draslík, síra, chlór, vápnik, horčík, sodík, železo.
Medzi mikroelementy patrí mangán, meď, zinok, jód, fluór.
Ultramikroelementy zahŕňajú striebro, zlato, bróm a selén.

ORGANICKÉ KOMPONENTY BUNIEK

Enzýmy.

Najdôležitejšia funkcia bielkovín je katalytická. Proteínové molekuly, ktoré zvyšujú rýchlosť chemických reakcií v bunke o niekoľko rádov, sa nazývajú enzýmy. Ani jeden biochemický proces v tele neprebieha bez účasti enzýmov.

V súčasnosti bolo objavených viac ako 2000 enzýmov. Ich účinnosť je mnohonásobne vyššia ako účinnosť anorganických katalyzátorov používaných pri výrobe. 1 mg železa v enzýme kataláza teda nahradí 10 ton anorganického železa. Kataláza zvyšuje rýchlosť rozkladu peroxidu vodíka (H 2 O 2) 10 11 krát. Enzým, ktorý katalyzuje reakciu tvorby kyseliny uhličitej (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3), urýchľuje reakciu 10 7-krát.

Dôležitou vlastnosťou enzýmov je špecifickosť ich pôsobenia, každý enzým katalyzuje len jednu alebo malú skupinu podobných reakcií.

Látka, na ktorú enzým pôsobí, je tzv substrát. Štruktúry molekúl enzýmu a substrátu sa musia presne zhodovať. To vysvetľuje špecifickosť pôsobenia enzýmov. Keď sa substrát skombinuje s enzýmom, zmení sa priestorová štruktúra enzýmu.

Postupnosť interakcie medzi enzýmom a substrátom môže byť znázornená schematicky:

Substrát+Enzým - Enzým-substrátový komplex - Enzým+Produkt.

Diagram ukazuje, že substrát sa spája s enzýmom za vzniku komplexu enzým-substrát. V tomto prípade sa substrát premení na novú látku - produkt. V konečnom štádiu sa enzým uvoľní z produktu a opäť interaguje s inou molekulou substrátu.

Enzýmy fungujú len pri určitej teplote, koncentrácii látok a kyslosti prostredia. Meniace sa podmienky vedú k zmenám v terciárnej a kvartérnej štruktúre molekuly proteínu a následne k potlačeniu aktivity enzýmu. Ako sa to stane? Len určitá časť molekuly enzýmu, tzv aktívne centrum. Aktívne centrum obsahuje 3 až 12 aminokyselinových zvyškov a vzniká ako výsledok ohybu polypeptidového reťazca.

Pod vplyvom rôznych faktorov sa mení štruktúra molekuly enzýmu. V tomto prípade je narušená priestorová konfigurácia aktívneho centra a enzým stráca svoju aktivitu.

Enzýmy sú proteíny, ktoré pôsobia ako biologické katalyzátory. Vďaka enzýmom sa rýchlosť chemických reakcií v bunkách zvyšuje o niekoľko rádov. Dôležitou vlastnosťou enzýmov je ich špecifickosť pôsobenia za určitých podmienok.

Nukleové kyseliny.

Nukleové kyseliny boli objavené v druhej polovici 19. storočia. Švajčiarsky biochemik F. Miescher, ktorý z bunkových jadier izoloval látku s vysokým obsahom dusíka a fosforu a nazval ju „nukleín“ (z lat. jadro- jadro).

Nukleové kyseliny uchovávajú dedičné informácie o štruktúre a fungovaní každej bunky a všetkých živých bytostí na Zemi. Existujú dva typy nukleových kyselín – DNA (deoxyribonukleová kyselina) a RNA (ribonukleová kyselina). Nukleové kyseliny, podobne ako proteíny, majú druhovú špecifickosť, to znamená, že organizmy každého druhu majú svoj vlastný typ DNA. Ak chcete zistiť dôvody druhovej špecifickosti, zvážte štruktúru nukleových kyselín.

Molekuly nukleových kyselín sú veľmi dlhé reťazce pozostávajúce z mnohých stoviek a dokonca miliónov nukleotidov. Každá nukleová kyselina obsahuje iba štyri typy nukleotidov. Funkcie molekúl nukleových kyselín závisia od ich štruktúry, nukleotidov, ktoré obsahujú, ich počtu v reťazci a sekvencie zlúčeniny v molekule.

Každý nukleotid pozostáva z troch zložiek: dusíkatej bázy, sacharidov a kyseliny fosforečnej. Každý nukleotid DNA obsahuje jednu zo štyroch typov dusíkatých báz (adenín - A, tymín - T, guanín - G alebo cytozín - C), ako aj deoxyribózový uhlík a zvyšok kyseliny fosforečnej.

DNA nukleotidy sa teda líšia len typom dusíkatej bázy.

Molekula DNA pozostáva z obrovského množstva nukleotidov spojených do reťazca v určitej sekvencii. Každý typ molekuly DNA má svoj vlastný počet a sekvenciu nukleotidov.

Molekuly DNA sú veľmi dlhé. Napríklad na zapísanie sekvencie nukleotidov v molekulách DNA z jednej ľudskej bunky (46 chromozómov) písmenami by bola potrebná kniha s približne 820 000 stranami. Striedanie štyroch typov nukleotidov môže vytvárať nekonečné množstvo variantov molekúl DNA. Tieto štruktúrne vlastnosti molekúl DNA im umožňujú uchovávať obrovské množstvo informácií o všetkých charakteristikách organizmov.

V roku 1953 americký biológ J. Watson a anglický fyzik F. Crick vytvorili model štruktúry molekuly DNA. Vedci zistili, že každá molekula DNA pozostáva z dvoch reťazcov, vzájomne prepojených a špirálovito stočených. Vyzerá to ako dvojitá špirála. V každom reťazci sa v špecifickej sekvencii striedajú štyri typy nukleotidov.

Nukleotidové zloženie DNA sa líši medzi rôznymi typmi baktérií, húb, rastlín a zvierat. Ale vekom sa nemení a málo závisí od zmien prostredia. Nukleotidy sú párované, to znamená, že počet adenínových nukleotidov v akejkoľvek molekule DNA sa rovná počtu tymidínových nukleotidov (A-T) a počet cytozínových nukleotidov sa rovná počtu guanínových nukleotidov (C-G). Je to spôsobené tým, že vzájomné spojenie dvoch reťazcov v molekule DNA podlieha určitému pravidlu, a to: adenín jedného reťazca je vždy spojený dvoma vodíkovými väzbami iba s tymínom druhého reťazca a guanínom - tromi vodíkovými väzbami s cytozínom, to znamená, že nukleotidové reťazce jednej molekuly DNA sú komplementárne, navzájom sa dopĺňajúce.

Molekuly nukleových kyselín – DNA a RNA – sú tvorené nukleotidmi. DNA nukleotidy zahŕňajú dusíkatú bázu (A, T, G, C), sacharidovú deoxyribózu a zvyšok molekuly kyseliny fosforečnej. Molekula DNA je dvojitá špirála pozostávajúca z dvoch reťazcov spojených vodíkovými väzbami podľa princípu komplementarity. Funkciou DNA je uchovávať dedičné informácie.

Bunky všetkých organizmov obsahujú molekuly ATP – kyseliny adenozíntrifosforečnej. ATP je univerzálna bunková látka, ktorej molekula má energeticky bohaté väzby. Molekula ATP je jeden unikátny nukleotid, ktorý sa podobne ako ostatné nukleotidy skladá z troch zložiek: dusíkatej bázy – adenínu, uhľohydrátu – ribózy, no namiesto jednej obsahuje tri zvyšky molekúl kyseliny fosforečnej (obr. 12). Spoje označené na obrázku ikonou sú bohaté na energiu a sú tzv makroergický. Každá molekula ATP obsahuje dve vysokoenergetické väzby.

Pri prerušení vysokoenergetickej väzby a odstránení jednej molekuly kyseliny fosforečnej pomocou enzýmov sa uvoľní 40 kJ/mol energie a ATP sa premení na ADP - kyselinu adenozíndifosforečnú. Keď sa odstráni ďalšia molekula kyseliny fosforečnej, uvoľní sa ďalších 40 kJ/mol; Vzniká AMP – kyselina adenozínmonofosforečná. Tieto reakcie sú reverzibilné, to znamená, že AMP sa môže premeniť na ADP, ADP na ATP.

Molekuly ATP sa nielen štiepia, ale aj syntetizujú, takže ich obsah v bunke je relatívne konštantný. Význam ATP v živote bunky je obrovský. Tieto molekuly hrajú vedúcu úlohu v energetickom metabolizme potrebnom na zabezpečenie života bunky a organizmu ako celku.

Molekula RNA je zvyčajne jeden reťazec, ktorý pozostáva zo štyroch typov nukleotidov – A, U, G, C. Sú známe tri hlavné typy RNA: mRNA, rRNA, tRNA. Obsah molekúl RNA v bunke nie je konštantný, zúčastňujú sa na biosyntéze bielkovín. ATP je univerzálna energetická látka bunky, ktorá obsahuje energeticky bohaté väzby. ATP hrá ústrednú úlohu v metabolizme bunkovej energie. RNA a ATP sa nachádzajú v jadre aj v cytoplazme bunky.

Úlohy a testy na tému "Téma 4. "Chemické zloženie bunky."

• polymér, monomér;
• sacharid, monosacharid, disacharid, polysacharid;
• lipid, mastná kyselina, glycerol;
• aminokyselina, peptidová väzba, proteín;
• katalyzátor, enzým, aktívne miesto;
• nukleová kyselina, nukleotid.

Algoritmus na riešenie problémov.

Typ 1. Samokopírovanie DNA.

Jeden z reťazcov DNA má nasledujúcu nukleotidovú sekvenciu:
AGTACCGATACCGATTTACCG...
Akú nukleotidovú sekvenciu má druhý reťazec tej istej molekuly?

Na zápis nukleotidovej sekvencie druhého vlákna molekuly DNA, keď je známa sekvencia prvého vlákna, stačí nahradiť tymín adenínom, adenín tymínom, guanín cytozínom a cytozín guanínom. Po vykonaní tejto výmeny dostaneme postupnosť:
TATTGGGCTATGAGCTAAAATG...

Typ 2. Kódovanie proteínov.

Reťazec aminokyselín proteínu ribonukleázy má nasledujúci začiatok: lyzín-glutamín-treonín-alanín-alanín-alanín-lyzín...
Akou nukleotidovou sekvenciou začína gén zodpovedajúci tomuto proteínu?

Na tento účel použite tabuľku genetického kódu. Pre každú aminokyselinu nájdeme jej kódové označenie v tvare zodpovedajúcej trojice nukleotidov a zapíšeme ju. Usporiadaním týchto tripletov jeden po druhom v rovnakom poradí ako zodpovedajúce aminokyseliny získame vzorec pre štruktúru sekcie messenger RNA. Spravidla je takýchto trojčiat niekoľko, výber sa robí podľa vášho rozhodnutia (berie sa však len jedna z trojčiat). Podľa toho môže existovať niekoľko riešení.
ААААААААЦУГЦГГЦУГЦГАAG

Akou sekvenciou aminokyselín začína proteín, ak je kódovaný nasledujúcou sekvenciou nukleotidov:
ATCGCCATGGGGCCGGT...

Pomocou princípu komplementarity nájdeme štruktúru sekcie messengerovej RNA vytvorenej na danom segmente molekuly DNA:
UGGGGGUACGGGGCA...

Potom sa obrátime na tabuľku genetického kódu a pre každú trojicu nukleotidov, počnúc prvým, nájdeme a zapíšeme zodpovedajúcu aminokyselinu:
Cysteín-glycín-tyrozín-arginín-prolín-...

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Všeobecná biológia". Moskva, "Osvietenie", 2000

• Téma 4. "Chemické zloženie bunky." §2-§7 str. 7-21
• Téma 5. "Fotosyntéza." §16-17 s. 44-48
• Téma 6. "Bunečné dýchanie." §12-13 s. 34-38
• Téma 7. "Genetická informácia." §14-15 s. 39-44

Bunka

Z hľadiska koncepcie živých systémov podľa A. Lehningera.

Živá bunka je izotermický systém organických molekúl schopných samoregulácie a sebareprodukcie, získavaním energie a zdrojov z prostredia.

V bunke prebieha veľké množstvo sekvenčných reakcií, ktorých rýchlosť si bunka sama reguluje.

Bunka sa udržiava v stacionárnom dynamickom stave, ďaleko od rovnováhy s prostredím.

Bunky fungujú na princípe minimálnej spotreby komponentov a procesov.

To. Bunka je elementárny živý otvorený systém schopný samostatnej existencie, reprodukcie a vývoja. Je to základná stavebná a funkčná jednotka všetkých živých organizmov.

Chemické zloženie buniek.

Zistilo sa, že zo 110 prvkov Mendelejevovej periodickej tabuľky je 86 neustále prítomných v ľudskom tele. 25 z nich je nevyhnutných pre normálny život, 18 z nich je absolútne nevyhnutných a 7 užitočných. V súlade s percentuálnym obsahom v bunke sú chemické prvky rozdelené do troch skupín:

Makroprvky Hlavné prvky (organogény) sú vodík, uhlík, kyslík, dusík. Ich koncentrácia: 98 – 99,9 %. Sú univerzálnymi zložkami organických bunkových zlúčenín.

Mikroelementy - sodík, horčík, fosfor, síra, chlór, draslík, vápnik, železo. Ich koncentrácia je 0,1 %.

Ultramikroprvky - bór, kremík, vanád, mangán, kobalt, meď, zinok, molybdén, selén, jód, bróm, fluór. Ovplyvňujú metabolizmus. Ich absencia je príčinou chorôb (zinok – diabetes mellitus, jód – endemická struma, železo – zhubná anémia a pod.).

Moderná medicína pozná fakty o negatívnych interakciách medzi vitamínmi a minerálmi:

Zinok znižuje absorpciu medi a súťaží o absorpciu so železom a vápnikom; (a nedostatok zinku spôsobuje oslabenie imunitného systému a množstvo patologických stavov na strane žliaz s vnútornou sekréciou).

Vápnik a železo znižujú vstrebávanie mangánu;

Vitamín E sa zle kombinuje so železom a vitamín C sa zle kombinuje s vitamínmi B.

Pozitívna interakcia:

Vitamín E a selén, ako aj vápnik a vitamín K pôsobia synergicky;

Vitamín D je potrebný na vstrebávanie vápnika;

Meď podporuje vstrebávanie a zvyšuje efektivitu využitia železa v organizme.

Anorganické zložky bunky.

Voda– najdôležitejšia zložka bunky, univerzálne disperzné médium živej hmoty. Aktívne bunky suchozemských organizmov pozostávajú zo 60–95 % z vody. V pokojových bunkách a tkanivách (semená, spóry) je 10 - 20% vody. Voda v bunke je v dvoch formách – voľná a viazaná na bunkové koloidy. Voľná ​​voda je rozpúšťadlom a disperzným prostredím koloidného systému protoplazmy. Jeho 95%. Viazaná voda (4–5 %) zo všetkej vody v bunkách tvorí slabé vodíkové a hydroxylové väzby s proteínmi.

Vlastnosti vody:

Voda je prirodzeným rozpúšťadlom pre minerálne ióny a iné látky.

Voda je disperznou fázou koloidného systému protoplazmy.

Voda je médiom pre bunkové metabolické reakcie, pretože fyziologické procesy prebiehajú výlučne vo vodnom prostredí. Poskytuje reakcie hydrolýzy, hydratácie, opuchu.

Podieľa sa na mnohých enzymatických reakciách bunky a tvorí sa počas metabolizmu.

Voda je zdrojom vodíkových iónov počas fotosyntézy v rastlinách.

Biologický význam vody:

Väčšina biochemických reakcií prebieha iba vo vodnom roztoku, mnohé látky vstupujú a vystupujú z buniek v rozpustenej forme. To charakterizuje transportnú funkciu vody.

Voda poskytuje hydrolytické reakcie - rozklad bielkovín, tukov, sacharidov pod vplyvom vody.

Vďaka vysokému teplu vyparovania sa telo ochladzuje. Napríklad potenie u ľudí alebo transpirácia u rastlín.

Vysoká tepelná kapacita a tepelná vodivosť vody prispieva k rovnomernému rozloženiu tepla v článku.

V dôsledku síl adhézie (voda - pôda) a súdržnosti (voda - voda) má voda vlastnosť vzlínavosti.

Nestlačiteľnosť vody určuje namáhaný stav bunkových stien (turgor) a hydrostatickú kostru u škrkaviek.

Všetky organizmy na našej planéte pozostávajú z buniek, ktoré majú podobné chemické zloženie. V tomto článku si stručne povieme o chemickom zložení bunky, jej úlohe v živote celého organizmu a zistíme, aká veda študuje túto problematiku.

Skupiny prvkov chemického zloženia bunky

Veda, ktorá študuje zložky a štruktúru živej bunky, sa nazýva cytológia.

Všetky prvky zahrnuté v chemickej štruktúre tela možno rozdeliť do troch skupín:

• makroelementy;
• mikroelementy;
• ultramikroelementy.

Makroelementy zahŕňajú vodík, uhlík, kyslík a dusík. Tvoria takmer 98 % všetkých zložiek.

Mikroelementy sú prítomné v desatinách a stotinách percenta. A veľmi nízky obsah ultramikroelementov – stotiny a tisíciny percenta.

TOP 4 článkyktorí spolu s týmto čítajú

V preklade z gréčtiny „makro“ znamená veľký a „mikro“ znamená malý.

Vedci zistili, že neexistujú žiadne špeciálne prvky, ktoré by boli vlastné živým organizmom. Preto sa živá aj neživá príroda skladá z rovnakých prvkov. To dokazuje ich vzťah.

Napriek kvantitatívnemu obsahu chemického prvku vedie neprítomnosť alebo zníženie aspoň jedného z nich k smrti celého organizmu. Koniec koncov, každý z nich má svoj vlastný význam.

Úloha chemického zloženia bunky

Základom biopolymérov sú makroelementy, a to proteíny, sacharidy, nukleové kyseliny a lipidy.

Mikroelementy sú súčasťou životne dôležitých organických látok a podieľajú sa na metabolických procesoch. Sú základnými zložkami minerálnych solí, ktoré sú vo forme katiónov a aniónov, ich pomer určuje alkalické prostredie. Najčastejšie je mierne zásaditý, pretože pomer minerálnych solí sa nemení.

Hemoglobín obsahuje železo, chlorofyl - horčík, bielkoviny - síru, nukleové kyseliny - fosfor, metabolizmus prebieha pri dostatočnom množstve vápnika.

Ryža. 2. Bunkové zloženie

Niektoré chemické prvky sú zložkami anorganických látok, ako je voda. Hrá dôležitú úlohu v živote rastlinných aj živočíšnych buniek. Voda je dobré rozpúšťadlo, preto sa všetky látky v tele delia na:

• Hydrofilné - rozpúšťa sa vo vode;
• Hydrofóbne - nerozpúšťať vo vode.

Vďaka prítomnosti vody sa bunka stáva elastickou, podporuje pohyb organických látok v cytoplazme.

Ryža. 3. Bunkové látky.

Tabuľka „Vlastnosti chemického zloženia bunky“

Aby sme jasne pochopili, aké chemické prvky sú súčasťou bunky, zahrnuli sme ich do nasledujúcej tabuľky:

Čo sme sa naučili?

Každá bunka živej prírody má svoj vlastný súbor chemických prvkov. Predmety živej a neživej prírody majú z hľadiska zloženia podobnosti, čo dokazuje ich blízky vzťah. Každá bunka pozostáva z makroprvkov, mikroprvkov a ultramikroprvkov, z ktorých každý má svoju vlastnú úlohu. Absencia aspoň jedného z nich vedie k ochoreniu a dokonca k smrti celého organizmu.

Test na danú tému

Vyhodnotenie správy

Priemerné hodnotenie: 4.5. Celkový počet získaných hodnotení: 922.

Bunka je elementárna jednotka živej veci, ktorá má všetky vlastnosti organizmu: schopnosť reprodukovať sa, rásť, vymieňať si látky a energiu s prostredím, dráždivosť a stálosť chemického výstupu.
Makroelementy sú prvky, ktorých množstvo v bunke je do 0,001 % telesnej hmotnosti. Príkladmi sú kyslík, uhlík, dusík, fosfor, vodík, síra, železo, sodík, vápnik atď.
Mikroelementy sú prvky, ktorých množstvo v bunke sa pohybuje od 0,001 % do 0,000001 % telesnej hmotnosti. Príkladmi sú bór, meď, kobalt, zinok, jód atď.
Ultramikroelementy sú prvky, ktorých obsah v bunke nepresahuje 0,000001 % telesnej hmotnosti. Príkladmi sú zlato, ortuť, cézium, selén atď.

2. Vytvorte diagram „bunkových látok“.

3. Čo naznačuje vedecký fakt o podobnosti elementárneho chemického zloženia živej a neživej prírody?
To naznačuje spoločnú črtu živej a neživej prírody.

Anorganické látky. Úloha vody a minerálov v živote buniek.
1. Uveďte definície pojmov.
Anorganické látky sú voda, minerálne soli, kyseliny, anióny a katióny prítomné v živých aj neživých organizmoch.
Voda je jednou z najbežnejších anorganických látok v prírode, ktorej molekula pozostáva z dvoch atómov vodíka a jedného atómu kyslíka.

2. Nakreslite schému „Štruktúry vody“.

3. Aké štruktúrne vlastnosti molekúl vody jej dávajú jedinečné vlastnosti, bez ktorých nie je možný život?
Štruktúru molekuly vody tvoria dva atómy vodíka a jeden atóm kyslíka, ktoré tvoria dipól, to znamená, že voda má dve polarity „+“ a „-“, čo prispieva k jej priepustnosti cez steny membrány rozpustiť chemikálie. Okrem toho sú vodné dipóly navzájom spojené vodíkovými väzbami, čo zabezpečuje jeho schopnosť byť v rôznych stavoch agregácie, ako aj rozpúšťať alebo nerozpúšťať rôzne látky.

4. Vyplňte tabuľku „Úloha vody a minerálov v bunke“.

5. Aký význam má relatívna stálosť vnútorného prostredia bunky pri zabezpečovaní jej životne dôležitých procesov?
Stálosť vnútorného prostredia bunky sa nazýva homeostáza. Porušenie homeostázy vedie k poškodeniu bunky alebo k jej smrti, v bunke neustále prebieha metabolizmus plastov a výmena energie, sú to dve zložky metabolizmu a narušenie tohto procesu vedie k poškodeniu alebo smrti celého organizmu.

6. Na čo slúžia nárazníkové systémy živých organizmov a aký je princíp ich fungovania?
Pufrové systémy udržujú určitú hodnotu pH (ukazovateľ kyslosti) prostredia v biologických tekutinách. Princíp činnosti spočíva v tom, že pH média závisí od koncentrácie protónov v tomto médiu (H+). Tlmivý systém je schopný absorbovať alebo darovať protóny v závislosti od ich vstupu do prostredia zvonku alebo naopak odstránenia z prostredia, pričom sa pH nezmení. Prítomnosť tlmivých systémov je v živom organizme nevyhnutná, pretože v dôsledku zmien podmienok prostredia sa pH môže značne meniť a väčšina enzýmov funguje len pri určitej hodnote pH.
Príklady nárazníkových systémov:
uhličitan-hydrouhličitan (zmes Na2СО3 a NaHCO3)
fosfát (zmes K2HPO4 a KH2PO4).

Organické látky. Úloha sacharidov, lipidov a bielkovín v živote buniek.
1. Uveďte definície pojmov.
Organické látky sú látky, ktoré nevyhnutne obsahujú uhlík; sú súčasťou živých organizmov a vznikajú len za ich účasti.
Proteíny sú vysokomolekulárne organické látky pozostávajúce z alfa aminokyselín spojených do reťazca peptidovou väzbou.
Lipidy sú veľkou skupinou prírodných organických zlúčenín, vrátane tukov a tukom podobných látok. Molekuly jednoduchých lipidov pozostávajú z alkoholu a mastných kyselín, komplexných - z alkoholu, vysokomolekulárnych mastných kyselín a ďalších zložiek.
Sacharidy sú organické látky obsahujúce karbonylové a niekoľko hydroxylových skupín a inak sa nazývajú cukry.

2. Do tabuľky doplňte chýbajúce údaje „Štruktúra a funkcie organických látok bunky“.

3. Čo znamená denaturácia bielkovín?
Denaturácia bielkovín je strata prirodzenej štruktúry bielkovín.

Nukleové kyseliny, ATP a iné organické zlúčeniny bunky.
1. Uveďte definície pojmov.
Nukleové kyseliny sú biopolyméry pozostávajúce z monomérov - nukleotidov.
ATP je zlúčenina pozostávajúca z dusíkatej bázy adenínu, sacharidovej ribózy a troch zvyškov kyseliny fosforečnej.
Nukleotid je monomér nukleovej kyseliny, ktorý pozostáva z fosfátovej skupiny, päťuhlíkového cukru (pentózy) a dusíkatej bázy.
Makroergická väzba je väzba medzi zvyškami kyseliny fosforečnej v ATP.
Komplementárnosť je priestorová vzájomná zhoda nukleotidov.

2. Dokážte, že nukleové kyseliny sú biopolyméry.
Nukleové kyseliny pozostávajú z veľkého počtu opakujúcich sa nukleotidov a majú hmotnosť 10 000 až niekoľko miliónov uhlíkových jednotiek.

3. Opíšte štruktúrne znaky molekuly nukleotidu.
Nukleotid je zlúčenina troch zložiek: zvyšok kyseliny fosforečnej, päťuhlíkový cukor (ribóza) a jedna z dusíkatých zlúčenín (adenín, guanín, cytozín, tymín alebo uracil).

4. Aká je štruktúra molekuly DNA?
DNA je dvojitá špirála pozostávajúca z mnohých nukleotidov, ktoré sú postupne navzájom spojené v dôsledku kovalentných väzieb medzi deoxyribózou jedného a zvyškom kyseliny fosforečnej iného nukleotidu. Dusíkaté bázy, ktoré sa nachádzajú na jednej strane kostry jedného reťazca, sú podľa princípu komplementarity spojené H-väzbami s dusíkatými bázami druhého reťazca.

5. Aplikovaním princípu komplementarity zostrojte druhé vlákno DNA.
T-A-T-C-A-G-A-C-C-T-A-C
A-T-A-G-T-C-T-G-G-A-T-G.

6. Aké sú hlavné funkcie DNA v bunke?
DNA pomocou štyroch typov nukleotidov zaznamenáva všetky dôležité informácie v bunke o organizme, ktoré sa odovzdávajú ďalším generáciám.

7. Ako sa líši molekula RNA od molekuly DNA?
RNA je o jedno vlákno menšie ako DNA. Nukleotidy obsahujú cukor ribózu, nie deoxyribózu, ako v DNA. Dusíkatou bázou je namiesto tymínu uracil.

8. Čo majú spoločné štruktúry molekúl DNA a RNA?
RNA aj DNA sú biopolyméry tvorené nukleotidmi. Čo majú nukleotidy spoločnú v štruktúre, je prítomnosť zvyšku kyseliny fosforečnej a báz adenínu, guanínu a cytozínu.

9. Vyplňte tabuľku „Typy RNA a ich funkcie v bunke“.

10. Čo je ATP? Aká je jeho úloha v bunke?
ATP – adenozíntrifosfát, vysokoenergetická zlúčenina. Jeho funkciami sú univerzálny zásobník a nosič energie v bunke.

11. Aká je štruktúra molekuly ATP?
ATP pozostáva z troch zvyškov kyseliny fosforečnej, ribózy a adenínu.

12. Čo sú vitamíny? Na aké dve veľké skupiny sa delia?
Vitamíny sú biologicky aktívne organické zlúčeniny, ktoré hrajú dôležitú úlohu v metabolických procesoch. Delia sa na rozpustné vo vode (C, B1, B2 atď.) a rozpustné v tukoch (A, E atď.).

13. Vyplňte tabuľku „Vitamíny a ich úloha v ľudskom tele“.