Az élő sejt, mint minden életfolyamat hordozója, különféle kémiai vegyületekből áll, amelyek alapja az élettelen természetben jelen lévő kémiai elemek. Tehát az egyetlen sejt és a homokszem kémiai összetételének minőségi különbsége nem egyedülálló "élő" atomok jelenlétében rejlik, hanem az egyedi tulajdonságokon alapuló kémiai vegyületek összetettségében. szén, amelyek lehetővé teszik hosszú és kellően stabil láncok kialakítását önmagukkal. Így a szén a szerves anyagok nélkülözhetetlen eleme, beleértve a fehérjéket, szénhidrátokat, lipideket és nukleinsavakat. A szerves kémia a szénvegyületek kémiai tulajdonságainak tanulmányozásával foglalkozik. Az élő szervezetek kémiai folyamatait biokémia tanulmányozza.

sejt

Szén az ún alap, vagy elsődleges biogén elemek (biogén = élő anyagot képez) más kémiai elemekkel együtt, amelyek az említett szerves anyagokat tartalmazzák. Ezeket a biogén elemeket ún makroelemek:

  • szén (C) - minden szerves anyag + CO2
  • hidrogén (H) - a sejtvíz és a sejt szerves alacsony molekulájú és makromolekuláris komponensei
  • oxigén (O) - a sejtvíz és a szerves anyagok alkotóeleme, az O2 elektron akceptor aerob légzésben
  • nitrogén (N) - aminosavak, peptidek és fehérjék, nukleotidok, nukleinsavak, kofaktorok és néhány másodlagos metabolit komponense
  • foszfor (P) - polinukleotidláncok, membránfoszfolipidek, ATP, koenzimek, köztes szénhidrát-metabolitok foszfátváza
  • kén (S) - sok fehérje, metionin és cisztein aminosavak egy része, néhány kofaktor (acetilkoenzim A)

Ez a hat alapvető biogén elem számos más kémiai elemet tartalmaz, amelyek nélkül nem tudjuk elképzelni az életet, és amelyek jelenléte feltétlenül szükséges a sejt túléléséhez. Az előfordulás szempontjából még mindig makroelemek, de közvetlenül nem képezik a fő szerves anyagok részét, ezért néha másodlagosnak, ill. másodlagos biogén elemek. A fenti makroelemeken kívül ezek a következők:

  • kálium (K) - a sejt alapvető szervetlen kationja, egyes enzimek aktivátora, ozmotikus szabályozás, izomaktivitás
  • kalcium (Ca) - a víz ürítésének szabályozása, proteáz-komponens, sejtek közötti kommunikáció, izomaktivitás, a támogató rendszer alapja
  • magnézium (Mg) - a nukleinsav-anyagcsere fontos alkotóeleme, a klorofill alkotóeleme
  • nátrium (Na) - vízvisszatartás a sejtben, az ozmotikus nyomás szabályozása, az idegizgalom továbbítása (a legtöbb mikroorganizmus számára nem elengedhetetlen)
  • klór (Cl) - a sejt környezet pH-jának szabályozása

A makroelemek mellett az élő anyag sokféleséget tartalmaz nyomelemek, vagy mikroelemek (bor - B, cink- - Zn, kobalt - Mit, mangán - Mn, Vas - Fe, réz - Cu, molibdén - Mo és mások), amelyek hiánya a fiziológiai folyamatok megzavarását (lelassulását vagy teljes megszűnését) eredményezi, és a növények és állatok különféle betegségeit okozza.

Szervetlen anyagok a biogén elemek egyszerűbb vegyületei (átvitt értelemben maguk a kémiai elemek is), amelyekben a szén általában nem jelenik meg. Megköthetők a sejtben sók formájában (kloridok, fluoridok, karbonátok, foszfátok stb.), Enzimek részeként (vas a hemoglobinban) vagy szabad ionokként (Na +, Ca 2+).

Az anyagok ábrázolása sok kritériumtól függ, például kortól, sejttípustól, külső környezettől, specifikus organizmusfajtától.

Bármely sejt legfontosabb szervetlen vegyülete a Víz, ami 60-90% (

65%) sejttömeg. Szerepe számos folyamatban pótolhatatlan:

  • oldószer szervetlen és bizonyos szerves anyagokhoz
  • megteremti a környezetet a kémiai reakciók lefolyásához
  • oldott anyagokat oszt el sejtekben, szövetekben és szövetekben
  • fizikai folyamatok (diffúzió, ozmózis)
  • hőszabályozó funkció
  • a víz fotolízise a növények fotoszintetikus folyamatának részeként

Fehérje link

A fehérjék (fehérjék, gr. Protos = első, elsődleges) lineárisan elrendezett biomakromolekulák aminosavak, amelyet létrehoznak polipeptidlánc. A polipeptidláncban az aminosavak kapcsolódnak peptidkötés. 20 szabványos (ún. proteinogén) aminosavak, amelyeknek a polipeptidláncba történő beillesztése a genetikai információkba "be van írva". Az aminosavak kölcsönhatása egy speciális funkciójú fehérje bonyolult, de szigorúan meghatározott háromdimenziós szerkezetét hozza létre. Ha az átlagos fehérje 50 aminosavból áll, ezek kombinációja 20 50 = 1,13,10 65 lehetséges kombinációt eredményezhet, ami e struktúrák rendkívül nagy funkcionális változékonyságát képviseli.

A fehérjék funkciója egy sejtben több kategóriába sorolható:

  • mechanikus fehérjék - mikrofilamentumok
  • transzportfehérjék - a transzporterek funkciója a biomembránokban
  • strukturális fehérjék - funkcióépítés
  • metabolikus fehérjék - enzimek
  • információs fehérjék - a sejtes folyamatok szabályozása

A fehérjék elengedhetetlenek az élethez, és nem helyettesíthetők más anyagokkal. A növényi sejtek kevesebb fehérjét, de több poliszacharidot tartalmaznak. Fehérjéket készítenek egyszerű szervetlen anyagokból. Az állati sejtekben a fehérje a szerves anyag 80% -át teszi ki. Az állati test fehérjéket kap az étrendjében, lebontja őket egyedi aminosavakká, és ezekből építi fel specifikus fehérjéit.

Lipidek link

A lipidek (gr. Lipos = zsír) közül ezek a legfontosabbak zsírok, mik ők magasabb zsírsavak észterei és glicerin. A zsírtartalom és -típus a típustól, a táplálkozástól, az élettani állapottól, az életkortól függ. A zsíroknak számos fontos funkciója van a sejtben:

  • energiaforrás (1g = 38 kJ)
  • épületfunkció - biomembránok foszfolipid rétege
  • anyagcsere funkció
  • szigetelő, ill. hőszabályozó funkció
  • tárolási funkció (zsírszövet állatoknál, endospermium növényekben)
  • védő funkció - fontos szervek körül (viaszok a növényekben)
  • oldószer az A, D, E, K vitaminokhoz (zsírban oldódó vitaminok)

A tipikus membrán lipidek glicerinből, poláros csoportból (oligoszacharid maradvány) és egy magasabb poláros zsírsavból állnak. Ezért az egész glicerin-foszfolipid molekula poláris jelleget mutat, amely meghatározza annak orientációját a vizes környezetben. Egy ilyen struktúrának nagy jelentősége van az alkotásban biomembrán.

Szénhidrát link

A szénhidrátok (lat. Saccharum = cukor) minden élő szervezet nélkülözhetetlen alkotóeleme és egyúttal a biológiailag aktív molekulák legkiterjedtebb osztálya. A zöld növényekben található szervetlen (szervetlen) anyagokból származnak a fotoszintézis során, amelynek során a napenergia átalakul a szénhidrátmolekula atomjainak kémiai kötéseinek energiájává. Az állatok táplálékukban felszívják a szénhidrátokat, és a biológiai oxidáción alapuló légzéssel ez az energia felszabadul más anyagcsere folyamatokhoz.

A fotoszintézissel képződő monoszacharidok a legegyszerűbb cukrok és egyben a legkomponensebb összetett szénhidrátok, amelyekben az egyes monoszacharidok összekapcsolódnak egymással. glikozidos kötés.

A szénhidrátokat a monoszacharid egységek száma szerint osztják fel a következőkre:

  • monoszacharidok
  • diszacharidok - 2 egység
  • oligoszacharidok - több egység, a glikoproteinek és a glikolipidek komponensei
  • poliszacharidok - nagyszámú egység; nagysága miatt több százezer dalton és még több a fehérjékkel és nukleinsavakkal együtt tartozik a biomakromolekulákhoz

monoszacharidokdiszacharidokpoliszacharidok
glükóz (szőlőcukor)
fruktóz (gyümölcscukor)
galaktóz (agycukor)
dezoxiribóz (DNS-komponens)
ribóz (RNS komponens)		szacharóz (répacukor)
maltóz (maláta cukor)
laktóz (tejcukor)		keményítő (tárolási funkció növényekben)
cellulóz (növényi sejtfal)
kitin (a gombák sejtfala)

Nukleinsavkötés

A nukleinsavak olyan makromolekuláris vegyületek, amelyek megtalálhatók a sejtmagban és néhány organellumban (mitokondrium, kloroplaszt). Alapvető építőköveik olyan nukleotidok, amelyek keresztül lineáris polinukleotidláncba kapcsolódnak foszfodiészter kötés. Minden nukleotid 3 komponensből áll:

  1. nitrogén bázis - adenin (A jelölés), guanin (G), citozin (C), kakukkfű (T), uracil (U)
  2. 5 szénatomos cukor - ribóz (RNS) vagy dezoxiribóz (DNS)
  3. a sav többi része. trihidrogénfoszfor (H3PO4) - alkotja a polinukleotidlánc külső gerincét

A legtöbb élő szervezetben a DNS két spirálisan csavart polinukleotidszálból áll, amelyek egymással szemben fekszenek. Az alap párosítási szabály szerint A szemben áll T-vel, C pedig G-vel szemben. A párosítást hidrogénhidak biztosítják.

A nukleinsavak genetikai információkat tárolnak, amelyek meghatározzák (i.) Mikor, (ii.) Milyen körülmények között, és (iii.) Mely sejteket és fehérjéket, valamint a hozzájuk kapcsolódó anyagcsere útvonal termékeket tartalmazzák. A sejtek túlnyomó többsége számára (néhány rendkívül speciális típus kivételével - emlős vörösvérsejtek, erek és növényi erek) az ép genetikai információ létfontosságú. A nukleinsavak képviselik az élő szervezetek öröklődésének és változékonyságának anyagi alapját.