Fra forløpet av botanikk og zoologi vet du at kroppene til planter og dyr er bygget av celler. Menneskekroppen består også av celler. Takket være kroppens cellulære struktur er dens vekst, reproduksjon, restaurering av organer og vev og andre former for aktivitet mulig.
Formen og størrelsen på cellene avhenger av funksjonen som utføres av organet. Hovedinstrumentet for å studere strukturen til cellen er et mikroskop. Et lysmikroskop gjør det mulig å se en celle med en forstørrelse på opptil tre tusen ganger; et elektronmikroskop der en strøm av elektroner brukes i stedet for lys – hundretusenvis av ganger. Cytologi omhandler studiet av strukturen og funksjonene til celler (fra det greske "cytos" - celle).
| |
Cytoplasma- tyktflytende halvflytende stoff. Cytoplasmaet inneholder en rekke av de minste strukturene i cellen - organeller, som utfører forskjellige funksjoner. Tenk på de viktigste av organellene: mitokondrier, et nettverk av tubuli, ribosomer, et cellesenter, en kjerne.
Mitokondrier- korte fortykkede kropper med innvendige skillevegger. De danner et stoff rikt på energi som er nødvendig for prosessene som skjer i ATP-cellen. Det har blitt observert at jo mer aktivt en celle arbeider, jo flere mitokondrier inneholder den.
nettverk av tubuli gjennomsyrer hele cytoplasmaet. Gjennom disse tubuli beveger stoffer seg og det etableres en forbindelse mellom organeller.
Ribosomer- tette legemer som inneholder protein og ribonukleinsyre. De er stedet for proteindannelse.
Cellesenter dannet av legemer som er involvert i celledeling. De er plassert nær kjernen.
Cellekjernen- dette er en liten kropp, som er en obligatorisk del av cellen. Under celledeling endres strukturen til kjernen. Når celledelingen avsluttes, går kjernen tilbake til sin tidligere tilstand. Det er et spesielt stoff i kjernen - kromatin, hvorfra det dannes filamentøse kropper før celledeling - kromosomer. Celler er preget av et konstant antall kromosomer av en bestemt form. Cellene i menneskekroppen inneholder 46 kromosomer, og kjønnscellene har 23.
Den kjemiske sammensetningen av cellen. Cellene i menneskekroppen er sammensatt av en rekke kjemiske forbindelser av uorganisk og organisk natur. De uorganiske stoffene i cellen inkluderer vann og salter. Vann utgjør opptil 80 % av cellemassen. Det løser opp stoffer som er involvert i kjemiske reaksjoner: det bærer næringsstoffer, fjerner avfall og skadelige forbindelser fra cellen. Mineralsalter - natriumklorid, kaliumklorid, etc. - spiller en viktig rolle i fordeling av vann mellom celler og intercellulær substans. Separate kjemiske elementer, som oksygen, hydrogen, nitrogen, svovel, jern, magnesium, sink, jod, fosfor, er involvert i dannelsen av vitale organiske forbindelser. Organiske forbindelser utgjør opptil 20-30 % av massen til hver celle. Blant organiske forbindelser er karbohydrater, fett, proteiner og nukleinsyrer av størst betydning.
Karbohydrater består av karbon, hydrogen og oksygen. Karbohydrater inkluderer glukose, animalsk stivelse - glykogen. Mange karbohydrater er svært løselige i vann og er de viktigste energikildene for alle livsprosesser. Ved nedbrytning av 1 g karbohydrater frigjøres 17,6 kJ energi.
Fett dannes av de samme kjemiske elementene som karbohydrater. Fett er uløselig i vann. De er en del av cellemembraner. Fett tjener også som en reservekilde for energi i kroppen. Med fullstendig nedbrytning av 1 g fett frigjøres 38,9 kJ energi.Ekorn er de grunnleggende stoffene i cellen. Proteiner er de mest komplekse organiske stoffene som finnes i naturen, selv om de består av et relativt lite antall kjemiske elementer - karbon, hydrogen, oksygen, nitrogen, svovel. Svært ofte er fosfor inkludert i sammensetningen av proteinet. Proteinmolekylet er stort og er en kjede bestående av titalls og hundrevis av enklere forbindelser – 20 typer aminosyrer.
Proteiner fungerer som hovedbyggematerialet. De er involvert i dannelsen av cellemembraner, kjerner, cytoplasma, organeller. Mange proteiner fungerer som akseleratorer for kjemiske reaksjoner - enzymer. Biokjemiske prosesser kan forekomme i en celle bare i nærvær av spesielle enzymer som akselererer de kjemiske transformasjonene av stoffer hundrevis av millioner ganger.
Proteiner har en rekke strukturer. Bare i én celle er det opptil 1000 forskjellige proteiner.
Når proteiner brytes ned i kroppen, frigjøres omtrent like mye energi som når karbohydrater brytes ned – 17,6 kJ per 1 g.
Nukleinsyrer dannes i cellekjernen. Navnet deres er forbundet med dette (fra det latinske "kjerne" - kjernen). De er sammensatt av karbon, oksygen, hydrogen og nitrogen og fosfor. Nukleinsyrer er av to typer - deoksyribonuklein (DNA) og ribonuklein (RNA). DNA finnes hovedsakelig i kromosomene til cellene. DNA bestemmer sammensetningen av celleproteiner og overføringen av arvelige egenskaper og egenskaper fra foreldre til avkom. Funksjonene til RNA er assosiert med dannelsen av proteiner som er karakteristiske for denne cellen.
Grunnleggende begreper og begreper:
Cellen er den grunnleggende elementære enheten til alle levende ting, derfor har den alle egenskapene til levende organismer: en svært ordnet struktur, henter energi utenfra og bruker den til å utføre arbeid og opprettholde orden, metabolisme, en aktiv reaksjon på irritasjoner, vekst, utvikling, reproduksjon, dobling og overføring av biologisk informasjon til etterkommere, regenerering (restaurering av skadede strukturer), tilpasning til miljøet.
Den tyske vitenskapsmannen T. Schwann skapte på midten av 1800-tallet en cellulær teori, hvis hovedbestemmelser indikerte at alt vev og organer er sammensatt av celler; plante- og dyreceller er grunnleggende like hverandre, de oppstår alle på samme måte; aktiviteten til organismer er summen av den vitale aktiviteten til individuelle celler. Den store tyske vitenskapsmannen R. Virchow hadde stor innflytelse på den videre utviklingen av celleteorien og på teorien om cellen generelt. Han samlet ikke bare alle de mange forskjellige faktaene, men viste også på en overbevisende måte at celler er en permanent struktur og kun oppstår gjennom reproduksjon.
Den cellulære teorien i den moderne tolkningen inkluderer følgende hovedbestemmelser: cellen er den universelle elementære enheten til de levende; cellene til alle organismer er fundamentalt like i struktur, funksjon og kjemisk sammensetning; celler reproduserer bare ved å dele den opprinnelige cellen; flercellede organismer er komplekse cellulære ensembler som danner integrerte systemer.
Takket være moderne forskningsmetoder, to hovedtyper av celler: mer komplekst organiserte, høyt differensierte eukaryote celler (planter, dyr og noen protozoer, alger, sopp og lav) og mindre komplekst organiserte prokaryote celler (blågrønnalger, actinomyceter, bakterier, spiroketter, mykoplasmer, rickettsia, klamydia).
I motsetning til den prokaryote cellen har den eukaryote cellen en kjerne avgrenset av en dobbel kjernemembran og et stort antall membranorganeller.
MERK FØLGENDE!
Cellen er den viktigste strukturelle og funksjonelle enheten til levende organismer, som utfører vekst, utvikling, metabolisme og energi, lagrer, behandler og implementerer genetisk informasjon. Fra et morfologisk synspunkt er en celle et komplekst system av biopolymerer, atskilt fra det ytre miljøet av en plasmamembran (plasmolemma) og består av en kjerne og cytoplasma, der organeller og inneslutninger (granuler) er lokalisert.
Hva er cellene?
Celler er forskjellige i form, struktur, kjemisk sammensetning og metabolisme.
Alle celler er homologe, dvs. har en rekke felles strukturelle trekk som utførelsen av grunnleggende funksjoner avhenger av. Celler er iboende i enheten av struktur, metabolisme (metabolisme) og kjemisk sammensetning.
Imidlertid har forskjellige celler også spesifikke strukturer. Dette er på grunn av ytelsen til deres spesielle funksjoner.
Cellestruktur
Ultramikroskopisk struktur av cellen:
1 - cytolemma (plasmamembran); 2 - pinocytiske vesikler; 3 - sentrosomcellesenter (cytosenter); 4 - hyaloplasma; 5 - endoplasmatisk retikulum: a - membran av det granulære retikulum; b - ribosomer; 6 - forbindelse av det perinukleære rommet med hulrommene i det endoplasmatiske retikulumet; 7 - kjerne; 8 - kjernefysiske porer; 9 - ikke-granulært (glatt) endoplasmatisk retikulum; 10 - nukleolus; 11 - internt nettapparat (Golgi-kompleks); 12 - sekretoriske vakuoler; 13 - mitokondrier; 14 - liposomer; 15 - tre påfølgende stadier av fagocytose; 16 - forbindelse av cellemembranen (cytolemma) med membranene til det endoplasmatiske retikulum.
Den kjemiske sammensetningen av cellen
Cellen inneholder mer enn 100 kjemiske elementer, fire av dem står for omtrent 98 % av massen, disse er organogener: oksygen (65–75 %), karbon (15–18 %), hydrogen (8–10 %) og nitrogen (1,5–3,0 %). De resterende elementene er delt inn i tre grupper: makronæringsstoffer - innholdet i kroppen overstiger 0,01%); mikroelementer (0,00001–0,01%) og ultramikroelementer (mindre enn 0,00001).
Makroelementer inkluderer svovel, fosfor, klor, kalium, natrium, magnesium, kalsium.
Mikroelementer inkluderer jern, sink, kobber, jod, fluor, aluminium, kobber, mangan, kobolt, etc.
Til ultramikroelementer - selen, vanadium, silisium, nikkel, litium, sølv og oppover. Til tross for det svært lave innholdet, spiller mikroelementer og ultramikroelementer en svært viktig rolle. De påvirker hovedsakelig stoffskiftet. Uten dem er normal funksjon av hver celle og organismen som helhet umulig.
Cellen er bygd opp av uorganiske og organiske stoffer. Blant de uorganiske er den største mengden vann. Den relative mengden vann i cellen er fra 70 til 80%. Vann er et universelt løsningsmiddel; alle biokjemiske reaksjoner i cellen finner sted i det. Med deltagelse av vann utføres varmeregulering. Stoffer som løses opp i vann (salter, baser, syrer, proteiner, karbohydrater, alkoholer osv.) kalles hydrofile. Hydrofobe stoffer (fett og fettlignende) løses ikke opp i vann. Andre uorganiske stoffer (salter, syrer, baser, positive og negative ioner) er fra 1,0 til 1,5 %.
Organiske stoffer domineres av proteiner (10–20 %), fett eller lipider (1–5 %), karbohydrater (0,2–2,0 %) og nukleinsyrer (1–2 %). Innholdet av lavmolekylære stoffer overstiger ikke 0,5 %.
Et proteinmolekyl er en polymer som består av et stort antall repeterende enheter av monomerer. Aminosyreproteinmonomerer (det er 20 av dem) er sammenkoblet med peptidbindinger, og danner en polypeptidkjede (primærstrukturen til et protein). Det vrir seg inn i en spiral, og danner i sin tur den sekundære strukturen til proteinet. På grunn av en viss romlig orientering av polypeptidkjeden, oppstår en tertiær proteinstruktur, som bestemmer spesifisiteten og den biologiske aktiviteten til proteinmolekylet. Flere tertiære strukturer kombineres for å danne en kvartær struktur.
Proteiner utfører viktige funksjoner. Enzymer - biologiske katalysatorer som øker hastigheten på kjemiske reaksjoner i cellen hundretusenvis av millioner ganger, er proteiner. Proteiner, som er en del av alle cellulære strukturer, utfører en plastisk (byggende) funksjon. Cellebevegelser utføres også av proteiner. De sørger for transport av stoffer inn i cellen, ut av cellen og inne i cellen. Den beskyttende funksjonen til proteiner (antistoffer) er viktig. Proteiner er en av energikildene Karbohydrater deles inn i monosakkarider og polysakkarider. Sistnevnte er bygget av monosakkarider, som i likhet med aminosyrer er monomerer. Blant monosakkaridene i cellen er de viktigste glukose, fruktose (som inneholder seks karbonatomer) og pentose (fem karbonatomer). Pentoser er en del av nukleinsyrer. Monosakkarider er svært løselige i vann. Polysakkarider er lite løselige i vann (glykogen i dyreceller, stivelse og cellulose i planteceller. Karbohydrater er en energikilde, komplekse karbohydrater kombinert med proteiner (glykoproteiner), fett (glykolipider) deltar i dannelsen av celleoverflater og celleinteraksjoner.
Lipider inkluderer fett og fettlignende stoffer. Fettmolekyler er bygget opp av glyserol og fettsyrer. Fettlignende stoffer inkluderer kolesterol, noen hormoner og lecitin. Lipider, som er hovedkomponenten i cellemembraner, utfører dermed en byggefunksjon. Lipider er de viktigste energikildene. Så hvis med fullstendig oksidasjon av 1 g protein eller karbohydrater frigjøres 17,6 kJ energi, så med fullstendig oksidasjon av 1 g fett - 38,9 kJ. Lipider utfører termoregulering, beskytter organer (fettkapsler).
DNA og RNA
Nukleinsyrer er polymere molekyler dannet av monomerer av nukleotider. Et nukleotid består av en purin- eller pyrimidinbase, en sukker (pentose) og en fosforsyrerest. I alle celler er det to typer nukleinsyrer: deoksyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA), som er forskjellige i sammensetningen av baser og sukkerarter.
Romlig struktur av nukleinsyrer:
(ifølge B. Alberts et al., endret) I - RNA; II - DNA; bånd - sukker-fosfat ryggrad; A, C, G, T, U - nitrogenholdige baser, gittrene mellom dem er hydrogenbindinger.
DNA-molekyl
DNA-molekylet består av to polynukleotidkjeder vridd rundt hverandre i form av en dobbel helix. De nitrogenholdige basene til begge kjedene er forbundet med komplementære hydrogenbindinger. Adenin kombineres bare med tymin, og cytosin med guanin (A - T, G - C). DNA inneholder genetisk informasjon som bestemmer spesifisiteten til proteinene som syntetiseres av cellen, det vil si sekvensen av aminosyrer i polypeptidkjeden. DNA arver alle egenskapene til en celle. DNA finnes i kjernen og mitokondriene.
RNA molekyl
Et RNA-molekyl er dannet av én polynukleotidkjede. Det er tre typer RNA i celler. Informasjon, eller messenger RNA tRNA (fra engelsk messenger - "mellomledd"), som bærer informasjon om DNA-nukleotidsekvensen til ribosomer (se nedenfor). Overfør RNA (tRNA), som frakter aminosyrer inn i ribosomer. Ribosomalt RNA (rRNA), som er involvert i dannelsen av ribosomer. RNA finnes i kjernen, ribosomer, cytoplasma, mitokondrier, kloroplaster.
Sammensetning av nukleinsyrer.
En celle er den minste strukturelle og funksjonelle enheten til en levende ting. Cellene til alle levende organismer, inkludert mennesker, har en lignende struktur. Studiet av strukturen, funksjonene til celler, deres interaksjon med hverandre er grunnlaget for å forstå en så kompleks organisme som en person. Cellen reagerer aktivt på irritasjoner, utfører funksjonene til vekst og reproduksjon; i stand til selvreproduksjon og overføring av genetisk informasjon til etterkommere; til regenerering og tilpasning til miljøet.
Struktur. I kroppen til en voksen er det omtrent 200 typer celler som er forskjellige i form, struktur, kjemisk sammensetning og stoffskifte. Til tross for det store mangfoldet, er hver celle i ethvert organ et integrert levende system. Cellen er isolert cytolemma, cytoplasma og kjerne (fig. 5).
Cytolemma. Hver celle har en membran - et cytolemma (cellemembran) som skiller innholdet i cellen fra det ytre (ekstracellulære) miljøet. Cytolemmaet begrenser ikke bare cellen fra utsiden, men gir også dens direkte forbindelse med det ytre miljøet. Cytolemmaet utfører en beskyttende, transportfunksjon
1 - cytolemma (plasmamembran); 2 - pinocytiske vesikler; 3 - sentrosom (cellesenter, cytosenter); 4 - hyaloplasma;
- - endoplasmatisk retikulum (a - membraner i det endoplasmatiske retikulum,
- - ribosomer); 6 - kjerne; 7 - forbindelse av det perinukleære rommet med hulrommene i det endoplasmatiske retikulumet; 8 - kjernefysiske porer; 9 - nukleolus; 10 - intracellulært mesh-apparat (Golgi-kompleks); 11 - sekretoriske vakuoler; 12 - mitokondrier; 13 - lysosomer; 14 - tre påfølgende stadier av fagocytose; 15 - tilkobling av cellemembranen
sjon, oppfatter påvirkningen fra det ytre miljøet. Gjennom cytolemma trenger ulike molekyler (partikler) inn i cellen og går ut av cellen til dens omgivelser.
Cytolemmaet er sammensatt av lipid- og proteinmolekyler som holdes sammen av komplekse intermolekylære interaksjoner. Takket være dem opprettholdes den strukturelle integriteten til membranen. Grunnlaget for cytolemmaet er også bygd opp av lag med lin-
polyprotein natur (lipider i kompleks med proteiner). Med en tykkelse på rundt 10 nm er cytolemma den tykkeste av biologiske membraner. Cytolemma, en semipermeabel biologisk membran, har tre lag (fig. 6, se farge inkl.). De ytre og indre hydrofile lagene er dannet av lipidmolekyler (lipiddobbeltlag) og har en tykkelse på 5-7 nm. Disse lagene er ugjennomtrengelige for de fleste vannløselige molekyler. Mellom ytre og indre lag er et mellomliggende hydrofobt lag av lipidmolekyler. Membranlipider inkluderer en stor gruppe organiske stoffer som er lite løselige i vann (hydrofobe) og lett løselige i organiske løsemidler. Cellemembraner inneholder fosfolipider (glyserofosfatider), steroidlipider (kolesterol), etc.
Lipider utgjør omtrent 50 % av massen til plasmamembranen.
Lipidmolekyler har hydrofile (vannelskende) hoder og hydrofobe (vannfryktende) ender. Lipidmolekyler er lokalisert i cytolemmaet på en slik måte at ytre og indre lag (lipid-dobbeltlag) dannes av hodene til lipidmolekyler, og det mellomliggende laget dannes av endene deres.
Membranproteiner danner ikke et sammenhengende lag i cytolemmaet. Proteiner er lokalisert i lipidlagene, og stuper inn i dem på forskjellige dyp. Proteinmolekyler har en uregelmessig rund form og er dannet av polypeptidspiraler. Samtidig er ikke-polare områder av proteiner (som ikke bærer ladninger), rike på ikke-polare aminosyrer (alanin, valin, glycin, leucin), nedsenket i den delen av lipidmembranen hvor de hydrofobe ender av lipidmolekyler er lokalisert. De polare delene av proteiner (som bærer en ladning), også rike på aminosyrer, samhandler med de hydrofile hodene til lipidmolekyler.
I plasmamembranen utgjør proteiner nesten halvparten av massen. Det er transmembrane (integrerte), semi-integrerte og perifere membranproteiner. Perifere proteiner er lokalisert på overflaten av membranen. Integrerte og semi-integrerte proteiner er innebygd i lipidlag. Molekyler av integrerte proteiner trenger gjennom hele lipidlaget av membranen, og semi-integrerte proteiner er delvis nedsenket i membranlagene. Membranproteiner, i henhold til deres biologiske rolle, er delt inn i bærerproteiner (transportproteiner), enzymproteiner og reseptorproteiner.
Membrankarbohydrater er representert av polysakkaridkjeder som er festet til membranproteiner og lipider. Slike karbohydrater kalles glykoproteiner og glykolipider. Mengden karbohydrater i cytolemma og andre biologiske memer
braner er små. Massen av karbohydrater i plasmamembranen varierer fra 2 til 10 % av membranmassen. Karbohydrater er lokalisert på den ytre overflaten av cellemembranen, som ikke er i kontakt med cytoplasma. Karbohydrater på celleoverflaten danner et epimembranlag - glykokalyxen, som deltar i prosessene med intercellulær gjenkjennelse. Tykkelsen på glykokalyxen er 3-4 nm. Kjemisk sett er glycocalyx et glykoproteinkompleks, som inkluderer forskjellige karbohydrater assosiert med proteiner og lipider.
Funksjoner av plasmamembranen. En av de viktigste funksjonene til cytolemmaet er transport. Den sørger for at næringsstoffer og energi kommer inn i cellen, fjerning av metabolske produkter og biologisk aktive materialer (hemmeligheter) fra cellen, regulerer passasjen av ulike ioner inn og ut av cellen, og opprettholder en passende pH i cellen.
Det er flere mekanismer for stoffers inntreden i cellen og deres utgang fra cellen: disse er diffusjon, aktiv transport, ekso- eller endocytose.
Diffusjon er bevegelsen av molekyler eller ioner fra et område med høy konsentrasjon til et område med lavere konsentrasjon, dvs. langs konsentrasjonsgradienten. På grunn av diffusjon overføres oksygen (02) og karbondioksid (CO2) molekyler gjennom membranene. Ioner, molekyler av glukose og aminosyrer, fettsyrer diffunderer sakte gjennom membranene.
Diffusjonsretningen av ioner bestemmes av to faktorer: en av disse faktorene er deres konsentrasjon, og den andre er den elektriske ladningen. Ioner beveger seg vanligvis til et område med motsatte ladninger og, frastøtt fra et område med samme ladning, diffunderer de fra et område med høy konsentrasjon til et område med lav konsentrasjon.
Aktiv transport er bevegelse av molekyler eller ioner over membraner med energiforbruk mot en konsentrasjonsgradient. Energi i form av nedbrytning av adenosintrifosforsyre (ATP) er nødvendig for å sikre bevegelse av stoffer fra et miljø med lavere konsentrasjon til et miljø med høyere innhold. Et eksempel på aktiv ionetransport er natrium-kalium-pumpen (Na+, K+-pumpe). Na + ioner, ATP ioner kommer inn i membranen fra innsiden, og K + ioner fra utsiden. For hver to K+-ioner som kommer inn i cellen, fjernes tre Na+-ioner fra cellen. Som et resultat blir innholdet i cellen negativt ladet i forhold til det ytre miljøet. I dette tilfellet oppstår det en potensialforskjell mellom de to overflatene på membranen.
Overføringen av store molekyler av nukleotider, aminosyrer etc. gjennom membranen utføres av membrantransportproteiner. Dette er bærerproteiner og kanaldannende proteiner. Bærerproteiner binder seg til et molekyl av et transportert stoff og transporterer det over membranen. Denne prosessen kan være enten passiv eller aktiv. Kanaldannende proteiner danner trange porer fylt med vevsvæske som gjennomsyrer lipiddobbeltlaget. Disse kanalene har porter som åpnes kort som svar på spesifikke prosesser som skjer på membranen.
Cytolemmaet er også involvert i cellens absorpsjon og utskillelse av ulike typer makromolekyler og store partikler. Prosessen med å passere gjennom membranen inn i cellen til slike partikler kalles endocytose, og prosessen med å fjerne dem fra cellen kalles eksocytose. Under endocytose danner plasmamembranen fremspring eller utvekster, som ved snøring blir til vesikler. Partiklene eller væsken fanget i vesiklene overføres til cellen. Det finnes to typer endocytose - fagocytose og pinocytose. Fagocytose (fra gresk phagos - fortærende) er absorpsjon og overføring av store partikler inn i cellen - for eksempel restene av døde celler, bakterier). Pinocytose (fra gresk pino - jeg drikker) er absorpsjon av flytende materiale, makromolekylære forbindelser. De fleste partiklene eller molekylene som tas opp av cellen ender opp i lysosomer der partiklene fordøyes av cellen. Eksocytose er den omvendte prosessen med endocytose. Under eksocytose frigjøres innholdet av transport eller utskillende vesikler til det ekstracellulære rommet. I dette tilfellet smelter vesiklene sammen med plasmamembranen, og åpner seg deretter på overflaten og slipper innholdet ut i det ekstracellulære mediet.
Reseptorfunksjonene til cellemembranen utføres på grunn av et stort antall følsomme formasjoner - reseptorer tilstede på overflaten av cytolemma. Reseptorer er i stand til å oppfatte effekten av ulike kjemiske og fysiske stimuli. Reseptorer som er i stand til å gjenkjenne stimuli er glykoproteiner og glykolipider i cytolemma. Reseptorer er jevnt fordelt over hele celleoverflaten eller kan være konsentrert på en hvilken som helst del av cellemembranen. Det er reseptorer som gjenkjenner hormoner, mediatorer, antigener, ulike proteiner.
Intercellulære forbindelser dannes ved tilkobling, og lukker cytolemmaet til tilstøtende celler. Intercellulære kryss gir overføring av kjemiske og elektriske signaler fra en celle til en annen, deltar i relasjoner
celler. Det er enkle, tette, spaltelignende, synaptiske intercellulære kryss. Enkle koblinger dannes når cytolemmaene til to tilstøtende celler ganske enkelt er i kontakt, ved siden av hverandre. På steder med tette intercellulære forbindelser er cytolemmaet til to celler så nært som mulig, smelter sammen på steder og danner som det var en membran. Med gap-lignende junctions (nexuses) er det et veldig smalt gap (2-3 nm) mellom de to cytolemmaene. Synaptiske forbindelser (synapser) er karakteristiske for kontaktene til nerveceller med hverandre, når et signal (nerveimpuls) er i stand til å overføres fra en nervecelle til en annen nervecelle i bare én retning.
Når det gjelder funksjon, kan intercellulære kryss grupperes i tre grupper. Dette er låseforbindelser, feste og kommunikasjonskontakter. Låseforbindelser forbinder cellene veldig tett, noe som gjør det umulig for selv små molekyler å passere gjennom dem. Festeforbindelser knytter celler mekanisk til naboceller eller ekstracellulære strukturer. Kommunikasjonskontakter av celler med hverandre gir overføring av kjemiske og elektriske signaler. Hovedtypene for kommunikasjonskontakter er gap junctions, synapser.
- Av hvilke kjemiske forbindelser (molekyler) er cytolemmaet bygget opp? Hvordan er molekylene til disse forbindelsene ordnet i membranen?
- Hvor befinner membranproteiner seg, hvilken rolle spiller de i cytolemmaets funksjoner?
- Nevn og beskriv typene transport av stoffer gjennom membranen.
- Hvordan skiller aktiv transport av stoffer over membraner seg fra passiv transport?
- Hva er endocytose og eksocytose? Hvordan skiller de seg fra hverandre?
- Hvilke typer kontakter (forbindelser) av celler med hverandre kjenner du?
Hyaloplasma (fra gresk hyalmos - gjennomsiktig) er et komplekst kolloidalt system som fyller rommet mellom celleorganeller. Proteiner syntetiseres i hyaloplasmaet, det inneholder energiforsyningen til cellen. Hyaloplasma kombinerer ulike cellestrukturer og gir
chivaet deres kjemiske interaksjon, danner det en matrise - det indre miljøet i cellen. Utenfor er hyaloplasmaet dekket med en cellemembran - cytolemmaet. Sammensetningen av hyaloplasma inkluderer vann (opptil 90%). I hyaloplasmaet syntetiseres proteiner som er nødvendige for cellens liv og funksjon. Den inneholder energireserver i form av ATP-molekyler, fettinneslutninger, glykogen avsettes. I hyaloplasmaet er det generelle strukturer - organeller som er tilstede i alle celler, og ikke-permanente formasjoner - cytoplasmatiske inneslutninger. Organeller inkluderer granulært og ikke-granulært endoplasmatisk retikulum, indre retikulært apparat (Golgi-kompleks), cellesenter (cytosenter), ribosomer, lysosomer. Inkluderinger inkluderer glykogen, proteiner, fett, vitaminer, pigment og andre stoffer.
Organeller er cellestrukturer som utfører visse vitale funksjoner. Det er membranøse og ikke-membranorganeller. Membranorganeller er lukkede enkelt- eller sammenkoblede deler av cytoplasmaet, atskilt fra hyaloplasmaet med membraner. Membranorganeller inkluderer det endoplasmatiske retikulum, det indre retikulære apparatet (Golgi-kompleks), mitokondrier, lysosomer og peroksisomer.
Det endoplasmatiske retikulumet er dannet av grupper av sisterner, vesikler eller tubuli, hvis vegger er en membran 6-7 nm tykk. Helheten av disse strukturene ligner et nettverk. Det endoplasmatiske retikulum er heterogent i struktur. Det er to typer endoplasmatisk retikulum - granulært og ikke-granulært (glatt).
I det granulære endoplasmatiske retikulumet, på membrantubuli, er det mange små runde legemer - ribosomer. Membranene til det ikke-granulære endoplasmatiske retikulumet har ikke ribosomer på overflaten. Hovedfunksjonen til det granulære endoplasmatiske retikulumet er deltakelse i proteinsyntese. Lipider og polysakkarider syntetiseres på membranene til det ikke-granulære endoplasmatiske retikulum.
Det indre retikulære apparatet (Golgi-komplekset) er vanligvis lokalisert nær cellekjernen. Den består av flate sisterner omgitt av en membran. Nær gruppene av sisternene er det mange små bobler. Golgi-komplekset er involvert i akkumulering av produkter syntetisert i endoplasmatisk retikulum, og fjerning av de resulterende stoffene utenfor cellen. I tillegg sikrer Golgi-komplekset dannelsen av cellulære lysosomer og peroksimer.
Lysosomer er sfæriske membransekker (0,2-0,4 µm i diameter) fylt med aktive kjemikalier.
hydrolytiske enzymer (hydrolaser) som bryter ned proteiner, karbohydrater, fett og nukleinsyrer. Lysosomer er strukturer som utfører intracellulær fordøyelse av biopolymerer.
Peroksisomer er små, ovale vakuoler på 0,3–1,5 µm store som inneholder enzymet katalase, som ødelegger hydrogenperoksid, som dannes som et resultat av oksidativ deaminering av aminosyrer.
Mitokondrier er cellens kraftverk. Dette er eggformede eller sfæriske organeller med en diameter på ca. 0,5 mikron og en lengde på 1 - 10 mikron. Mitokondrier, i motsetning til andre organeller, er begrenset av ikke én, men to membraner. Den ytre membranen har jevne konturer og skiller mitokondriet fra hyaloplasmaet. Den indre membranen begrenser innholdet i mitokondriene, dens finkornede matrise, og danner mange folder - rygger (cristae). Hovedfunksjonen til mitokondriene er oksidasjon av organiske forbindelser og bruk av frigjort energi for syntese av ATP. Syntesen av ATP utføres med oksygenforbruk og skjer på membranene til mitokondrier, på membranene til deres cristae. Den frigjorte energien brukes til å fosforylere ADP (adenosin difosforsyre) molekyler og konvertere dem til ATP.
Cellens ikke-membranorganeller inkluderer støtteapparatet til cellen, inkludert mikrofilamenter, mikrotubuli og mellomfilamenter, cellesenteret og ribosomer.
Støtteapparatet, eller cytoskjelettet til cellen, gir cellen muligheten til å opprettholde en viss form, samt å utføre rettede bevegelser. Cytoskjelettet er dannet av proteinfilamenter som gjennomsyrer hele cytoplasmaet i cellen, og fyller rommet mellom kjernen og cytolemmaet.
Mikrofilamenter er også proteinfilamenter 5-7 nm tykke, lokalisert hovedsakelig i de perifere seksjonene av cytoplasma. Strukturen til mikrofilamenter inkluderer kontraktile proteiner - aktin, myosin, tropomyosin. Tykkere mikrofilamenter, omtrent 10 nm tykke, kalles mellomfilamenter, eller mikrofibriller. Mellomfilamenter er ordnet i bunter, i forskjellige celler har de en annen sammensetning. I muskelceller er de bygget av proteinet demin, i epitelceller - fra keratinproteiner, i nerveceller er de bygget av proteiner som danner nevrofibriller.
Mikrotubuli er hule sylindre på omtrent 24 nm i diameter, sammensatt av proteinet tubulin. De er de viktigste strukturelle og funksjonelle elementene i
nisjek og flagella, som er grunnlaget for utvekster av cytoplasma. Hovedfunksjonen til disse organellene er støtte. Mikrotubuli gir mobiliteten til selve cellene, samt bevegelsen av flimmerhår og flageller, som er utvekster av enkelte celler (epitel i luftveiene og andre organer). Mikrotubuli er en del av cellesenteret.
Cellesenteret (cytosenteret) er en samling av sentrioler og det tette stoffet som omgir dem - sentrosfæren. Cellesenteret ligger nær cellekjernen. Centrioler er hule sylindre med en diameter på ca
- 25 µm og opptil 0,5 µm lang. Veggene til sentrioler er bygget av mikrotubuli, som danner 9 trillinger (trippel mikrotubuli - 9x3).
Ribosomer er granuler med en størrelse på 15-35 nm. De er sammensatt av proteiner og RNA-molekyler i omtrent like vektforhold. Ribosomer er lokalisert i cytoplasmaet fritt eller de er festet på membranene til det granulære endoplasmatiske retikulum. Ribosomer er involvert i syntesen av proteinmolekyler. De arrangerer aminosyrer i kjeder i strengt samsvar med den genetiske informasjonen i DNA. Sammen med enkeltribosomer har celler grupper av ribosomer som danner polysomer, polyribosomer.
Inneslutninger av cytoplasma er valgfrie komponenter i cellen. De vises og forsvinner avhengig av cellens funksjonelle tilstand. Hovedplasseringen av inneslutninger er cytoplasma. I den akkumuleres inneslutninger i form av dråper, granuler, krystaller. Det er trofiske, sekretoriske og pigmentinneslutninger. Trofiske inneslutninger inkluderer glykogengranulat i leverceller, proteingranulat i egg, fettdråper i fettceller osv. De tjener som reserver av næringsstoffer som cellen akkumulerer. Sekretoriske inneslutninger dannes i cellene i kjertelepitelet i løpet av deres vitale aktivitet. Inneslutninger inneholder biologisk aktive stoffer akkumulert i form av sekretoriske granuler. pigmentinneslutninger
kan være endogene (hvis de er dannet i selve kroppen - hemoglobin, lipofuscin, melanin) eller eksogen (fargestoffer, etc.) opprinnelse.
Spørsmål for repetisjon og selvkontroll:
- Nevn de viktigste strukturelle elementene i cellen.
- Hvilke egenskaper har en celle som en elementær livsenhet?
- Hva er celleorganeller? Fortell oss om klassifiseringen av organeller.
- Hvilke organeller er involvert i syntese og transport av stoffer i cellen?
- Fortell oss om strukturen og funksjonelle betydningen av Golgi-komplekset.
- Beskriv strukturen og funksjonene til mitokondrier.
- Nevn ikke-membrancelleorganellene.
- Definer inkluderinger. Gi eksempler.
Kjernen er vanligvis sfærisk eller eggformet. Noen celler (for eksempel leukocytter) er preget av en bønneformet, stavformet eller segmentert kjerne. Kjernen til en ikke-delende celle (interfase) består av en membran, nukleoplasma (karyoplasma), kromatin og nukleolus.
Kjernemembranen (karyoteka) skiller innholdet i kjernen fra cellens cytoplasma og regulerer transporten av stoffer mellom kjernen og cytoplasmaet. Karyothecaen består av ytre og indre membraner atskilt av et smalt perinukleært rom. Den ytre kjernemembranen er i direkte kontakt med cytoplasmaet til cellen, med membranene i sisternene til det endoplasmatiske retikulumet. Tallrike ribosomer er lokalisert på overflaten av kjernemembranen som vender mot cytoplasmaet. Kjernemembranen har kjernefysiske porer lukket av en kompleks diafragma dannet av sammenkoblede proteingranuler. Metabolisme skjer gjennom kjernefysiske porer
mellom cellekjernen og cytoplasmaet. Molekyler av ribonukleinsyre (RNA) og underenheter av ribosomer går ut av kjernen inn i cytoplasma, og proteiner og nukleotider kommer inn i kjernen.
Under kjernemembranen er en homogen nukleoplasma (karyoplasma) og kjernen. I nukleoplasmaet til den ikke-delende kjernen, i dens kjerneproteinmatrise, er det granuler (klumper) av det såkalte heterokromatin. Områder med mer løsnet kromatin som ligger mellom granulatene kalles eukromatin. Løst kromatin kalles dekondensert kromatin; syntetiske prosesser foregår mest intensivt i det. Under celledeling blir kromatin tykkere, kondenserer og danner kromosomer.
Kromatinet til den ikke-delte kjernen og kromosomene til den delende kjernen har samme kjemiske sammensetning. Både kromatin og kromosomer består av DNA-molekyler assosiert med RNA og proteiner (histoner og ikke-histoner). Hvert DNA-molekyl består av to lange høyrehendte polynukleotidkjeder (dobbel helix). Hvert nukleotid består av en nitrogenholdig base, et sukker og en fosforsyrerest. Dessuten er basen plassert inne i den doble helixen, og sukkerfosfatskjelettet er utenfor.
Arvelig informasjon i DNA-molekyler er skrevet i en lineær sekvens av plasseringen av nukleotidene. Den elementære partikkelen av arvelighet er genet. Et gen er en del av DNA som har en spesifikk sekvens av nukleotider som er ansvarlig for syntesen av et bestemt spesifikt protein.
DNA-molekylene i kromosomet til den delende kjernen er kompakt pakket. Således har ett DNA-molekyl som inneholder 1 million nukleotider i deres lineære arrangement en lengde på 0,34 mm. Lengden på ett menneskelig kromosom i strukket form er omtrent 5 cm.DNA-molekyler assosiert med histonproteiner danner nukleosomer, som er de strukturelle enhetene til kromatin. Nukleosomer ser ut som perler med en diameter på 10 nm. Hvert nukleosom består av histoner, rundt hvilke et 146 bp DNA-segment er vridd. Mellom nukleosomene er lineære deler av DNA, bestående av 60 par nukleotider. Kromatin er representert av fibriller, som danner løkker på omtrent 0,4 μm lange, og inneholder fra 20 000 til 300 000 basepar.
Som et resultat av komprimering (kondensering) og vridning (supercoiling) av deoksyribonukleoproteiner (DNP) i den delende kjernen, er kromosomene langstrakte stavformede formasjoner med to armer adskilt som følger.
kalt innsnevring - sentromer. Avhengig av plasseringen av sentromeren og lengden på armene (bena), skilles tre typer kromosomer ut: metasentriske, med omtrent samme armer, submetasentriske, hvor lengden på armene (bena) er forskjellig, samt akrosentriske kromosomer, der den ene armen er lang, og den andre er veldig kort, knapt merkbar.
Overflaten til kromosomene er dekket med forskjellige molekyler, hovedsakelig ribonukleoprogeider (RNP). Somatiske celler har to kopier av hvert kromosom. De kalles homologe kromosomer, de er like i lengde, form, struktur, bærer de samme genene som er lokalisert på samme måte. Kromosomenes strukturelle egenskaper, antall og størrelse kalles karyotype. Den normale menneskelige karyotypen inkluderer 22 par somatiske kromosomer (autosomer) og ett par kjønnskromosomer (XX eller XY). Somatiske humane celler (diploide) har et dobbelt antall kromosomer - 46. Kjønnsceller inneholder et haploid (enkelt) sett - 23 kromosomer. Derfor er DNA i kjønnsceller to ganger mindre enn i diploide somatiske celler.
Nukleolen, en eller flere, er tilstede i alle ikke-delte celler. Den har form av en intenst farget avrundet kropp, hvis størrelse er proporsjonal med intensiteten av proteinsyntese. Nukleolusen består av et elektrontett nukleolonema (fra gresk neman - tråd), hvor filamentøse (fibrillære) og granulære deler skilles. Den filamentøse delen består av mange sammenflettede RNA-tråder med en tykkelse på omtrent 5 nm. Den granulære (granulære) delen er dannet av korn med en diameter på omtrent 15 nm, som er partikler av ribonukleoproteiner - forløpere til ribosomale underenheter. Ribosomer dannes i kjernen.
Den kjemiske sammensetningen av cellen. Alle celler i menneskekroppen er like i kjemisk sammensetning, de inkluderer både uorganiske og organiske stoffer.
uorganiske stoffer. Mer enn 80 kjemiske elementer finnes i sammensetningen av cellen. Samtidig utgjør seks av dem - karbon, hydrogen, nitrogen, oksygen, fosfor og svovel omtrent 99% av den totale cellemassen. Kjemiske grunnstoffer finnes i cellen i form av ulike forbindelser.
Den første plassen blant stoffene i cellen er okkupert av vann. Den utgjør omtrent 70 % av massen til cellen. De fleste reaksjonene som finner sted i en celle kan bare skje i et vandig medium. Mange stoffer kommer inn i cellen i en vandig løsning. Metabolske produkter fjernes også fra cellen i en vandig løsning. Takk til
tilstedeværelsen av vann beholder cellen sitt volum og elastisitet. De uorganiske stoffene i cellen, i tillegg til vann, inkluderer salter. For livsprosessene til cellen er de viktigste kationene K +, Na +, Mg2 +, Ca2 +, samt anioner - H2PO ~, C1, HCO. "Konsentrasjonen av kationer og anioner inne i cellen og utenfor den er annerledes. Så inne i cellen er det alltid en ganske høy konsentrasjon av kaliumioner og en lav konsentrasjon av natriumioner. Tvert imot, i miljøet rundt cellen, i vevsvæsken, er det færre kaliumioner og flere natriumioner. I en levende celle forblir disse forskjellene i konsentrasjonene av kalium- og natriumioner mellom de intracellulære og ekstracellulære miljøene konstante.
organiske stoffer. Nesten alle cellemolekyler er karbonforbindelser. På grunn av tilstedeværelsen av fire elektroner i det ytre skallet, kan et karbonatom danne fire sterke kovalente bindinger med andre atomer, og skape store og komplekse molekyler. Andre atomer som er vidt fordelt i cellen og som karbonatomer lett kombineres med er hydrogen-, nitrogen- og oksygenatomer. De, som karbon, er små i størrelse og i stand til å danne veldig sterke kovalente bindinger.
De fleste organiske forbindelser danner molekyler av store størrelser, kalt makromolekyler (gresk makros - store). Slike molekyler består av repeterende strukturer som ligner i struktur og sammenkoblede forbindelser - monomerer (gresk monos - en). Et makromolekyl dannet av monomerer kalles en polymer (gresk poly - mange).
Proteiner utgjør hoveddelen av cytoplasmaet og cellekjernen. Alle proteiner er bygd opp av hydrogen, oksygen og nitrogenatomer. Mange proteiner inneholder også svovel- og fosforatomer. Hvert proteinmolekyl består av tusenvis av atomer. Det er et stort antall forskjellige proteiner bygget av aminosyrer.
Mer enn 170 aminosyrer finnes i celler og vev hos dyr og planter. Hver aminosyre har en karboksylgruppe (COOH) med sure egenskaper og en aminogruppe (-NH2) med basiske egenskaper. Molekylære områder som ikke er okkupert av karboksy- og aminogrupper kalles radikaler (R). I det enkleste tilfellet består radikalet av et enkelt hydrogenatom, mens det i mer komplekse aminosyrer kan være en kompleks struktur bestående av mange karbonatomer.
Blant de viktigste aminosyrene er alanin, glutaminsyre og asparaginsyre, prolin, leucin, cystein. Bindingene av aminosyrer til hverandre kalles peptidbindinger. De resulterende forbindelsene av aminosyrer kalles peptider. Et peptid av to aminosyrer kalles et dipeptid,
av tre aminosyrer - et tripeptid, av mange aminosyrer - et polypeptid. De fleste proteiner inneholder 300-500 aminosyrer. Det finnes også større proteinmolekyler, bestående av 1500 eller flere aminosyrer. Proteiner er forskjellige i sammensetning, antall og sekvens av aminosyrer i polypeptidkjeden. Det er sekvensen av alternering av aminosyrer som er av største betydning i det eksisterende mangfoldet av proteiner. Mange proteinmolekyler er lange og har store molekylvekter. Så molekylvekten til insulin er 5700, hemoglobin er 65 000, og molekylvekten til vann er bare 18.
Polypeptidkjeder av proteiner er ikke alltid forlengede. Tvert imot kan de vris, bøyes eller rulles sammen på en rekke måter. En rekke fysiske og kjemiske egenskaper til proteiner gir trekk ved funksjonene de utfører: konstruksjon, motor, transport, beskyttende, energi.
Karbohydratene som utgjør cellene er også organiske stoffer. Karbohydrater er sammensatt av karbon, oksygen og hydrogenatomer. Skille mellom enkle og komplekse karbohydrater. Enkle karbohydrater kalles monosakkarider. Komplekse karbohydrater er polymerer der monosakkarider spiller rollen som monomerer. To monomerer danner et disakkarid, tre et trisakkarid og mange et polysakkarid. Alle monosakkarider er fargeløse stoffer, lett løselige i vann. De vanligste monosakkaridene i en dyrecelle er glukose, ribose og deoksyribose.
Glukose er den primære energikilden til cellen. Ved spaltning blir det til karbonmonoksid og vann (CO2 + + H20). Under denne reaksjonen frigjøres energi (når 1 g glukose brytes ned, frigjøres 17,6 kJ energi). Ribose og deoksyribose er komponenter av nukleinsyrer og ATP.
Lipider består av de samme kjemiske elementene som karbohydrater - karbon, hydrogen og oksygen. Lipider løses ikke opp i vann. De vanligste og mest kjente lipidene er egofett, som er en energikilde. Nedbryting av fett frigjør dobbelt så mye energi som nedbryting av karbohydrater. Lipider er hydrofobe og er derfor en del av cellemembraner.
Celler er sammensatt av nukleinsyrer - DNA og RNA. Navnet "nukleinsyrer" kommer fra det latinske ordet "nucleus", de. kjernen der de først ble oppdaget. Nukleinsyrer er nukleotider koblet i serie med hverandre. Nukleotid er et kjemikalie
en forbindelse som består av ett sukkermolekyl og ett organisk basemolekyl. Organiske baser reagerer med syrer og danner salter.
Hvert DNA-molekyl består av to tråder, spiralformet rundt hverandre. Hver kjede er en polymer hvis monomerer er nukleotider. Hvert nukleotid inneholder en av fire baser - adenin, cytosin, guanin eller tymin. Når en dobbel helix dannes, "forenes" nitrogenbasene til den ene strengen med nitrogenbasene til den andre. Basene kommer så nær hverandre at det dannes hydrogenbindinger mellom dem. Det er en viktig regularitet i arrangementet av de forbindende nukleotidene, nemlig: mot adenin (A) i en kjede er det alltid tymin (T) i den andre kjeden, og mot guanin (G) i en kjede - cytosin (C). I hver av disse kombinasjonene ser det ut til at begge nukleotidene utfyller hverandre. Ordet "tillegg" på latin betyr "komplement". Derfor er det vanlig å si at guanin er komplementært til cytosin, og tymin er komplementært til adenin. Således, hvis rekkefølgen av nukleotidene i en kjede er kjent, bestemmer det komplementære prinsippet umiddelbart rekkefølgen av nukleotidene i den andre kjeden.
I polynukleotid-DNA-kjeder utgjør hver tredje påfølgende nukleotid en triplett (et sett med tre komponenter). Hver triplett er ikke bare en tilfeldig gruppe på tre nukleotider, men en codagen (på gresk er codagen et sted som danner et kodon). Hvert kodon koder (krypterer) kun én aminosyre. Sekvensen av kodogener inneholder (registrert) primær informasjon om sekvensen av aminosyrer i proteiner. DNA har en unik egenskap - evnen til å duplisere, som ingen andre kjente molekyler har.
RNA-molekylet er også en polymer. Dens monomerer er nukleotider. RNA er et enkeltstrengs molekyl. Dette molekylet er bygget på samme måte som en av DNA-trådene. I ribonukleinsyre, så vel som i DNA, er det tripletter - kombinasjoner av tre nukleotider, eller informasjonsenheter. Hver triplett kontrollerer inkorporeringen av en veldig spesifikk aminosyre i proteinet. Rekkefølgen for veksling av aminosyrer under konstruksjon bestemmes av sekvensen til RNA-tripletter. Informasjonen i RNA er informasjonen mottatt fra DNA. Det velkjente prinsippet om komplementaritet ligger i hjertet av informasjonsoverføring.
Hver DNA-triplett har en komplementær RNA-triplett. En RNA-triplett kalles et kodon. Sekvensen av kodoner inneholder informasjon om sekvensen av aminosyrer i proteiner. Denne informasjonen er kopiert fra informasjonen som er registrert i sekvensen av cogener i DNA-molekylet.
I motsetning til DNA, hvis innhold er relativt konstant i cellene til spesifikke organismer, svinger innholdet av RNA og avhenger av de syntetiske prosessene i cellen.
I henhold til funksjonene som utføres, skilles flere typer ribonukleinsyre. Transfer RNA (tRNA) finnes hovedsakelig i cytoplasmaet til cellen. Ribosomalt RNA (rRNA) er en viktig del av strukturen til ribosomer. Messenger RNA (mRNA), eller messenger RNA (mRNA), finnes i cellens kjerne og cytoplasma og bærer informasjon om strukturen til proteinet fra DNA til stedet for proteinsyntese i ribosomer. Alle typer RNA syntetiseres på DNA, som fungerer som en slags matrise.
Adenosintrifosfat (ATP) finnes i hver celle. Kjemisk er ATP et nukleotid. Det og hvert nukleotid inneholder ett molekyl av en organisk base (adenin), ett molekyl karbohydrat (ribose) og tre molekyler fosforsyre. ATP skiller seg betydelig fra konvensjonelle nukleotider ved å ha ikke ett, men tre molekyler av fosforsyre.
Adenosinmonofosforsyre (AMP) er en bestanddel av alle RNA-er. Når ytterligere to molekyler av fosforsyre (H3PO4) er festet, blir det til ATP og blir en energikilde. Det er forbindelsen mellom den andre og den tredje
Den kjemiske sammensetningen av cellen er nært knyttet til funksjonene i strukturen og funksjonen til denne elementære og funksjonelle enheten til den levende. Som i morfologiske termer, er den vanligste og mest universelle for celler av representanter for alle riker den kjemiske sammensetningen av protoplasten. Sistnevnte inneholder ca. 80 % vann, 10 % organisk materiale og 1 % salter. Den ledende rollen i dannelsen av protoplasten blant dem er først og fremst proteiner, nukleinsyrer, lipider og karbohydrater.
I henhold til sammensetningen av kjemiske elementer er protoplasten ekstremt kompleks. Den inneholder stoffer både med liten molekylvekt og stoffer med stort molekyl. 80 % av vekten av protoplasten består av stoffer med høy molekylvekt og bare 30 % er forbindelser med lav molekylvekt. Samtidig er det for hvert makromolekyl hundrevis, og for hvert stort makromolekyl er det tusenvis og titusenvis av molekyler.
Sammensetningen av en hvilken som helst celle inkluderer mer enn 60 elementer i det periodiske systemet til Mendeleev.
I henhold til hyppigheten av forekomsten kan elementer deles inn i tre grupper:
Uorganiske stoffer har lav molekylvekt, finnes og syntetiseres både i en levende celle og i livløs natur. I cellen er disse stoffene representert hovedsakelig av vann og salter oppløst i den.
Vann utgjør omtrent 70 % av cellen. På grunn av sin spesielle egenskap ved molekylær polarisering, spiller vann en stor rolle i cellens liv.
Vannmolekylet består av to hydrogenatomer og ett oksygenatom.
Den elektrokjemiske strukturen til molekylet er slik at det er et lite overskudd av en negativ ladning på oksygen, og en positiv ladning på hydrogenatomer, det vil si at et vannmolekyl har to deler som tiltrekker seg andre vannmolekyler med motsatt ladede deler. Dette fører til en økning i bindingen mellom molekyler, som igjen bestemmer væsketilstanden for aggregering ved temperaturer fra 0 til 1000C, til tross for den relativt lave molekylvekten. Samtidig gir polariserte vannmolekyler bedre løselighet av salter.
Vannets rolle i cellen:
Vann er mediet til cellen, alle biokjemiske reaksjoner finner sted i den.
· Vann utfører en transportfunksjon.
· Vann er et løsemiddel av uorganiske og enkelte organiske stoffer.
· Vann selv deltar i noen reaksjoner (for eksempel fotolyse av vann).
Salter finnes i cellen, som regel i oppløst form, det vil si i form av anioner (negativt ladede ioner) og kationer (positivt ladede ioner).
De viktigste celleanionene er hydroskide (OH -), karbonat (CO 3 2-), bikarbonat (CO 3 -), fosfat (PO 4 3-), hydrogenfosfat (HPO 4 -), dihydrogenfosfat (H 2 PO 4). -). Anionenes rolle er enorm. Fosfat gir dannelse av makroerge bindinger (kjemiske bindinger med høy energi). Karbonater gir bufferegenskapene til cytoplasmaet. Bufring er evnen til å opprettholde en konstant surhet av en løsning.
De viktigste kationene inkluderer proton (H +), kalium (K +), natrium (Na +). Protonet er involvert i mange biokjemiske reaksjoner, og bestemmer ved sin konsentrasjon en så viktig egenskap ved cytoplasma som surheten. Kalium- og natriumioner gir en så viktig egenskap ved cellemembranen som ledningsevnen til en elektrisk impuls.
Cellen er den elementære strukturen der alle hovedstadiene av biologisk metabolisme utføres og alle de viktigste kjemiske komponentene i levende materie er inneholdt. 80% av vekten av protoplasten består av makromolekylære stoffer - proteiner, karbohydrater, lipider, nukleinsyrer, ATP. De organiske stoffene i cellen er representert av forskjellige biokjemiske polymerer, det vil si slike molekyler som består av tallrike repetisjoner av enklere seksjoner (monomerer) som har lignende struktur.
2. Organiske stoffer, deres struktur og rolle i cellens liv.
Kjemiske stoffer i cellen, spesielt deres sammensetning, er delt inn i makro- og mikroelementer fra et kjemisynspunkt. Imidlertid er det også en gruppe ultramikroelementer, som inkluderer kjemiske elementer, hvorav prosentandelen er 0,0000001%.
Det er flere kjemiske forbindelser i cellen, og mindre andre. Imidlertid tilhører alle hovedelementene i cellen gruppen makroelementer. Prefikset makro betyr mange.
En levende organisme på atomnivå skiller seg ikke fra gjenstander av livløs natur. Den består av de samme atomene som livløse gjenstander. Imidlertid er antallet kjemiske elementer i en levende organisme, spesielt de som gir de grunnleggende livsprosessene, mye større prosentvis.
Cellekjemikalier
Ekorn
Hovedstoffene i cellen er proteiner. De opptar 50% av massen til cellen. Proteiner utfører mange forskjellige funksjoner i kroppen til levende vesener, og proteiner er mange andre i deres likhet og funksjoner av materie.
I henhold til deres kjemiske struktur er proteiner biopolymerer, som består av aminosyrer forbundet med peptidbindinger. Det skal bemerkes at sammensetningen av proteiner hovedsakelig er okkupert av aminosyrerester.
Den kjemiske sammensetningen av proteiner er preget av en konstant gjennomsnittlig mengde nitrogen - omtrent 16%. Det skal bemerkes at under påvirkning av spesifikke enzymer, så vel som i prosessen med oppvarming med syrer, er proteiner mottagelige for hydrolyse. Dette er en av hovedtrekkene deres.
Karbohydrater
Karbohydrater er svært utbredt i naturen og spiller en svært viktig rolle i livet til planter og dyr. De deltar i ulike metabolske prosesser i kroppen og er komponenter i mange naturlige forbindelser.
Avhengig av innhold, struktur og fysisk-kjemiske egenskaper, er karbohydrater delt inn i to grupper: enkle - disse er monosakkarider og komplekse - produkter av kondensering av monosakkarider. Blant komplekse karbohydrater er det også to grupper: oligosakkarider (antall monosakkaridrester er fra to til ti) og polysakkarider (antall monosakkaridrester er mer enn ti).
Lipider
Lipider er den viktigste energikilden for organismer. I sammensetningen av levende organismer utfører lipider minst tre hovedfunksjoner: de er de viktigste strukturelle komponentene i membraner, de er en vanlig energireserve, og de spiller også en beskyttende rolle i sammensetningen av dekselet til dyr, planter og mikroorganismer.
Kjemiske stoffer i cellen, som tilhører klassen lipider, har en spesiell egenskap - de er uløselige i vann og lett løselige i organiske løsemidler.
Nukleinsyrer
To typer vitale nukleinsyrer er funnet i cellene til levende organismer: deoksyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA). Nukleinsyrer er komplekse forbindelser som inneholder nitrogen.
Ved fullstendig hydrolyse spaltes nukleinsyrer til mindre forbindelser, nemlig: nitrogenholdige baser, karbohydrater og fosfatsyre. Ved ufullstendig hydrolyse av nukleinsyrer dannes nukleosider og nukleotider. Hovedfunksjonen til nukleinsyrer er lagring av genetisk informasjon og transport av biologisk aktive stoffer.
En gruppe makronæringsstoffer er hovedkilden til celleliv
Gruppen av makronæringsstoffer inkluderer slike grunnleggende kjemiske elementer som oksygen, karbon, hydrogen, nitrogen, kalium, fosfor, svovel, magnesium, natrium, kalsium, klor og andre. Mange av dem, for eksempel fosfor, nitrogen, svovel er en del av forskjellige forbindelser som er ansvarlige for livsprosessene til kroppscellene. Hvert av disse elementene har sin egen funksjon, uten hvilken eksistensen av cellen ville være umulig.
- Oksygen inngår for eksempel i nesten alle organiske stoffer og celleforbindelser. For mange, spesielt aerobe organismer, fungerer oksygen som et oksidasjonsmiddel, som gir cellene til denne organismen energi under respirasjon. Den største mengden oksygen i levende organismer er i sammensetningen av vannmolekyler.
- Karbon er også en del av mange celleforbindelser. Karbonatomer i CaCO3-molekylet danner grunnlaget for skjelettet til levende organismer. Dessuten regulerer karbon cellulære funksjoner og spiller en viktig rolle i prosessen med plantefotosyntese.
- Hydrogen finnes i cellen i vannmolekyler. Dens viktigste rolle i cellestrukturen er at mange mikroskopiske bakterier oksiderer hydrogen for å få energi.
- Nitrogen er en av hovedkomponentene i cellen. Dens atomer er en del av nukleinsyrer, mange proteiner og aminosyrer. Nitrogen er involvert i reguleringen av blodtrykket i form av NO og skilles ut fra en levende organisme i urinen.
Svovel og fosfor er ikke mindre viktige for organismenes liv. Den første er inneholdt i sammensetningen av mange aminosyrer, og derfor i proteiner. Og fosfor danner grunnlaget for ATP - den viktigste og største energikilden til en levende organisme. Dessuten finnes fosfor i form av mineralsalter i tann- og beinvev.
Kalsium og magnesium er viktige i sammensetningen av cellene i kroppen. Kalsium koagulerer blod, så det er viktig for levende vesener. Det regulerer også mange intracellulære prosesser. Magnesium er involvert i dannelsen av DNA i kroppen, dessuten er det en kofaktor i mange enzymer.
Cellen trenger også makronæringsstoffer som natrium og kalium. Natrium opprettholder membranpotensialet i cellen, og kalium er nødvendig for nerveimpulsen og hjertemuskulaturens normale funksjon.
Verdien av sporstoffer for en levende organisme
Alle de grunnleggende stoffene i cellen består ikke bare av makroelementer, men også av mikroelementer. Disse inkluderer sink, selen, jod, kobber og andre. I cellen, som en del av hovedstoffene, er de i knappe mengder, men de spiller en avgjørende rolle i kroppens prosesser. Selen regulerer for eksempel mange grunnleggende prosesser, kobber er en av komponentene i mange enzymer, og sink er hovedelementet i sammensetningen av insulin, hovedhormonet i bukspyttkjertelen.
Den kjemiske sammensetningen av cellen - video