Στο παρελθόν, οι επιστήμονες χώριζαν όλες τις ουσίες στη φύση σε υπό όρους άψυχες και ζωντανές, συμπεριλαμβανομένου του ζωικού και φυτικού βασιλείου μεταξύ των τελευταίων. Οι ουσίες της πρώτης ομάδας ονομάζονται ορυκτά. Και αυτά που μπήκαν στο δεύτερο, άρχισαν να ονομάζονται οργανικές ουσίες.
Τι σημαίνει αυτό; Η κατηγορία των οργανικών ουσιών είναι η πιο εκτεταμένη μεταξύ όλων των χημικών ενώσεων που είναι γνωστές στους σύγχρονους επιστήμονες. Το ερώτημα ποιες ουσίες είναι οργανικές μπορεί να απαντηθεί ως εξής - πρόκειται για χημικές ενώσεις που περιλαμβάνουν άνθρακα.
Λάβετε υπόψη ότι δεν είναι όλες οι ενώσεις που περιέχουν άνθρακα οργανικές. Για παράδειγμα, τα κορβίδια και τα ανθρακικά, το ανθρακικό οξύ και τα κυανίδια, τα οξείδια του άνθρακα δεν είναι μεταξύ αυτών.
Γιατί υπάρχουν τόσες πολλές οργανικές ουσίες;
Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα βρίσκεται στις ιδιότητες του άνθρακα. Αυτό το στοιχείο είναι περίεργο στο ότι είναι σε θέση να σχηματίσει αλυσίδες από τα άτομά του. Και ταυτόχρονα, ο δεσμός άνθρακα είναι πολύ σταθερός.
Επιπλέον, στις οργανικές ενώσεις εμφανίζει υψηλό σθένος (IV), δηλ. την ικανότητα σχηματισμού χημικών δεσμών με άλλες ουσίες. Και όχι μόνο μονό, αλλά και διπλό και ακόμη και τριπλό (αλλιώς - πολλαπλάσιο). Καθώς η πολλαπλότητα των δεσμών αυξάνεται, η αλυσίδα των ατόμων γίνεται μικρότερη και η σταθερότητα του δεσμού αυξάνεται.
Και ο άνθρακας είναι προικισμένος με την ικανότητα να σχηματίζει γραμμικές, επίπεδες και τρισδιάστατες δομές.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι οργανικές ουσίες στη φύση είναι τόσο διαφορετικές. Μπορείτε εύκολα να το ελέγξετε μόνοι σας: σταθείτε μπροστά σε έναν καθρέφτη και κοιτάξτε προσεκτικά την αντανάκλασή σας. Καθένας από εμάς είναι ένα περιπατητικό εγχειρίδιο για την οργανική χημεία. Σκεφτείτε το: τουλάχιστον το 30% της μάζας κάθε κυττάρου σας είναι οργανικές ενώσεις. Οι πρωτεΐνες που χτίζουν το σώμα σας. Υδατάνθρακες, που χρησιμεύουν ως «καύσιμο» και πηγή ενέργειας. Λίπη που αποθηκεύουν αποθέματα ενέργειας. Ορμόνες που ελέγχουν τη λειτουργία των οργάνων και ακόμη και τη συμπεριφορά σας. Ένζυμα που ξεκινούν χημικές αντιδράσεις μέσα σας. Και ακόμη και ο «πηγαίος κώδικας», οι κλώνοι του DNA, είναι όλες οργανικές ενώσεις με βάση τον άνθρακα.
Σύνθεση οργανικών ουσιών
Όπως είπαμε στην αρχή, το κύριο δομικό υλικό για την οργανική ύλη είναι ο άνθρακας. Και πρακτικά οποιαδήποτε στοιχεία, σε συνδυασμό με άνθρακα, μπορούν να σχηματίσουν οργανικές ενώσεις.
Στη φύση, πιο συχνά στη σύνθεση των οργανικών ουσιών είναι το υδρογόνο, το οξυγόνο, το άζωτο, το θείο και ο φώσφορος.
Η δομή των οργανικών ουσιών
Η ποικιλομορφία των οργανικών ουσιών στον πλανήτη και η ποικιλομορφία της δομής τους μπορεί να εξηγηθεί από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των ατόμων άνθρακα.
Θυμάστε ότι τα άτομα άνθρακα είναι σε θέση να σχηματίσουν πολύ ισχυρούς δεσμούς μεταξύ τους, συνδέοντας αλυσίδες. Το αποτέλεσμα είναι σταθερά μόρια. Ο τρόπος με τον οποίο συνδέονται τα άτομα άνθρακα σε μια αλυσίδα (διατεταγμένα σε σχήμα ζιγκ-ζαγκ) είναι ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά της δομής του. Ο άνθρακας μπορεί να συνδυαστεί τόσο σε ανοιχτές αλυσίδες όσο και σε κλειστές (κυκλικές) αλυσίδες.
Είναι επίσης σημαντικό ότι η δομή των χημικών ουσιών επηρεάζει άμεσα τις χημικές τους ιδιότητες. Σημαντικό ρόλο παίζει επίσης ο τρόπος με τον οποίο τα άτομα και οι ομάδες ατόμων σε ένα μόριο επηρεάζουν το ένα το άλλο.
Λόγω των ιδιαιτεροτήτων της δομής, ο αριθμός των ενώσεων άνθρακα του ίδιου τύπου ανέρχεται σε δεκάδες και εκατοντάδες. Για παράδειγμα, μπορούμε να εξετάσουμε τις ενώσεις υδρογόνου του άνθρακα: μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο κ.λπ.
Για παράδειγμα, μεθάνιο - CH 4. Ένας τέτοιος συνδυασμός υδρογόνου με άνθρακα υπό κανονικές συνθήκες βρίσκεται σε αέρια κατάσταση συσσωμάτωσης. Όταν εμφανίζεται οξυγόνο στη σύνθεση, σχηματίζεται ένα υγρό - μεθυλική αλκοόλη CH 3 OH.
Όχι μόνο ουσίες με διαφορετική ποιοτική σύνθεση (όπως στο παραπάνω παράδειγμα) παρουσιάζουν διαφορετικές ιδιότητες, αλλά ουσίες της ίδιας ποιοτικής σύνθεσης είναι επίσης ικανές για αυτό. Ένα παράδειγμα είναι η διαφορετική ικανότητα του μεθανίου CH 4 και του αιθυλενίου C 2 H 4 να αντιδρούν με βρώμιο και χλώριο. Το μεθάνιο είναι ικανό για τέτοιες αντιδράσεις μόνο όταν θερμαίνεται ή υπό υπεριώδες φως. Και το αιθυλένιο αντιδρά ακόμη και χωρίς φωτισμό και θέρμανση.
Εξετάστε αυτήν την επιλογή: η ποιοτική σύνθεση των χημικών ενώσεων είναι η ίδια, η ποσοτική είναι διαφορετική. Τότε οι χημικές ιδιότητες των ενώσεων είναι διαφορετικές. Όπως στην περίπτωση του ακετυλενίου C 2 H 2 και του βενζολίου C 6 H 6.
Δεν είναι ο τελευταίος ρόλος σε αυτήν την ποικιλία από τέτοιες ιδιότητες οργανικών ουσιών, «δεμένες» με τη δομή τους, όπως η ισομέρεια και η ομολογία.
Φανταστείτε ότι έχετε δύο φαινομενικά πανομοιότυπες ουσίες - την ίδια σύνθεση και τον ίδιο μοριακό τύπο για να τις περιγράψετε. Αλλά η δομή αυτών των ουσιών είναι θεμελιωδώς διαφορετική, εξ ου και η διαφορά στις χημικές και φυσικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, ο μοριακός τύπος C 4 H 10 μπορεί να γραφτεί για δύο διαφορετικές ουσίες: βουτάνιο και ισοβουτάνιο.
Μιλάμε για ισομερή- ενώσεις που έχουν την ίδια σύσταση και μοριακό βάρος. Όμως τα άτομα στα μόριά τους βρίσκονται σε διαφορετική σειρά (διακλαδισμένη και μη διακλαδισμένη δομή).
Σχετικά με ομολογία- αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό μιας τέτοιας αλυσίδας άνθρακα στην οποία κάθε επόμενο μέλος μπορεί να ληφθεί προσθέτοντας μία ομάδα CH 2 στην προηγούμενη. Κάθε ομόλογη σειρά μπορεί να εκφραστεί με έναν γενικό τύπο. Και γνωρίζοντας τον τύπο, είναι εύκολο να προσδιοριστεί η σύνθεση οποιουδήποτε από τα μέλη της σειράς. Για παράδειγμα, τα ομόλογα μεθανίου περιγράφονται με τον τύπο CnH2n+2.
Καθώς προστίθεται η «ομόλογη διαφορά» CH 2, ο δεσμός μεταξύ των ατόμων της ουσίας ενισχύεται. Ας πάρουμε την ομόλογη σειρά του μεθανίου: τα πρώτα τέσσερα μέλη του είναι αέρια (μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο), τα επόμενα έξι είναι υγρά (πεντάνιο, εξάνιο, επτάνιο, οκτάνιο, εννεάνιο, δεκάνιο) και μετά ουσίες σε στερεή κατάσταση ακολουθούν συσσωμάτωση (πενταδεκάνιο, eicosan κ.λπ.). Και όσο ισχυρότερος είναι ο δεσμός μεταξύ των ατόμων άνθρακα, τόσο υψηλότερο είναι το μοριακό βάρος, τα σημεία βρασμού και τήξης των ουσιών.
Ποιες κατηγορίες οργανικών ουσιών υπάρχουν;
Οι οργανικές ουσίες βιολογικής προέλευσης περιλαμβάνουν:
- πρωτεΐνες;
- υδατάνθρακες?
- νουκλεϊκά οξέα;
- λιπίδια.
Τα πρώτα τρία σημεία μπορούν επίσης να ονομαστούν βιολογικά πολυμερή.
Μια πιο λεπτομερής ταξινόμηση των οργανικών χημικών ουσιών καλύπτει ουσίες όχι μόνο βιολογικής προέλευσης.
Οι υδρογονάνθρακες είναι:
- άκυκλες ενώσεις:
- κορεσμένοι υδρογονάνθρακες (αλκάνια).
- ακόρεστοι υδρογονάνθρακες:
- αλκένια;
- αλκύνια;
- αλκαδιένια.
- κυκλικές ενώσεις:
- καρβοκυκλικές ενώσεις:
- αλεικυκλικό;
- αρωματικός.
- ετεροκυκλικές ενώσεις.
- καρβοκυκλικές ενώσεις:
Υπάρχουν επίσης άλλες κατηγορίες οργανικών ενώσεων στις οποίες ο άνθρακας συνδυάζεται με άλλες ουσίες εκτός από το υδρογόνο:
- αλκοόλες και φαινόλες.
- αλδεΰδες και κετόνες.
- καρβοξυλικά οξέα;
- εστέρες;
- λιπίδια?
- υδατάνθρακες:
- μονοσακχαρίτες;
- ολιγοσακχαρίτες;
- πολυσακχαρίτες.
- βλεννοπολυσακχαρίτες.
- αμίνες;
- αμινοξέα;
- πρωτεΐνες;
- νουκλεϊκά οξέα.
Τύποι οργανικών ουσιών ανά κατηγορίες
Παραδείγματα οργανικών ουσιών
Όπως θυμάστε, στο ανθρώπινο σώμα, διάφορα είδη οργανικών ουσιών αποτελούν τη βάση των θεμελίων. Αυτοί είναι οι ιστοί και τα υγρά μας, οι ορμόνες και οι χρωστικές, τα ένζυμα και το ATP και πολλά άλλα.
Στο σώμα των ανθρώπων και των ζώων, οι πρωτεΐνες και τα λίπη έχουν προτεραιότητα (το μισό του ξηρού βάρους ενός ζωικού κυττάρου είναι πρωτεΐνη). Στα φυτά (περίπου το 80% της ξηρής μάζας του κυττάρου) - για υδατάνθρακες, κυρίως σύνθετους - πολυσακχαρίτες. Συμπεριλαμβανομένης της κυτταρίνης (χωρίς την οποία δεν θα υπήρχε χαρτί), το άμυλο.
Ας μιλήσουμε για μερικά από αυτά με περισσότερες λεπτομέρειες.
Για παράδειγμα, περίπου υδατάνθρακες. Εάν ήταν δυνατό να ληφθούν και να μετρηθούν οι μάζες όλων των οργανικών ουσιών στον πλανήτη, θα ήταν οι υδατάνθρακες που θα κέρδιζαν αυτόν τον διαγωνισμό.
Λειτουργούν ως πηγή ενέργειας στο σώμα, είναι δομικά υλικά για τα κύτταρα και επίσης παρέχουν ουσίες. Τα φυτά χρησιμοποιούν άμυλο για το σκοπό αυτό και γλυκογόνο για τα ζώα.
Επιπλέον, οι υδατάνθρακες είναι πολύ διαφορετικοί. Για παράδειγμα, απλοί υδατάνθρακες. Οι πιο συνηθισμένοι μονοσακχαρίτες στη φύση είναι οι πεντόζες (συμπεριλαμβανομένης της δεοξυριβόζης, η οποία είναι μέρος του DNA) και οι εξόσες (γλυκόζη, η οποία είναι πολύ γνωστή σε εσάς).
Όπως τα τούβλα, σε ένα μεγάλο εργοτάξιο της φύσης, οι πολυσακχαρίτες κατασκευάζονται από χιλιάδες και χιλιάδες μονοσακχαρίτες. Χωρίς αυτά, πιο συγκεκριμένα, χωρίς κυτταρίνη, άμυλο, δεν θα υπήρχαν φυτά. Ναι, και τα ζώα χωρίς γλυκογόνο, λακτόζη και χιτίνη θα δυσκολευτούν.
Ας δούμε προσεκτικά σκίουροι. Η φύση είναι ο μεγαλύτερος κύριος των μωσαϊκών και των παζλ: από μόλις 20 αμινοξέα, σχηματίζονται 5 εκατομμύρια είδη πρωτεϊνών στο ανθρώπινο σώμα. Οι πρωτεΐνες έχουν επίσης πολλές ζωτικές λειτουργίες. Για παράδειγμα, κατασκευή, ρύθμιση διεργασιών στο σώμα, πήξη του αίματος (υπάρχουν ξεχωριστές πρωτεΐνες για αυτό), κίνηση, μεταφορά ορισμένων ουσιών στο σώμα, είναι επίσης πηγή ενέργειας, με τη μορφή ενζύμων που λειτουργούν ως καταλύτης για αντιδράσεις, παρέχει προστασία. Τα αντισώματα παίζουν σημαντικό ρόλο στην προστασία του οργανισμού από τις αρνητικές εξωτερικές επιρροές. Και αν προκύψει διαφωνία στον λεπτό συντονισμό του σώματος, τα αντισώματα, αντί να καταστρέφουν τους εξωτερικούς εχθρούς, μπορούν να λειτουργήσουν ως επιθετικοί στα δικά τους όργανα και ιστούς του σώματος.
Οι πρωτεΐνες διακρίνονται επίσης σε απλές (πρωτεΐνες) και σύνθετες (πρωτεΐνες). Και έχουν ιδιότητες εγγενείς μόνο σε αυτούς: μετουσίωση (καταστροφή, που έχετε παρατηρήσει περισσότερες από μία φορές όταν βράζατε ένα βραστό αυγό) και μετουσίωση (αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται ευρέως στην παρασκευή αντιβιοτικών, συμπυκνωμάτων τροφίμων κ.λπ.).
Ας μην αγνοούμε και λιπίδια(λίπη). Στο σώμα μας, χρησιμεύουν ως εφεδρική πηγή ενέργειας. Ως διαλύτες, βοηθούν στην πορεία των βιοχημικών αντιδράσεων. Συμμετέχετε στην κατασκευή του σώματος - για παράδειγμα, στο σχηματισμό κυτταρικών μεμβρανών.
Και λίγα ακόμη λόγια για τέτοιες περίεργες οργανικές ενώσεις όπως ορμόνες. Συμμετέχουν σε βιοχημικές αντιδράσεις και μεταβολισμό. Αυτές οι μικρές ορμόνες κάνουν τους άνδρες άνδρες (τεστοστερόνη) και τις γυναίκες γυναίκες (οιστρογόνα). Μας κάνουν χαρούμενους ή λυπημένους (οι ορμόνες του θυρεοειδούς παίζουν σημαντικό ρόλο στις εναλλαγές της διάθεσης και οι ενδορφίνες δίνουν ένα αίσθημα ευτυχίας). Και καθορίζουν ακόμη και αν είμαστε «κουκουβάγιες» ή «κορυγγάδες». Είτε είστε έτοιμοι να μελετήσετε αργά είτε προτιμάτε να ξυπνάτε νωρίς και να κάνετε τα μαθήματά σας πριν το σχολείο, δεν είναι μόνο η καθημερινότητά σας που αποφασίζει, αλλά και ορισμένες ορμόνες των επινεφριδίων.
συμπέρασμα
Ο κόσμος της οργανικής ύλης είναι πραγματικά εκπληκτικός. Αρκεί να εμβαθύνετε λίγο στη μελέτη του για να κόψετε την ανάσα από την αίσθηση της συγγένειας με όλη τη ζωή στη Γη. Δύο πόδια, τέσσερα ή ρίζες αντί για πόδια - μας ενώνει όλους η μαγεία του χημικού εργαστηρίου της μητέρας φύσης. Αναγκάζει τα άτομα άνθρακα να ενώνονται σε αλυσίδες, να αντιδρούν και να δημιουργούν χιλιάδες τέτοιες διαφορετικές χημικές ενώσεις.
Τώρα έχετε έναν σύντομο οδηγό για την οργανική χημεία. Φυσικά, δεν παρουσιάζονται όλες οι πιθανές πληροφορίες εδώ. Μερικά σημεία που ίσως χρειαστεί να διευκρινίσετε μόνοι σας. Αλλά μπορείτε πάντα να χρησιμοποιήσετε τη διαδρομή που έχουμε σχεδιάσει για την ανεξάρτητη έρευνά σας.
Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τον ορισμό της οργανικής ύλης, την ταξινόμηση και τους γενικούς τύπους οργανικών ενώσεων και γενικές πληροφορίες σχετικά με αυτές στο άρθρο για να προετοιμαστείτε για μαθήματα χημείας στο σχολείο.
Πείτε μας στα σχόλια ποια ενότητα της χημείας (οργανική ή ανόργανη) σας αρέσει περισσότερο και γιατί. Μην ξεχάσετε να «μοιράσετε» το άρθρο στα κοινωνικά δίκτυα για να το χρησιμοποιήσουν και οι συμμαθητές σας.
Παρακαλείστε να αναφέρετε εάν εντοπίσετε οποιαδήποτε ανακρίβεια ή σφάλμα στο άρθρο. Είμαστε όλοι άνθρωποι και όλοι κάνουμε λάθη μερικές φορές.
site, με πλήρη ή μερική αντιγραφή του υλικού, απαιτείται σύνδεσμος στην πηγή.
ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ.
Οι οργανικές ουσίες είναι σημαντικά και απαραίτητα συστατικά του κυττάρου, είναι προμηθευτές ενέργειας, χωρίς τους οποίους είναι αδύνατο να εκδηλωθεί οποιαδήποτε μορφή δραστηριότητας ζωής. σχηματίζουν τις δομές του κυττάρου.
Οι πρωτεΐνες είναι πολυμερή αμινοξέων.
Υπάρχουν 20 ανεξάρτητα αμινοξέα που συνθέτουν τις πρωτεΐνες.
Λειτουργίες πρωτεΐνης:
Κατασκευή
καταλυτικός
Σήμα
Ενέργεια
Προστατευτικός
Μοτέρ
Μεταφορά
Οι πρωτεΐνες είναι απαραίτητο μέρος όλων των κυττάρων. Στη ζωή όλων των οργανισμών, οι πρωτεΐνες είναι υψίστης σημασίας. Η σύνθεση της πρωτεΐνης περιλαμβάνει άνθρακα, υδρογόνο, άζωτο, ορισμένες πρωτεΐνες περιέχουν επίσης θείο. Ο ρόλος των μονομερών στις πρωτεΐνες παίζεται από τα αμινοξέα. Κάθε αμινοξύ έχει μια καρβοξυλική ομάδα (-COOH) και μια αμινομάδα (-NH2). Η παρουσία όξινων και βασικών ομάδων σε ένα μόριο καθορίζει την υψηλή δραστικότητα τους. Μεταξύ των συνδεδεμένων αμινοξέων υπάρχει ένας δεσμός που ονομάζεται πεπτίδιο και ο προκύπτων συνδυασμός πολλών αμινοξέων ονομάζεται πεπτίδιο. Μια ένωση μεγάλου αριθμού αμινοξέων ονομάζεται πολυπεπτίδιο. Υπάρχουν 20 αμινοξέα στις πρωτεΐνες που διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη δομή τους. Διαφορετικές πρωτεΐνες σχηματίζονται με συνδυασμό αμινοξέων σε διαφορετικές αλληλουχίες. Η τεράστια ποικιλία των ζωντανών όντων καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τις διαφορές στη σύνθεση των πρωτεϊνών που έχουν.
Υπάρχουν τέσσερα επίπεδα οργάνωσης στη δομή των πρωτεϊνικών μορίων:
Η πρωτογενής δομή είναι μια πολυπεπτιδική αλυσίδα αμινοξέων που συνδέονται σε μια ορισμένη αλληλουχία με ομοιοπολικούς (ισχυρούς) πεπτιδικούς δεσμούς.
Η δευτερεύουσα δομή είναι μια πολυπεπτιδική αλυσίδα στριμμένη με τη μορφή σπείρας. Σε αυτό, ασθενώς ισχυροί δεσμοί υδρογόνου προκύπτουν μεταξύ γειτονικών στροφών. Μαζί, παρέχουν μια αρκετά ισχυρή δομή.
Η τριτογενής δομή είναι μια παράξενη, αλλά συγκεκριμένη διαμόρφωση για κάθε πρωτεΐνη - ένα σφαιρίδιο. Συγκρατείται από ασθενείς υδρόφοβους δεσμούς ή συνεκτικές δυνάμεις μεταξύ μη πολικών ριζών, οι οποίες βρίσκονται σε πολλά αμινοξέα. Λόγω της πολλαπλότητάς τους, παρέχουν επαρκή σταθερότητα του μακρομορίου πρωτεΐνης και την κινητικότητά του. Η τριτοταγής δομή των πρωτεϊνών διατηρείται επίσης από ομοιοπολικούς δεσμούς S-S που προκύπτουν μεταξύ των ριζών του αμινοξέος κυστεΐνης που περιέχει θείο, οι οποίες απέχουν μεταξύ τους.
Λόγω του συνδυασμού πολλών πρωτεϊνικών μορίων μεταξύ τους, σχηματίζεται μια τεταρτοταγής δομή. Εάν οι πεπτιδικές αλυσίδες στοιβάζονται με τη μορφή πηνίου, τότε τέτοιες πρωτεΐνες ονομάζονται σφαιρικές. Εάν οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες στοιβάζονται σε δέσμες νημάτων, ονομάζονται ινιδιακές πρωτεΐνες.
Η παραβίαση της φυσικής δομής της πρωτεΐνης ονομάζεται μετουσίωση. Μπορεί να προκληθεί από θερμότητα, χημικές ουσίες, ακτινοβολία κ.λπ. Η μετουσίωση μπορεί να είναι αναστρέψιμη (μερική παραβίαση της τεταρτοταγούς δομής) και μη αναστρέψιμη (καταστροφή όλων των δομών).
Λειτουργίες πρωτεΐνης:
1. καταλυτικό (ενζυματικό) - η διάσπαση των θρεπτικών ουσιών στην πεπτική οδό, η στερέωση του άνθρακα κατά τη φωτοσύνθεση, η συμμετοχή σε αντιδράσεις σύνθεσης μήτρας.
2. μεταφορά - μεταφορά ιόντων μέσω κυτταρικών μεμβρανών, μεταφορά οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα από την αιμοσφαιρίνη, μεταφορά λιπαρών οξέων με λευκωματίνη ορού.
3. προστατευτικά - αντισώματα που παρέχουν την ανοσολογική άμυνα του οργανισμού. Το ινωδογόνο και το ινώδες προστατεύουν το σώμα από την απώλεια αίματος.
4. δομική - κερατίνη μαλλιών και νυχιών, κολλαγόνο χόνδρου, τένοντες, συνδετικούς ιστούς.
5. συσταλτικές - συσταλτικές μυϊκές πρωτεΐνες: ακτίνη και μυοσίνη.
6. υποδοχέας - ένα παράδειγμα είναι το φυτόχρωμο - μια φωτοευαίσθητη πρωτεΐνη που ρυθμίζει τη φωτοπεριοδική αντίδραση στα φυτά και η οψίνη - αναπόσπαστο μέρος της ροδοψίνης - μια χρωστική ουσία που βρίσκεται στα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς.
Η χημική σύνθεση του κυττάρου
Περίπου 100 χημικά στοιχεία βρίσκονται στον φλοιό της γης, αλλά μόνο 16 από αυτά είναι απαραίτητα για τη ζωή. Τέσσερα στοιχεία είναι πιο κοινά στους ζωντανούς οργανισμούς: υδρογόνο, άνθρακας, οξυγόνο και άζωτο (αποτελούν περίπου το 98% της μάζας των κυττάρων. Σημαντικές λειτουργίες στο κύτταρο εκτελούνται από στοιχεία όπως το νάτριο, το ασβέστιο, το χλώριο, ο φώσφορος, το θείο, σίδηρος, μαγνήσιο, αντιπροσωπεύουν περίπου το 1% της μάζας του κυττάρου - αυτό είναι μακροθρεπτικά συστατικά. Τα υπόλοιπα στοιχεία, όπως ψευδάργυρος, χαλκός, ιώδιο, φθόριο, βρίσκονται σε ζωντανούς οργανισμούς σε πολύ μικρές ποσότητες (όχι πάνω από 0,02%) και ανήκουν στην ομάδα των μικροστοιχείων.
Όλα τα χημικά στοιχεία του σώματος έχουν τη μορφή ιόντων ή αποτελούν μέρος ανόργανων ή οργανικών ουσιών.
ανόργανες ουσίες
Από τις ανόργανες ενώσεις, περισσότερο από όλα στο σώμα είναι νερό - από 60 έως 95% της συνολικής μάζας ( η περιεκτικότητα σε νερό εξαρτάται από τον τύπο των κυττάρων: στα κύτταρα του σμάλτου των δοντιών περίπου 10%, και στα κύτταρα της μέδουσας έως και 98%). Κατά μέσο όρο, στα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού, το νερό αποτελεί περίπου το 80% του σωματικού βάρους.
Το νερό είναι καλός διαλύτης και οι περισσότερες χημικές αντιδράσεις στο κύτταρο πραγματοποιούνται μεταξύ ουσιών διαλυμένων στο νερό. Η διείσδυση ουσιών στο κύτταρο και η απέκκριση μεταβολικών προϊόντων είναι δυνατή μόνο σε διαλυμένη μορφή.
Οι περισσότερες από τις ανόργανες ουσίες στο κύτταρο έχουν τη μορφή ιόντων ή αλάτων. Ιόντα όπως τα K + , Na + , Ca 2+ είναι υψίστης σημασίας στη ζωή του κυττάρου. Τα αδιάλυτα ορυκτά άλατα, όπως τα άλατα ασβεστίου και πυριτίου, παρέχουν αντοχή στον οστικό ιστό των σπονδυλωτών και του κελύφους των μαλακίων.
οργανική ύλη
Οι οργανικές ουσίες αποτελούν κατά μέσο όρο το 20-30% της κυτταρικής μάζας ενός ζωντανού οργανισμού. Αυτά περιλαμβάνουν βιολογικά πολυμερή - πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, υδατάνθρακες, λίπη, καθώς και μια σειρά από μικρά μόρια - ορμόνες, βιταμίνες, χρωστικές ουσίες, αμινοξέα, ATP κ.λπ.
σκίουροι
Οι πρωτεΐνες αποτελούν το 50-80% της ξηρής μάζας του κυττάρου. Παρά την ποικιλομορφία τους, όλες οι πρωτεΐνες είναι κατασκευασμένες από μόνο 20 διαφορετικά αμινοξέα.
Σύμφωνα με τη σύνθεσή τους, οι πρωτεΐνες χωρίζονται σε απλές και σύνθετες. Απλές πρωτεΐνεςαποτελείται μόνο από αμινοξέα. Σύνθετες πρωτεΐνεςεκτός από αμινοξέα περιέχουν και άλλες οργανικές ενώσεις: οι πρωτεΐνες που περιέχουν νουκλεϊκά οξέα ονομάζονται νουκλεοπρωτεΐνες, λιπίδια - λιποπρωτεΐνες, υδατάνθρακες - γλυκοπρωτεΐνες
Λειτουργίες πρωτεΐνης:
1. Δομική λειτουργία: οι πρωτεΐνες αποτελούν μέρος όλων των κυτταρικών μεμβρανών και των κυτταρικών οργανιδίων.
2. Καταλυτική (ενζυματική) λειτουργία: σχεδόν όλες οι χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στο κύτταρο καταλύονται από ένζυμα. Από τη φύση τους, όλα τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες και, επομένως, οι πρωτεΐνες είναι αυτές που καθορίζουν την πορεία όλων των χημικών αντιδράσεων που είναι απαραίτητες για την ύπαρξη ενός οργανισμού.
3. Η κινητική λειτουργία των ζωντανών οργανισμών παρέχεται από ειδικές συσταλτικές πρωτεΐνες (τρεμόπαιγμα βλεφαρίδων, χτύπημα μαστιγίων, μυϊκή σύσπαση).
4. Η λειτουργία μεταφοράς των πρωτεϊνών συνίσταται στη μεταφορά χημικών στοιχείων ή βιολογικά ενεργών ουσιών σε διάφορους ιστούς και όργανα (οι πρωτεΐνες φορείς εξασφαλίζουν τη μεταφορά των απαραίτητων για το κύτταρο ουσιών μέσω της μεμβράνης, η αιμοσφαιρίνη μεταφέρει οξυγόνο με τη ροή του αίματος σε όλο το σώμα) .
5. Η προστατευτική λειτουργία των πρωτεϊνών είναι να δεσμεύουν και να εξουδετερώνουν ουσίες ξένες προς το σώμα. Για παράδειγμα, όταν ξένες ουσίες ή μικροοργανισμοί εισέρχονται στο σώμα, τα λευκά αιμοσφαίρια (λευκοκύτταρα) σχηματίζουν ειδικές πρωτεΐνες - αντισώματα ικανά να εξουδετερώνουν ξένους παράγοντες.
6. Ενεργειακή λειτουργία: οι πρωτεΐνες χρησιμεύουν ως πηγή ενέργειας στο κύτταρο. Κατά τη διάσπαση 1 g πρωτεΐνης, απελευθερώνονται 17,6 kJ ενέργειας, η οποία είναι απαραίτητη για τις περισσότερες από τις ζωτικές διεργασίες που συμβαίνουν στο κύτταρο.
7. Ρυθμιστική λειτουργία: ορισμένες ορμόνες είναι πρωτεϊνικής φύσης (ινσουλίνη, θυροξίνη). Οι ορμόνες επηρεάζουν το μεταβολισμό στο σώμα, την ανάπτυξη ιστών και οργάνων. Σε κυτταρικό επίπεδο, πολλές διεργασίες ρυθμίζονται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες.
8. Τοξική λειτουργία: τα βιολογικά δηλητήρια (τοξίνες) είναι πρωτεϊνικής φύσης. Οι τοξίνες παράγονται από ορισμένους μικροοργανισμούς, φυτά και ζώα (δηλητήριο φιδιού, τοξίνη διφθερίτιδας).
Υδατάνθρακες
Οι υδατάνθρακες κατασκευάζονται από τρία μόνο στοιχεία - O, C, H.
Στα ζωικά κύτταρα, οι υδατάνθρακες αποτελούν μόνο το 1-5%, ενώ στα φυτικά κύτταρα η περιεκτικότητά τους μπορεί να φτάσει το 90% της ξηρής μάζας (κόνδυλοι πατάτας).
Οι υδατάνθρακες χωρίζονται σε απλούς και σύνθετους. Οι απλοί υδατάνθρακες ονομάζονται μονοσακχαρίτες. Εάν δύο μονοσακχαρίτες ενωθούν σε ένα μόριο, τότε μια τέτοια ένωση ονομάζεται δισακχαρίτης. Οι δισακχαρίτες είναι σάκχαρα που αποτελούνται από δύο μόρια, τη γλυκόζη και τη φρουκτόζη. Οι σύνθετοι υδατάνθρακες που αποτελούνται από πολλούς μονοσακχαρίτες ονομάζονται πολυσακχαρίτες.Το μονομερές τέτοιων πολυσακχαριτών όπως το άμυλο, το γλυκογόνο, η κυτταρίνη είναι ένας μονοσακχαρίτης - γλυκόζη.
Λειτουργίες των υδατανθράκων:
1. Κατασκευή. Για παράδειγμα, η κυτταρίνη σχηματίζει τα τοιχώματα των φυτικών κυττάρων, ο σύνθετος πολυσακχαρίτης χιτίνη είναι δομικό συστατικό του εξωτερικού σκελετού των αρθροπόδων.
2. Ενέργεια. Οι υδατάνθρακες παίζουν το ρόλο της κύριας πηγής ενέργειας στο κύτταρο (όταν οξειδώνεται 1 g υδατανθράκων, απελευθερώνονται 17,6 kJ ενέργειας). Τέτοιοι πολυσακχαρίτες όπως το άμυλο και το γλυκογόνο εναποτίθενται στα κύτταρα ως εφεδρικές ουσίες και χρησιμεύουν ως απόθεμα ενέργειας.
| Γενική λειτουργία | Υδατάνθρακας | Λειτουργία υδατανθράκων |
| Ενέργεια | Γλυκόζη | Λειτουργεί ως πηγή ενέργειας για την κυτταρική αναπνοή. |
| Μαλτόζη | Λειτουργεί ως πηγή ενέργειας στους σπόρους που βλασταίνουν. | |
| σακχαρόζη | Το κύριο προϊόν της φωτοσύνθεσης στα φυτά (πηγή ενέργειας). | |
| Φρουκτόζη | Παρέχει ενέργεια για πολλές βιολογικές διεργασίες στο σώμα. | |
| Δομικό (πλαστικό) | Κυτταρίνη | Παρέχει σταθερότητα στις φυτικές κυτταρικές μεμβράνες. |
| Χιτίνη | Παρέχει δύναμη στις δομές του περιβλήματος των μυκήτων και των αρθροπόδων. | |
| Ριβόζη και δεοξυριβόζη | Είναι δομικά στοιχεία των νουκλεϊκών οξέων DNA, RNA. | |
| Προστατευτικός | Ηπαρίνη | Αποτρέπει την πήξη του αίματος στα ζωικά κύτταρα. |
| Τσίχλα και λάσπη | Στα φυτά, σχηματίζονται όταν οι ιστοί είναι κατεστραμμένοι, εκτελούν προστατευτική λειτουργία. | |
| Αποθεματικό | Λακτόζη | Περιλαμβάνεται στο γάλα των θηλαστικών. |
| Αμυλο | Σχηματίζει εφεδρικές ουσίες στους φυτικούς ιστούς. | |
| Γλυκογόνο | Σχηματίζει μια αποθήκη πολυσακχαριτών στα ζωικά κύτταρα. |
Λιπίδια
Τα λιπίδια (λίπη) είναι ενώσεις υψηλού μοριακού βάρους λιπαρών οξέων και της τριυδρικής αλκοόλης γλυκερόλης. Τα λίπη δεν διαλύονται στο νερό - είναι υδρόφοβα. Η περιεκτικότητα σε λίπος στο κύτταρο είναι 5-15% της μάζας της ξηρής ουσίας (έως και 90% στα κύτταρα του λιπώδους ιστού).
Λειτουργικές ομάδες μπορούν να συνδέονται με μόρια λιπιδίων: υπολείμματα φωσφορικού οξέος (φωσφολιπίδια), υδατάνθρακες (γλυκολιπίδια), πρωτεΐνες (λιποπρωτεΐνες). Οι ουσίες παρόμοιες σε ιδιότητες με τα λιπίδια, αλλά δεν περιέχουν λιπαρά οξέα, ονομάζονται λιποειδή. Αυτά περιλαμβάνουν στεροειδή (είναι μέρος της χολής, εκτελούν τις λειτουργίες των ορμονών του φύλου) και τερπένια (αποτελούν μέρος των αιθέριων ελαίων των φυτών, χλωροφύλλη κ.λπ.).
Λειτουργίες λιπιδίων:
1. Δομική λειτουργία: τα λιπίδια είναι η βάση των κυτταρικών μεμβρανών (75-95% από αυτά είναι φωσφολιπίδια).
2. Ενεργειακή λειτουργία: συσσωρεύοντας στα κύτταρα του λιπώδους ιστού των ζώων, στους σπόρους και στους καρπούς των φυτών, τα λίπη χρησιμεύουν ως εφεδρική πηγή ενέργειας. Όταν χωρίζετε 1 g λίπους, απελευθερώνονται 38,9 kJ.
3. Λειτουργία αποθήκευσης (στην έρημο, για πολλά ζώα, τα λίπη είναι πηγή νερού: όταν οξειδώνονται 100 g λίπους, απελευθερώνονται 107 g νερού).
4. Λειτουργία θερμορύθμισης. Το λίπος έχει κακή θερμική αγωγιμότητα. Σε ορισμένα ζώα (φώκιες, φάλαινες), εναποτίθεται στον υποδόριο λιπώδη ιστό και προστατεύει τον οργανισμό από την υποθερμία.
5. Ρυθμιστική λειτουργία: ορισμένα λιπίδια εμπλέκονται στη ρύθμιση των μεταβολικών διεργασιών (βιταμίνες, πρόδρομες ουσίες ορμονών).
Διάλεξη Βιολογίας 4-5
Κυτταρική δομή
Όλα τα έμβια όντα αποτελούνται από κύτταρα ή είναι μονοκύτταροι οργανισμοί. Η λέξη "κελί" είναι μετάφραση από τη λατινική λέξη cellula (κελί, δωμάτιο). Ο όρος εισήχθη από τον R. Hooke για να αναφέρεται στα κύτταρα που παρατήρησε κάτω από ένα μικροσκόπιο σε ένα τμήμα φελλού. Μόνο αργότερα τα ζωντανά περιεχόμενα τέτοιων κυττάρων άρχισαν να ονομάζονται κύτταρα.
Ένα κύτταρο είναι μια στοιχειώδης δομική και λειτουργική μονάδα ζωντανών οργανισμών, επειδή στη φύση δεν υπάρχουν μικρότερα συστήματα που θα είχαν όλα τα σημάδια ενός ζωντανού πράγματος χωρίς εξαίρεση:
Ο μεταβολισμός
Ανάπτυξη, ανάπτυξη
・Αναπαράγετε το δικό σας είδος
Αντίδραση σε εξωτερικές επιρροές (ευερεθιστότητα)
Η ικανότητα κίνησης
Έτσι, το κύτταρο είναι το χαμηλότερο επίπεδο οργάνωσης της ζωντανής ύλης.
Μέχρι τις αρχές του 19ου αιώνα. Οι ιδέες για την κυτταρική δομή έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες και αναγνωρισμένες. Στη δεκαετία του '30 του 19ου αιώνα. Ρόμπερτ ΜπράουνΈνας Σκωτσέζος επιστήμονας ανακάλυψε τον πυρήνα στα φυτικά κύτταρα. Στη συνέχεια οι πυρήνες βρέθηκαν σε άλλα κύτταρα. Μια σύγκριση των παρατηρήσεων φυτικών και ζωικών κυττάρων αποκάλυψε ομοιότητες στη δομή και την οργάνωσή τους. Παράλληλα, διατυπώθηκαν οι βασικές διατάξεις της κυτταρικής θεωρίας.
Επί του παρόντος διατάξεις του κελιού θεο rii διατυπώνονται ως εξής:
1. Το κύτταρο είναι η βασική δομική και λειτουργική μονάδα της ζωής. Όλοι οι οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα, η ζωή ενός οργανισμού καθορίζεται από την αλληλεπίδραση των κυττάρων που τον αποτελούν.
2. Τα κύτταρα όλων των οργανισμών είναι παρόμοια ως προς τη χημική σύσταση, τη δομή και τις λειτουργίες τους
3. Όλα τα νέα κύτταρα σχηματίζονται με διαίρεση των αρχικών κυττάρων.
4. Όλα τα κελιά αποτελούνται από 3 κύρια μέρη:
Η κυτταρική μεμβράνη
Κυτόπλασμα
Ο πυρήνας του κυττάρου ή το λειτουργικό του ανάλογο.
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι κυτταρικής δομής, οι οποίοι διαφέρουν μεταξύ τους σε μια σειρά θεμελιωδών χαρακτηριστικών. το προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά κύτταρα.
Οι μικροοργανισμοί που έχουν πραγματικό πυρήνα ονομάζονται ευκαρυώτες. Αυτά περιλαμβάνουν μικροσκοπικούς μύκητες, ζυμομύκητες, φύκια και πρωτόζωα. Οι μικροοργανισμοί που δεν έχουν σαφώς καθορισμένο πυρήνα ονομάζονται προκαρυώτες. Αυτά περιλαμβάνουν βακτήρια και γαλαζοπράσινα φύκια (κυανοβακτήρια).
Ένα ζωντανό κύτταρο οποιουδήποτε οργανισμού αποτελείται από 25-30% οργανικά συστατικά.
Τα οργανικά συστατικά περιλαμβάνουν τόσο πολυμερή όσο και σχετικά μικρά μόρια - χρωστικές ουσίες, ορμόνες, ATP κ.λπ.
Τα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη δομή, τις λειτουργίες και τη βιοχημική τους σύνθεση. Ωστόσο, κάθε ομάδα οργανικών ουσιών έχει παρόμοιο ορισμό σε ένα μάθημα βιολογίας και εκτελεί τις ίδιες λειτουργίες σε κάθε τύπο κυττάρου. Τα κύρια συστατικά είναι λίπη, πρωτεΐνες, υδατάνθρακες και νουκλεϊκά οξέα.
Σε επαφή με
Λιπίδια
Τα λιπίδια ονομάζονται λίπη και ουσίες που μοιάζουν με λίπος. Αυτή η βιοχημική ομάδα διακρίνεται από καλή διαλυτότητα σε οργανικές ουσίες, αλλά είναι αδιάλυτη στο νερό.
Τα λίπη μπορεί να είναι στερεά ή υγρά. Το πρώτο είναι πιο χαρακτηριστικό για τα ζωικά λίπη, το δεύτερο - για τα φυτικά λίπη.
Οι λειτουργίες των λιπών είναι οι εξής:
Υδατάνθρακες
Οι υδατάνθρακες είναι οργανικές μονομερείς και πολυμερείς ουσίες που περιέχουν άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο στη σύνθεσή τους. Όταν διασπώνται, το κύτταρο λαμβάνει σημαντική ποσότητα ενέργειας.
Σύμφωνα με τη χημική σύνθεση, διακρίνονται οι ακόλουθες κατηγορίες υδατανθράκων:
Σε σύγκριση με τα ζωικά κύτταρα, λαχανικά περιέχουν στη σύνθεσή τους μεγαλύτερη ποσότητα υδατανθράκων. Αυτό οφείλεται στην ικανότητα των φυτικών κυττάρων να αναπαράγουν υδατάνθρακες κατά τη φωτοσύνθεση.
Οι κύριες λειτουργίες των υδατανθράκων σε ένα ζωντανό κύτταρο είναι ενεργειακές και δομικές.
ενεργειακή λειτουργίαοι υδατάνθρακες μειώνονται στη συσσώρευση ενεργειακών αποθεμάτων και στην απελευθέρωσή τους ανάλογα με τις ανάγκες. Τα φυτικά κύτταρα συσσωρεύουν άμυλο κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου, το οποίο εναποτίθεται σε κόνδυλους και βολβούς. Στους ζωικούς οργανισμούς, αυτό το ρόλο παίζει ο πολυσακχαρίτης γλυκογόνο, το οποίο συντίθεται και συσσωρεύεται στο ήπαρ.
δομική λειτουργίαοι υδατάνθρακες παράγονται στα φυτικά κύτταρα. Σχεδόν ολόκληρο το κυτταρικό τοίχωμα των φυτών αποτελείται από τον πολυσακχαρίτη κυτταρίνη.
σκίουροι
Οι πρωτεΐνες είναι οργανικές πολυμερείς ουσίες, που κατέχουν ηγετική θέση τόσο σε ποσότητα σε ένα ζωντανό κύτταρο όσο και στη σημασία τους στη βιολογία. Ολόκληρη η ξηρή μάζα ενός ζωικού κυττάρου αποτελείται από περίπου τη μισή πρωτεΐνη. Αυτή η κατηγορία οργανικών ενώσεων είναι αξιοσημείωτα διαφορετική. Μόνο στο ανθρώπινο σώμα υπάρχουν περίπου 5 εκατομμύρια διαφορετικές πρωτεΐνες. Δεν διαφέρουν μόνο μεταξύ τους, αλλά έχουν και διαφορές με τις πρωτεΐνες άλλων οργανισμών. Και όλη αυτή η κολοσσιαία ποικιλία πρωτεϊνικών μορίων είναι κατασκευασμένη από μόνο 20 ποικιλίες αμινοξέων.
Εάν μια πρωτεΐνη εκτεθεί σε θερμικούς ή χημικούς παράγοντες, οι δεσμοί υδρογόνου και όξινου θειούχου καταστρέφονται στα μόρια. Αυτό οδηγεί σε μετουσίωση πρωτεΐνης και αλλαγές στη δομή και τη λειτουργία της κυτταρικής μεμβράνης.
Όλες οι πρωτεΐνες μπορούν να χωριστούν υπό όρους σε δύο κατηγορίες: σφαιρικές (αυτές περιλαμβάνουν ένζυμα, ορμόνες και αντισώματα) και ινιδικές - κολλαγόνο, ελαστίνη, κερατίνη.
Λειτουργίες πρωτεΐνης σε ζωντανό κύτταρο:
Νουκλεϊκά οξέα
Νουκλεϊκά οξέαείναι απαραίτητα για τη δομή και τη σωστή λειτουργία των κυττάρων. Η χημική δομή αυτών των ουσιών είναι τέτοια που σας επιτρέπει να αποθηκεύσετε και να κληρονομήσετε πληροφορίες σχετικά με την πρωτεϊνική δομή των κυττάρων. Αυτή η πληροφορία μεταδίδεται στα θυγατρικά κύτταρα και σε κάθε στάδιο της ανάπτυξής τους σχηματίζεται ένας συγκεκριμένος τύπος πρωτεΐνης.
Δεδομένου ότι η συντριπτική πλειοψηφία των δομικών και λειτουργικών χαρακτηριστικών ενός κυττάρου οφείλονται στο πρωτεϊνικό συστατικό τους, η σταθερότητα που διακρίνει τα νουκλεϊκά οξέα είναι πολύ σημαντική. Με τη σειρά του, η ανάπτυξη και η κατάσταση του οργανισμού στο σύνολό του εξαρτάται από τη σταθερότητα της δομής και των λειτουργιών των μεμονωμένων κυττάρων.
Υπάρχουν δύο τύποι νουκλεϊκών οξέων - το ριβονουκλεϊκό (RNA) και το δεοξυριβονουκλεϊκό (DNA).
Το DNA είναιμόριο πολυμερούς, το οποίο αποτελείται από ένα ζεύγος ελίκων νουκλεοτιδίων. Κάθε μονομερές του μορίου DNA αντιπροσωπεύεται ως νουκλεοτίδιο. Τα νουκλεοτίδια αποτελούνται από αζωτούχες βάσεις (αδενίνη, κυτοσίνη, θυμίνη, γουανίνη), έναν υδατάνθρακα (δεοξυριβόζη) και ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος.
Όλες οι αζωτούχες βάσεις συνδέονται μεταξύ τους με αυστηρά καθορισμένο τρόπο. Η αδενίνη βρίσκεται πάντα έναντι της θυμίνης και η γουανίνη βρίσκεται πάντα έναντι της κυτοσίνης. Αυτή η επιλεκτική σύνδεση ονομάζεται συμπληρωματικότητα και παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό της δομής της πρωτεΐνης.
Όλα τα γειτονικά νουκλεοτίδια συνδέονται μεταξύ τους με ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος και δεοξυριβόζη.
Ριβονουκλεϊκό οξύέχει ισχυρή ομοιότητα με το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ. Η διαφορά έγκειται στο γεγονός ότι αντί για θυμίνη, στη δομή του μορίου υπάρχει η αζωτούχα βάση ουρακίλη. Αντί για δεοξυριβόζη, αυτή η ένωση περιέχει τον υδατάνθρακα ριβόζη.
Όλα τα νουκλεοτίδια στην αλυσίδα του RNA συνδέονται μέσω ενός υπολείμματος φωσφόρου και ριβόζης.
Από τη δομή του Το RNA μπορεί να είναι μονόκλωνο ή δίκλωνο. Σε έναν αριθμό ιών, τα δίκλωνα RNA εκτελούν τις λειτουργίες των χρωμοσωμάτων - είναι φορείς γενετικών πληροφοριών. Με τη βοήθεια μονόκλωνου RNA μεταφέρονται πληροφορίες για τη σύνθεση του μορίου της πρωτεΐνης.
Οι οργανικές ενώσεις αποτελούν κατά μέσο όρο το 20-30% της κυτταρικής μάζας ενός ζωντανού οργανισμού. Αυτά περιλαμβάνουν βιολογικά πολυμερή - πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα και υδατάνθρακες, καθώς και λίπη και μια σειρά από μικρά μόρια - ορμόνες, χρωστικές ουσίες, ATP και πολλά άλλα.
Διαφορετικοί τύποι κυττάρων περιέχουν διαφορετικές ποσότητες οργανικών ενώσεων. Στα φυτικά κύτταρα κυριαρχούν οι σύνθετοι υδατάνθρακες - πολυσακχαρίτες, στα ζώα - περισσότερες πρωτεΐνες και λίπη. Ωστόσο, καθεμία από τις ομάδες οργανικών ουσιών σε οποιοδήποτε τύπο κυττάρου εκτελεί παρόμοιες λειτουργίες.
Λιπίδια - τα λεγόμενα λίπη και ουσίες που μοιάζουν με λίπος (λιποειδή). Οι ουσίες που περιλαμβάνονται εδώ χαρακτηρίζονται από διαλυτότητα σε οργανικούς διαλύτες και αδιαλυτότητα (σχετική) στο νερό.
Διακρίνετε τα φυτικά λίπη, που έχουν υγρή σύσταση σε θερμοκρασία δωματίου, και τα ζώα - στερεά.
Λειτουργίες λιπιδίων:
Δομικά - τα φωσφολιπίδια είναι μέρος των κυτταρικών μεμβρανών.
Αποθήκευση - τα λίπη συσσωρεύονται στα κύτταρα των σπονδυλωτών.
Ενέργεια - το ένα τρίτο της ενέργειας που καταναλώνεται από τα κύτταρα των σπονδυλωτών σε ηρεμία σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της οξείδωσης των λιπών, τα οποία χρησιμοποιούνται επίσης ως πηγή νερού.
Προστατευτικό - το στρώμα του υποδόριου λίπους προστατεύει το σώμα από μηχανικές βλάβες.
Θερμομόνωση - το υποδόριο λίπος βοηθά στη διατήρηση της θερμοκρασίας.
Ηλεκτρική μόνωση - η μυελίνη, που εκκρίνεται από τα κύτταρα Schwann, απομονώνει ορισμένους νευρώνες, γεγονός που πολλές φορές επιταχύνει τη μετάδοση των νευρικών ερεθισμάτων.
Θρεπτικά - τα χολικά οξέα και η βιταμίνη D σχηματίζονται από στεροειδή.
Λιπαντικά - τα κεριά καλύπτουν το δέρμα, το μαλλί, τα φτερά των ζώων και τα προστατεύουν από το νερό. τα φύλλα πολλών φυτών καλύπτονται με επίστρωση κεριού. Το κερί χρησιμοποιείται από τις μέλισσες στην κατασκευή κηρηθρών.
Η ορμόνη - ορμόνη των επινεφριδίων - κορτιζόνη και οι ορμόνες του φύλου είναι λιπιδικής φύσης, τα μόριά τους δεν περιέχουν λιπαρά οξέα.
Όταν χωρίζουμε 1 g λίπους, απελευθερώνονται 38,9 kJ ενέργειας.
Υδατάνθρακες
Οι υδατάνθρακες αποτελούνται από άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο. Υπάρχουν οι παρακάτω υδατάνθρακες. Κατά τον διαχωρισμό 1 g μιας ουσίας, απελευθερώνονται 17,6 kJ ενέργειας.
Μονοσακχαρίτες, ή απλοί υδατάνθρακες, οι οποίοι, ανάλογα με την περιεκτικότητα των ατόμων άνθρακα, ονομάζονται τριόζη, πεντόζη, εξόζη κ.λπ. Οι πεντόζες - ριβόζη και δεοξυριβόζη - αποτελούν μέρος του DNA και του RNA. Η εξόζη - γλυκόζη - χρησιμεύει ως η κύρια πηγή ενέργειας στο κύτταρο.
Πολυσακχαρίτες- πολυμερή, τα μονομερή των οποίων είναι μονοσακχαρίτες εξόζης. Οι πιο γνωστοί από τους δισακχαρίτες (δύο μονομερή) είναι η σακχαρόζη και η λακτόζη. Οι πιο σημαντικοί πολυσακχαρίτες είναι το άμυλο και το γλυκογόνο, που χρησιμεύουν ως εφεδρικές ουσίες για τα φυτικά και ζωικά κύτταρα, καθώς και η κυτταρίνη, το πιο σημαντικό δομικό συστατικό των φυτικών κυττάρων.
Τα φυτά έχουν μεγαλύτερη ποικιλία υδατανθράκων από τα ζώα, καθώς είναι σε θέση να τους συνθέσουν στο φως κατά τη φωτοσύνθεση. Οι πιο σημαντικές λειτουργίες των υδατανθράκων στο κύτταρο: ενέργεια, δομική και αποθήκευση.
Ο ενεργειακός ρόλος είναι ότι οι υδατάνθρακες χρησιμεύουν ως πηγή ενέργειας στα φυτικά και ζωικά κύτταρα. δομικό - το κυτταρικό τοίχωμα στα φυτά αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από πολυσακχαρίτη κυτταρίνης. αποθήκευση - το άμυλο χρησιμεύει ως αποθεματικό προϊόν των φυτών. Συσσωρεύεται στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου και σε ορισμένα φυτά εναποτίθεται σε κόνδυλους, βολβούς κ.λπ. Στα ζωικά κύτταρα αυτόν τον ρόλο παίζει το γλυκογόνο, το οποίο εναποτίθεται κυρίως στο ήπαρ.
σκίουροι
Μεταξύ των οργανικών ουσιών του κυττάρου, οι πρωτεΐνες κατέχουν την πρώτη θέση, τόσο σε ποσότητα όσο και σε αξία. Στα ζώα, αντιπροσωπεύουν περίπου το 50% της ξηρής μάζας του κυττάρου. Στο ανθρώπινο σώμα, υπάρχουν περίπου 5 εκατομμύρια τύποι μορίων πρωτεΐνης που διαφέρουν όχι μόνο μεταξύ τους, αλλά και από τις πρωτεΐνες άλλων οργανισμών. Παρά την ποικιλία και την πολυπλοκότητα της δομής τους, οι πρωτεΐνες κατασκευάζονται από μόνο 20 διαφορετικά αμινοξέα. Μέρος των πρωτεϊνών που αποτελούν τα κύτταρα των οργάνων και των ιστών, καθώς και τα αμινοξέα που εισέρχονται στο σώμα, αλλά δεν χρησιμοποιούνται στη σύνθεση πρωτεϊνών, υφίστανται αποσύνθεση με την απελευθέρωση 17,6 kJ ενέργειας ανά 1 g ουσίας.
Οι πρωτεΐνες εκτελούν πολλές διαφορετικές λειτουργίες στο σώμα: οικοδόμηση (αποτελούν μέρος διαφόρων δομικών σχηματισμών). προστατευτικές (ειδικές πρωτεΐνες - αντισώματα - μπορούν να δεσμεύουν και να εξουδετερώνουν μικροοργανισμούς και ξένες πρωτεΐνες) κ.λπ. Επιπλέον, οι πρωτεΐνες εμπλέκονται στην πήξη του αίματος, αποτρέποντας σοβαρή αιμορραγία, εκτελούν ρυθμιστικές, σηματοδοτικές, κινητικές, ενεργειακές, μεταφορικές λειτουργίες (μεταφορά ορισμένων ουσίες στο σώμα).
Η καταλυτική λειτουργία των πρωτεϊνών είναι εξαιρετικής σημασίας. Ο όρος «κατάλυση» σημαίνει «απελευθέρωση», «απελευθέρωση». Ουσίες που ταξινομούνται ως καταλύτες επιταχύνουν τους χημικούς μετασχηματισμούς και η σύνθεση των ίδιων των καταλυτών μετά την αντίδραση παραμένει η ίδια όπως ήταν πριν από την αντίδραση.
Ένζυμα
Όλα τα ένζυμα που δρουν ως καταλύτες είναι ουσίες πρωτεϊνικής φύσης· επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στο κύτταρο κατά δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες φορές. Η καταλυτική δραστηριότητα ενός ενζύμου καθορίζεται όχι από ολόκληρο το μόριο του, αλλά μόνο από ένα μικρό μέρος του - το ενεργό κέντρο, η δράση του οποίου είναι πολύ συγκεκριμένη. Μπορεί να υπάρχουν πολλά ενεργά κέντρα σε ένα μόριο ενζύμου.
Ορισμένα μόρια ενζύμων μπορεί να αποτελούνται μόνο από πρωτεΐνη (για παράδειγμα, πεψίνη) - ενός συστατικού ή απλή. άλλα περιέχουν δύο συστατικά: μια πρωτεΐνη (αποένζυμο) και ένα μικρό οργανικό μόριο - ένα συνένζυμο. Έχει διαπιστωθεί ότι οι βιταμίνες λειτουργούν ως συνένζυμα στο κύτταρο. Αν λάβουμε υπόψη ότι καμία αντίδραση σε ένα κύτταρο δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς τη συμμετοχή ενζύμων, γίνεται φανερό ότι οι βιταμίνες έχουν μεγάλη σημασία για τη φυσιολογική λειτουργία του κυττάρου και ολόκληρου του οργανισμού. Η έλλειψη βιταμινών μειώνει τη δραστηριότητα των ενζύμων στα οποία περιλαμβάνονται.
Η δραστηριότητα των ενζύμων εξαρτάται άμεσα από τη δράση πολλών παραγόντων: θερμοκρασία, οξύτητα (pH του περιβάλλοντος), καθώς και από τη συγκέντρωση των μορίων του υποστρώματος (την ουσία στην οποία δρουν), τα ίδια τα ένζυμα και τα συνένζυμα (βιταμίνες και άλλες ουσίες που συνθέτουν τα συνένζυμα) .
Η δράση διαφόρων βιολογικά δραστικών ουσιών, όπως ορμονών, φαρμάκων, διεγερτικών για την ανάπτυξη των φυτών, τοξικών ουσιών κ.λπ., μπορεί να διεγείρει ή να αναστείλει αυτή ή την άλλη ενζυμική διαδικασία.
βιταμίνες
βιταμίνες - βιολογικά ενεργές οργανικές ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους - εμπλέκονται στο μεταβολισμό και στη μετατροπή ενέργειας στις περισσότερες περιπτώσεις ως συστατικά ενζύμων.
Η καθημερινή ανθρώπινη ανάγκη για βιταμίνες είναι χιλιοστόγραμμα, ακόμη και μικρογραμμάρια. Είναι γνωστές περισσότερες από 20 διαφορετικές βιταμίνες.
Πηγή βιταμινών για τον άνθρωπο είναι τα τρόφιμα, κυρίως φυτικής προέλευσης, σε ορισμένες περιπτώσεις - και τα ζωικά (βιταμίνη D, A). Ορισμένες βιταμίνες συντίθενται στο ανθρώπινο σώμα.
Η έλλειψη βιταμινών προκαλεί μια ασθένεια - υποβιταμίνωση, την πλήρη απουσία τους - μπέρι-μπέρι, και μια περίσσεια - υπερβιταμίνωση.
ορμόνες
ορμόνες - ουσίες που παράγονται από τους ενδοκρινείς αδένες και ορισμένα νευρικά κύτταρα - νευροορμόνες. Οι ορμόνες είναι σε θέση να συμπεριληφθούν σε βιοχημικές αντιδράσεις, ρυθμίζοντας τις μεταβολικές διεργασίες (μεταβολισμό και ενέργεια).
Τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των ορμονών είναι: 1) υψηλή βιολογική δραστηριότητα, 2) υψηλή εξειδίκευση (ορμονικά σήματα στα «κύτταρα-στόχοι»), 3) απομακρυσμένη δράση (μεταφορά ορμονών με το αίμα σε απόσταση από τα κύτταρα στόχους)· 4) α σχετικά σύντομο χρόνο ύπαρξης στο σώμα (αρκετά λεπτά ή ώρες).
Νουκλεϊκά οξέα
Υπάρχουν 2 τύποι νουκλεϊκών οξέων: το DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ) και το RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ).
ATP - τριφωσφορικό οξύ αδενοσίνης, ένα νουκλεοτίδιο που αποτελείται από την αζωτούχα βάση της αδενίνης, έναν υδατάνθρακα ριβόζης και τρία μόρια φωσφορικού οξέος.
Η δομή είναι ασταθής, υπό την επίδραση ενζύμων περνά σε ADP - διφωσφορικό οξύ αδενοσίνης (ένα μόριο φωσφορικού οξέος διασπάται) με την απελευθέρωση 40 kJ ενέργειας. Το ATP είναι η μοναδική πηγή ενέργειας για όλες τις κυτταρικές αντιδράσεις.
Τα χαρακτηριστικά της χημικής δομής των νουκλεϊκών οξέων παρέχουν τη δυνατότητα αποθήκευσης, μεταφοράς και κληρονομικότητας στα θυγατρικά κύτταρα πληροφοριών σχετικά με τη δομή των μορίων πρωτεΐνης που συντίθενται σε κάθε ιστό σε ένα ορισμένο στάδιο της ατομικής ανάπτυξης.
Τα νουκλεϊκά οξέα διασφαλίζουν τη σταθερή διατήρηση των κληρονομικών πληροφοριών και ελέγχουν τον σχηματισμό των αντίστοιχων ενζυμικών πρωτεϊνών τους, ενώ οι ενζυμικές πρωτεΐνες καθορίζουν τα κύρια χαρακτηριστικά του κυτταρικού μεταβολισμού.
