جدول المواد غير العضوية للأحياء. الماء والمركبات غير العضوية ودورها في الخلية

زنزانة: التركيب الكيميائيهيكل وظائف العضيات.

التركيب الكيميائي للخلية. الكلي والعناصر الدقيقة. العلاقة بين هيكل ووظائف المواد غير العضوية و المواد العضوية(البروتينات ، الأحماض النووية ، الكربوهيدرات ، الدهون ، ATP) التي تتكون منها الخلية. دور مواد كيميائيةفي الخلية وجسم الإنسان.

الكائنات الحية تتكون من خلايا. خلايا الكائنات الحية المختلفة لها تركيبة كيميائية متشابهة. يعرض الجدول 1 الرئيسي العناصر الكيميائيةوجدت في خلايا الكائنات الحية.

الجدول 1. محتوى العناصر الكيميائية في الخلية

المجموعة الأولى تشمل الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين. يمثلون ما يقرب من 98 ٪ من إجمالي تكوين الخلية.

المجموعة الثانية تشمل البوتاسيوم ، الصوديوم ، الكالسيوم ، الكبريت ، الفوسفور ، المغنيسيوم ، الحديد ، الكلور. محتواها في الخلية هو أعشار ومئات من نسبة مئوية. عناصر هاتين المجموعتين تنتمي إلى المغذيات الكبيرة(من اليونانية. دقيق- كبير).

العناصر المتبقية ، ممثلة في الخلية بالمئات والألف من المئة ، يتم تضمينها في المجموعة الثالثة. هذا هو أثر العناصر(من اليونانية. مجهري- صغير).

لم يتم العثور على عناصر متأصلة فقط في الطبيعة الحية في الخلية. كل هذه العناصر الكيميائية هي أيضًا جزء من الطبيعة غير الحية. هذا يدل على وحدة الطبيعة الحية وغير الحية.

يمكن أن يؤدي عدم وجود أي عنصر إلى المرض ، وحتى موت الجسد ، حيث يلعب كل عنصر دورًا محددًا. تشكل المغذيات الكبيرة المقدار من المجموعة الأولى أساس البوليمرات الحيوية - البروتينات والكربوهيدرات والأحماض النووية والدهون ، والتي بدونها تكون الحياة مستحيلة. الكبريت جزء من بعض البروتينات ، والفوسفور جزء من الأحماض النووية ، والحديد جزء من الهيموجلوبين ، والمغنيسيوم جزء من الكلوروفيل. يلعب الكالسيوم دورًا مهمًا في عملية التمثيل الغذائي.

جزء من العناصر الكيميائية الموجودة في الخلية هو جزء من المواد غير العضوية - الأملاح المعدنية والماء.

املاح معدنيةموجودة في الخلية ، كقاعدة عامة ، في شكل كاتيونات (K + ، Na + ، Ca 2+ ، Mg 2+) والأنيونات (HPO 2- / 4 ، H 2 PO - / 4 ، CI - ، HCO 3 ) ، التي تحدد نسبتها حموضة الوسط ، وهو أمر مهم لحياة الخلايا.

(في العديد من الخلايا ، يكون الوسط قلويًا قليلًا ولا يتغير الأس الهيدروجيني ، حيث يتم الاحتفاظ باستمرار بنسبة معينة من الكاتيونات والأنيونات.)

تلعب المواد غير العضوية في الحياة البرية دورًا كبيرًا ماء.

الحياة مستحيلة بدون ماء. تشكل كتلة كبيرة من معظم الخلايا. يوجد الكثير من الماء في خلايا المخ والأجنة البشرية: أكثر من 80٪ من الماء ؛ في خلايا الأنسجة الدهنية - 40٪ فقط مع تقدم العمر يقل محتوى الماء في الخلايا. من يخسر 20٪ من الماء يموت.

تحدد الخصائص الفريدة للماء دوره في الجسم. تشارك في التنظيم الحراري ، والذي يرجع إلى السعة الحرارية العالية لاستهلاك المياه عدد كبيرالطاقة عند تسخينها. ما الذي يحدد السعة الحرارية العالية للماء؟

في جزيء الماء ، ترتبط ذرة الأكسجين تساهميًا بذرتين من الهيدروجين. جزيء الماء قطبي لأن ذرة الأكسجين لها شحنة سالبة جزئيًا ، ولكل من ذرتي الهيدروجين

شحنة موجبة جزئيا. تتكون رابطة الهيدروجين بين ذرة الأكسجين لجزيء ماء وذرة الهيدروجين لجزيء آخر. توفر الروابط الهيدروجينية اتصال عدد كبير من جزيئات الماء. عندما يتم تسخين الماء ، يتم إنفاق جزء كبير من الطاقة على تكسير الروابط الهيدروجينية ، مما يحدد قدرتها الحرارية العالية.

ماء - مذيب جيد. بسبب القطبية ، تتفاعل جزيئاتها مع الأيونات الموجبة والسالبة الشحنة ، مما يساهم في إذابة المادة. فيما يتعلق بالماء ، تنقسم جميع مواد الخلية إلى ماء وطارد للماء.

محبة للماء(من اليونانية. هيدرو- المياه و ملف- الحب) تسمى المواد التي تذوب في الماء. وتشمل هذه المركبات الأيونية (مثل الأملاح) وبعض المركبات غير الأيونية (مثل السكريات).

نافرة من الماء(من اليونانية. هيدرو- المياه و فوبوس- الخوف) تسمى المواد التي لا تذوب في الماء. وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، الدهون.

يلعب الماء دورًا مهمًا في التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلية في المحاليل المائية. يقوم بإذابة المنتجات الأيضية غير الضرورية للجسم وبالتالي يساهم في إزالتها من الجسم. يعطيها محتوى الماء العالي في الخلية مرونة. يعزز الماء الحركة مواد مختلفةداخل خلية أو من خلية إلى أخرى.

تتكون الأجسام ذات الطبيعة الحية وغير الحية من نفس العناصر الكيميائية. يشمل تكوين الكائنات الحية المواد غير العضوية - الماء والأملاح المعدنية. ترجع الوظائف الحيوية العديدة للماء في الخلية إلى خصائص جزيئاتها: قطبيتها ، والقدرة على تكوين روابط هيدروجينية.

مكونات غير عضوية للخلايا

نوع آخر من تصنيف العناصر في الخلية:

تشتمل المغذيات الكبيرة المقدار على الأكسجين ، والكربون ، والهيدروجين ، والفوسفور ، والبوتاسيوم ، والكبريت ، والكلور ، والكالسيوم ، والمغنيسيوم ، والصوديوم ، والحديد.
تشمل العناصر الدقيقة المنجنيز والنحاس والزنك واليود والفلور.
تشمل العناصر فائقة الصغر الفضة والذهب والبروم والسيلينيوم.

المكونات العضوية للخلايا

هيكل البروتينات

الانزيمات.

أهم وظيفة للبروتينات هي الحفاز. تسمى جزيئات البروتين التي تزيد من معدل التفاعلات الكيميائية في الخلية بعدة أوامر من حيث الحجم الانزيمات. لا تحدث عملية كيميائية حيوية واحدة في الجسم دون مشاركة الإنزيمات.

تم اكتشاف أكثر من 2000 إنزيم حتى الآن. كفاءتها أعلى بعدة مرات من كفاءة المحفزات غير العضوية المستخدمة في الإنتاج. لذلك ، فإن 1 ملغ من الحديد في تكوين إنزيم الكاتلاز يحل محل 10 أطنان من الحديد غير العضوي. يزيد الكاتلاز من معدل تحلل بيروكسيد الهيدروجين (H 2 O 2) بمقدار 10 11 مرة. إنزيم يحفز تفاعل التكوين حمض الكربونيك(CO 2 + H 2 O \ u003d H 2 CO 3) ، يسرع التفاعل بمقدار 10 7 مرات.

من الخصائص المهمة للإنزيمات خصوصية عملها ؛ كل إنزيم يحفز مجموعة واحدة فقط أو مجموعة صغيرة من التفاعلات المتشابهة.

تسمى المادة التي يعمل عليها الإنزيم المادة المتفاعلة. يجب أن تتطابق هياكل جزيء الإنزيم والركيزة تمامًا مع بعضها البعض. هذا يفسر خصوصية عمل الإنزيمات. عندما يتم دمج الركيزة مع إنزيم ، يتغير التركيب المكاني للإنزيم.

يمكن تصوير تسلسل التفاعل بين الإنزيم والركيزة بشكل تخطيطي:

الركيزة + الإنزيم - مركب الركيزة الإنزيمية - الإنزيم + المنتج.

يمكن أن نرى من الرسم التخطيطي أن الركيزة تتحد مع الإنزيم لتكوين مركب ركيزة إنزيم. في هذه الحالة ، يتم تحويل الركيزة إلى مادة جديدة - المنتج. في المرحلة النهائية ، يتم تحرير الإنزيم من المنتج ويتفاعل مرة أخرى مع جزيء الركيزة التالي.

تعمل الإنزيمات فقط عند درجة حرارة معينة وتركيز المواد وحموضة البيئة. يؤدي التغيير في الظروف إلى تغيير في البنية الثلاثية والرباعية لجزيء البروتين ، وبالتالي إلى قمع نشاط الإنزيم. كيف يحدث هذا؟ فقط جزء معين من جزيء الإنزيم له نشاط تحفيزي يسمى مركز نشط. يحتوي المركز النشط على من 3 إلى 12 من بقايا الأحماض الأمينية ويتكون نتيجة لانحناء سلسلة البولي ببتيد.

تحت تأثير العوامل المختلفة ، يتغير هيكل جزيء الإنزيم. في هذه الحالة ، يكون التكوين المكاني للمركز النشط مضطربًا ، ويفقد الإنزيم نشاطه.

الإنزيمات عبارة عن بروتينات تعمل كمحفزات بيولوجية. بفضل الإنزيمات ، يزداد معدل التفاعلات الكيميائية في الخلايا بعدة مرات من حيث الحجم. خاصية مهمةالإنزيمات - خصوصية العمل في ظل ظروف معينة.

احماض نووية.

تم اكتشاف الأحماض النووية في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. عالم الكيمياء الحيوية السويسري F. Miescher ، الذي عزل مادة تحتوي على نسبة عالية من النيتروجين والفوسفور من نوى الخلايا وأطلق عليها اسم "nuclein" (من lat. نواة- النواة).

تخزن الأحماض النووية معلومات وراثية حول بنية وعمل كل خلية وجميع الكائنات الحية على الأرض. هناك نوعان من الأحماض النووية - الحمض النووي (الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين) و RNA (الحمض النووي الريبي). الأحماض النووية ، مثل البروتينات ، خاصة بالأنواع ، أي أن الكائنات الحية من كل نوع لها نوع خاص بها من الحمض النووي. لمعرفة أسباب خصوصية الأنواع ، ضع في اعتبارك بنية الأحماض النووية.

جزيئات الحمض النووي عبارة عن سلاسل طويلة جدًا تتكون من عدة مئات وحتى ملايين من النيوكليوتيدات. يحتوي أي حمض نووي على أربعة أنواع فقط من النيوكليوتيدات. تعتمد وظائف جزيئات الحمض النووي على بنيتها ، ونيوكليوتيداتها المكونة ، وعددها في السلسلة ، وتسلسل المركب في الجزيء.

يتكون كل نوكليوتيد من ثلاثة مكونات: قاعدة نيتروجينية وكربوهيدرات وحمض الفوسفوريك. يحتوي كل نوكليوتيد DNA على واحد من أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية (أدينين - أ ، ثايمين - تي ، جوانين - جي أو سيتوزين - سي) ، بالإضافة إلى كربوهيدرات ديوكسيريبوز وبقايا حمض الفوسفوريك.

وهكذا ، تختلف نيوكليوتيدات الحمض النووي فقط في نوع القاعدة النيتروجينية.

يتكون جزيء الحمض النووي من عدد كبير من النيوكليوتيدات المتصلة في سلسلة في تسلسل معين. كل نوع من جزيئات الحمض النووي له رقمه الخاص وتسلسله من النيوكليوتيدات.

جزيئات الحمض النووي طويلة جدًا. على سبيل المثال ، لكتابة تسلسل النيوكليوتيدات في جزيئات الحمض النووي من خلية بشرية واحدة (46 كروموسومًا) ، يلزم كتاب بحجم حوالي 820.000 صفحة. يمكن أن يتشكل تناوب أربعة أنواع من النيوكليوتيدات مجموعة لانهائيةالمتغيرات من جزيئات الحمض النووي. تتيح لهم ميزات بنية جزيئات الحمض النووي تخزين كمية هائلة من المعلومات حول جميع علامات الكائنات الحية.

في عام 1953 ، ابتكر عالم الأحياء الأمريكي J. Watson والفيزيائي الإنجليزي F. Crick نموذجًا لبنية جزيء الحمض النووي. وجد العلماء أن كل جزيء DNA يتكون من خيطين مترابطين وملتويين حلزونيًا. انها تبدو مثل الحلزون المزدوج. في كل سلسلة ، تتناوب أربعة أنواع من النيوكليوتيدات في تسلسل محدد.

يختلف تكوين النوكليوتيدات في الحمض النووي أنواع مختلفةالبكتيريا والفطريات والنباتات والحيوانات. لكنها لا تتغير مع تقدم العمر ، فهي تعتمد قليلاً على التغيرات في البيئة. يتم إقران النيوكليوتيدات ، أي أن عدد نيوكليوتيدات الأدينين في أي جزيء DNA يساوي عدد نيوكليوتيدات الثيميدين (A-T) ، وعدد نيوكليوتيدات السيتوزين يساوي عدد نيوكليوتيدات الجوانين (C-G). هذا يرجع إلى حقيقة أن اتصال سلسلتين ببعضهما البعض في جزيء DNA يخضع لقاعدة معينة ، وهي: يرتبط الأدينين في سلسلة واحدة دائمًا برباطتين هيدروجينيتين فقط مع الثايمين من السلسلة الأخرى ، والجوانين بثلاثة هيدروجين الروابط مع السيتوزين ، أي أن سلاسل النيوكليوتيدات لجزيء واحد DNA مكملة لبعضها البعض.

جزيئات الحمض النووي - يتكون DNA و RNA من النيوكليوتيدات. يشتمل تكوين نيوكليوتيدات الحمض النووي على قاعدة نيتروجينية (A ، T ، G ، C) ، كربوهيدرات ديوكسيريبوز وبقايا جزيء حمض الفوسفوريك. جزيء الحمض النووي عبارة عن حلزون مزدوج ، يتكون من خيطين متصلين بواسطة روابط هيدروجينية وفقًا لمبدأ التكامل. وظيفة الحمض النووي هي تخزين المعلومات الوراثية.

توجد في خلايا جميع الكائنات الحية جزيئات ATP - حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك. ATP - مادة عالميةالخلية التي يحتوي جزيءها على روابط غنية بالطاقة. جزيء ATP هو نوع واحد من النيوكليوتيدات ، والذي يتكون ، مثله مثل النيوكليوتيدات الأخرى ، من ثلاثة مكونات: قاعدة نيتروجينية - أدينين ، كربوهيدرات - ريبوز ، ولكنه بدلاً من واحد يحتوي على ثلاث بقايا من جزيئات حمض الفوسفوريك (الشكل 12). الروابط التي يشير إليها الرمز في الشكل غنية بالطاقة ويُطلق عليها ماكرو. يحتوي كل جزيء ATP على رابطتين كبيرتين.

عندما يتم كسر الرابطة عالية الطاقة وينقسم جزيء واحد من حمض الفوسفوريك بمساعدة الإنزيمات ، يتم إطلاق 40 كيلو جول / مول من الطاقة ، ويتم تحويل ATP إلى ADP - حمض الأدينوزين ثنائي الفوسفوريك. مع التخلص من جزيء حمض الفوسفوريك ، يتم تحرير 40 كيلو جول / مول آخر ؛ يتكون AMP - حمض الأدينوزين أحادي الفوسفوريك. هذه التفاعلات قابلة للعكس ، أي ، يمكن أن تتحول AMP إلى ADP ، ADP - إلى ATP.

لا يتم تكسير جزيئات ATP فحسب ، بل يتم تصنيعها أيضًا ، لذا فإن محتواها في الخلية ثابت نسبيًا. أهمية ATP في حياة الخلية هائلة. تلعب هذه الجزيئات دورًا رائدًا في استقلاب الطاقة الضروري لضمان النشاط الحيوي للخلية والكائن ككل.

جزيء الحمض النووي الريبي ، كقاعدة عامة ، هو سلسلة واحدة تتكون من أربعة أنواع من النيوكليوتيدات - A ، U ، G ، C. ثلاثة أنواع رئيسية من الحمض النووي الريبي معروفة: mRNA ، rRNA ، tRNA. محتوى جزيئات الحمض النووي الريبي في الخلية ليس ثابتًا ، فهي تشارك في التخليق الحيوي للبروتين. ATP هو مادة الطاقة العالمية للخلية ، حيث توجد روابط غنية بالطاقة. يلعب ATP دورًا مركزيًا في تبادل الطاقة في الخلية. تم العثور على RNA و ATP في كل من النواة وفي سيتوبلازم الخلية.

وتشمل هذه المياه والأملاح المعدنية.

ماءضروري لتنفيذ عمليات الحياة في الخلية. محتواها 70-80٪ من كتلة الخلية. الوظائف الرئيسية للمياه:

مذيب عالمي

هي البيئة التي تحدث فيها التفاعلات الكيميائية الحيوية ؛

يحدد الخصائص الفسيولوجية للخلية (المرونة ، الحجم) ؛

يشارك في التفاعلات الكيميائية.

يحافظ على التوازن الحراري للجسم بسبب السعة الحرارية العالية والتوصيل الحراري ؛

هي الوسيلة الرئيسية لنقل المواد.

املاح معدنيةموجودة في الخلية على شكل أيونات: الكاتيونات K + ، Na + ، Ca 2+ ، Mg 2+ ؛ الأنيونات - Cl - ، HCO 3 - ، H 2 PO 4 -.

3. المواد العضوية للخلية.

تتكون المركبات العضوية للخلية من العديد من العناصر المتكررة (المونومرات) وهي جزيئات كبيرة - بوليمرات. وتشمل هذه البروتينات والدهون والكربوهيدرات و احماض نووية. محتواها في الخلية: بروتينات -10-20٪ ؛ الدهون - 1-5٪ ؛ الكربوهيدرات - 0.2-2.0٪ ؛ أحماض نووية - 1-2٪ ؛ مواد عضوية ذات وزن جزيئي منخفض - 0.1-0.5٪.

السناجب - مواد عضوية عالية الجزيئية (وزن جزيئي مرتفع). الوحدة الهيكلية لجزيئها عبارة عن حمض أميني. 20 حمض أميني تشارك في تكوين البروتينات. يتضمن تكوين جزيء كل بروتين أحماض أمينية معينة فقط بالترتيب المميز لهذا البروتين. يحتوي الحمض الأميني على الصيغة التالية:

H 2 N - CH - COOH

يتضمن تكوين الأحماض الأمينية NH 2 - مجموعة أمينية ذات خصائص أساسية ؛ COOH هي مجموعة كربوكسيل ذات خصائص حمضية ؛ الجذور التي تميز الأحماض الأمينية عن بعضها البعض.

توجد هياكل بروتينية أولية وثانوية وثالثية ورباعية. تحدد الأحماض الأمينية المرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط الببتيد هيكلها الأساسي. ترتبط بروتينات الهيكل الأساسي في دوامة بمساعدة روابط الهيدروجين وتشكل بنية ثانوية. سلاسل البولي ببتيد ، الملتوية بطريقة معينة في هيكل مضغوط ، تشكل كرة (كرة) - البنية الثلاثية للبروتين. معظم البروتينات لها هيكل ثالث. وتجدر الإشارة إلى أن الأحماض الأمينية تنشط فقط على سطح الكريات. تتحد البروتينات ذات البنية الكروية وتشكل بنية رباعية (على سبيل المثال ، الهيموجلوبين). عندما يتعرض درجة حرارة عاليةوالأحماض وعوامل أخرى ، يتم تدمير جزيئات البروتين المعقدة - تمسخ البروتين. عندما تتحسن الظروف ، يكون البروتين المحوَّل الصفات قادرًا على استعادة هيكله إذا لم يتم تدمير هيكله الأساسي. هذه العملية تسمى إعادة التشبع.

البروتينات خاصة بالأنواع: كل نوع من أنواع الحيوانات يتميز بمجموعة من البروتينات المعينة.

هناك بروتينات بسيطة ومعقدة. تتكون الأحماض البسيطة فقط من الأحماض الأمينية (على سبيل المثال ، الألبومين ، الجلوبيولين ، الفيبرينوجين ، الميوسين ، إلخ). يشمل تكوين البروتينات المعقدة ، بالإضافة إلى الأحماض الأمينية ، أيضًا المركبات العضوية الأخرى ، على سبيل المثال ، الدهون والكربوهيدرات (البروتينات الدهنية ، البروتينات السكرية ، إلخ).

تؤدي البروتينات الوظائف التالية:

أنزيمي (على سبيل المثال ، إنزيم الأميليز يكسر الكربوهيدرات) ؛

هيكلية (على سبيل المثال ، جزء من الأغشية وعضيات الخلية الأخرى) ؛

مستقبل (على سبيل المثال ، يساهم بروتين رودوبسين في تحسين الرؤية) ؛

النقل (على سبيل المثال ، يحمل الهيموغلوبين الأكسجين أو ثاني أكسيد الكربون) ؛

وقائي (على سبيل المثال ، تشارك بروتينات الغلوبولين المناعي في تكوين المناعة) ؛

المحرك (على سبيل المثال ، يشارك الأكتين والميوسين في تقلص ألياف العضلات) ؛

هرموني (على سبيل المثال ، الأنسولين يحول الجلوكوز إلى جليكوجين) ؛

الطاقة (عند تقسيم 1 جرام من البروتين ، يتم تحرير 4.2 كيلو كالوري من الطاقة).

الدهون (الدهون) - مركبات الجلسرين الكحولي ثلاثي الهيدروجين والأحماض الدهنية عالية الوزن الجزيئي. صيغة كيميائيةسمين:

CH 2 -O-C (O) -R¹

CH 2 -O-C (O) -R³ ، حيث قد تكون الجذور مختلفة.

وظائف الدهون في الخلية:

الهيكلية (المشاركة في بناء غشاء الخلية) ؛

الطاقة (مع تحلل 1 غرام من الدهون في الجسم ، يتم إطلاق 9.2 كيلو كالوري من الطاقة) ؛

وقائي (يحفظ من فقد الحرارة ، التلف الميكانيكي) ؛

الدهون مصدر للمياه الداخلية (عندما يتأكسد 10 جم من الدهون ، يتم إطلاق 11 جم من الماء) ؛

تنظيم التمثيل الغذائي.

الكربوهيدرات - يمكن تمثيل جزيئها بالصيغة العامة C n (H 2 O) n - الكربون والماء.

تنقسم الكربوهيدرات إلى ثلاث مجموعات: السكريات الأحادية (تشمل جزيء سكر واحد - الجلوكوز ، الفركتوز ، إلخ) ، السكريات القليلة (تشمل من 2 إلى 10 من بقايا السكريات الأحادية: السكروز ، اللاكتوز) والسكريات (المركبات ذات الوزن الجزيئي العالي - الجليكوجين ، النشا ، إلخ. ).

وظائف الكربوهيدرات:

بمثابة عناصر أولية لبناء مواد عضوية مختلفة ، على سبيل المثال ، أثناء عملية التمثيل الضوئي - الجلوكوز ؛

المصدر الرئيسي لطاقة الجسم ، عندما تتحلل باستخدام الأكسجين ، يتم إطلاق المزيد من الطاقة مقارنة بأكسدة الدهون ؛

وقائي (على سبيل المثال ، يحتوي المخاط الذي تفرزه الغدد المختلفة على الكثير من الكربوهيدرات ؛ فهو يحمي جدران الأعضاء المجوفة (القصبات والمعدة والأمعاء) من التلف الميكانيكي ؛ وله خصائص مطهرة) ؛

الوظائف الهيكلية والداعمة: جزء من غشاء البلازما.

احماض نووية هي بوليمرات حيوية تحتوي على الفوسفور. وتشمل هذه ديوكسي ريبونوكلييك (DNA)و أحماض نووية (RNA).

الحمض النووي -أكبر البوليمرات الحيوية ، مونومرها هو النوكليوتيدات. يتكون من بقايا ثلاث مواد: قاعدة نيتروجينية ، كربوهيدرات ديوكسيريبوز وحمض الفوسفوريك. هناك 4 نيوكليوتيدات تشارك في تكوين جزيء الحمض النووي. قاعدتان نيتروجينيتان هما مشتقات بيريميدين - الثايمين والسيتوزين. يتم تصنيف الأدينين والجوانين كمشتقات البيورين.

وفقًا لنموذج الحمض النووي الذي اقترحه J. Watson و F. Crick (1953) ، يتكون جزيء DNA من شريطين ملفوفين حلزونيًا حول بعضهما البعض.

يتم ربط خيوط الجزيء معًا بواسطة روابط هيدروجينية تحدث بينهما. مكملالقواعد النيتروجينية. الأدينين مكمل للثيمين ، والجوانين مكمل للسيتوزين. يقع الحمض النووي في الخلايا في النواة ، حيث يتشكل مع البروتينات الكروموسومات. يوجد الحمض النووي أيضًا في الميتوكوندريا والبلاستيدات ، حيث يتم ترتيب جزيئاتهم في حلقة. الأساسية وظيفة الحمض النووي- تخزين المعلومات الوراثية الموجودة في تسلسل النيوكليوتيدات التي تشكل جزيئها ، ونقل هذه المعلومات إلى الخلايا الوليدة.

حمض النووي الريبيواحد الذين تقطعت بهم السبل. يتكون نيوكليوتيد الحمض النووي الريبي من إحدى القواعد النيتروجينية (الأدينين أو الجوانين أو السيتوزين أو اليوراسيل) ، وكربوهيدرات الريبوز ، وبقايا حمض الفوسفوريك.

هناك عدة أنواع من الحمض النووي الريبي.

RNA الريبوسوم(r-RNA) بالاشتراك مع البروتين هو جزء من الريبوسومات. تقوم الريبوسومات بتخليق البروتين. رسول RNAيحمل (i-RNA) معلومات حول تخليق البروتين من النواة إلى السيتوبلازم. نقل الحمض النووي الريبي(t-RNA) يقع في السيتوبلازم ؛ يعلق بعض الأحماض الأمينية بنفسه ويسلمها إلى الريبوسومات - موقع تخليق البروتين.

تم العثور على الحمض النووي الريبي في النواة ، السيتوبلازم ، الريبوسومات ، الميتوكوندريا ، والبلاستيدات. في الطبيعة ، هناك نوع آخر من الحمض النووي الريبي - الفيروسي. في بعض الفيروسات ، تؤدي وظيفة تخزين ونقل المعلومات الوراثية. في الفيروسات الأخرى ، يتم تنفيذ هذه الوظيفة عن طريق الحمض النووي الفيروسي.

حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك (ATP) - عبارة عن نيوكليوتيد خاص يتكون من القاعدة النيتروجينية الأدينين ، الكربوهيدرات الريبوز وثلاث بقايا حمض الفوسفوريك.

ATP هو مصدر عالمي للطاقة اللازمة للعمليات البيولوجية التي تحدث في الخلية. جزيء ATP غير مستقر للغاية وقادر على فصل واحد أو اثنين من جزيئات الفوسفات مع إطلاق كمية كبيرة من الطاقة. يتم إنفاق هذه الطاقة على ضمان جميع الوظائف الحيوية للخلية - التخليق الحيوي ، والحركة ، وتوليد النبضات الكهربائية ، وما إلى ذلك. تسمى الروابط الموجودة في جزيء ATP بمايكرورجيك. يصاحب انقسام الفوسفات من جزيء ATP إطلاق 40 كيلو جول من الطاقة. يحدث تخليق ATP في الميتوكوندريا.

مواد غير عضويةالتي هي جزء من الخلية

الغرض من الدرس: لدراسة التركيب الكيميائي للخلية ، للتعرف على دور المواد غير العضوية.

أهداف الدرس:

التعليمية: إظهار تنوع العناصر والمركبات الكيميائية التي تتكون منها الكائنات الحية ، وأهميتها في عملية الحياة ؛

تطوير: مواصلة تكوين المهارات والقدرات عمل مستقلمع الكتاب المدرسي ، والقدرة على تسليط الضوء على الشيء الرئيسي ، وصياغة الاستنتاجات ؛

التعليمية: تثقيف الموقف المسؤول لتنفيذ المهام الموكلة.

معدات: جهاز عرض الوسائط المتعددة والعرض التقديمي مذكرة.

خطة الدرس

I. لحظة تنظيمية.

تحية طيبة؛ - تحضير الجمهور للعمل ؛ - توافر الطلاب.

ثانيًا. تحفيز النشاط التربوي.

- وهنا مجموعة من الكلمات: نحاس ، بروتينات ، حديد ، كربوهيدرات ، دهون ، فيتامينات ، مغنيسيوم ، ذهب ، كبريت ، كالسيوم ، فوسفور.

إلى أي مجموعتين يمكن تقسيم هذه الكلمات؟ اشرح الجواب. (عضوي وغير عضوي ؛ مواد كيميائية وعناصر كيميائية).

- من منكم يمكنه تسمية دور بعض المواد والعناصر في حياة الكائنات الحية؟

- حدد لنفسك هدف وأهداف الدرس بناءً على عنوان الموضوع.

ثالثا. تقديم مواد جديدة.

عرض. يتضمن العرض 3 دروس حول هذا الموضوع دفعة واحدة. لنبدأ بالشريحة الثانية الرئيسية: اتبع الارتباط التشعبي للذهاب إلى الدرس الصحيح.

الشريحة الثالثة:محادثة وفق مخطط "محتوى العناصر الكيميائية في جسم الإنسان":

- تحتوي الخلية على حوالي 80 عنصرًا كيميائيًا مختلفًا توجد في أجسام ذات طبيعة غير حية. ماذا يمكن ان تقول؟ (حول القواسم المشتركة بين الطبيعة الحية وغير الحية). 27 عنصرًا تؤدي وظائف معينة ، والباقي يدخل الجسم بالطعام والماء والهواء.

- ما هي العناصر الكيميائية وما هي الكمية التي يحتويها جسم الإنسان؟

- تنقسم جميع المركبات الكيميائية الموجودة في الكائنات الحية إلى مجموعات.

- باستخدام الجدول ، ارسم مخططًا "المجموعات الرئيسية للعناصر الكيميائية في الطبيعة" (انظر الجدول "العناصر التي تتكون منها خلايا الكائنات الحية" ، انظر الجدول 1 ). يعد الأكسجين والهيدروجين والكربون والنيتروجين والكبريت والفوسفور مكونات أساسية لجزيئات البوليمر البيولوجية (البروتينات والأحماض النووية) ، وغالبًا ما يطلق عليها العناصر الحيوية.

مخطط

الشريحة 5:ابدأ في ملء الجدول - ملخص مرجعي في دفتر ملاحظاتك (سيتم استكمال هذا الجدول في الدروس اللاحقة ، انظر الجدول 2 ).

- من كل شيء مركبات كيميائيةيحتوي الماء في الكائنات الحية على 75 - 85٪ من وزن الجسم.

لماذا هذه الكمية من الماء مطلوبة؟ ما هي وظيفة الماء في الكائن الحي؟

- أنت تعلم بالفعل أن الهيكل والوظائف مترابطة. دعنا نلقي نظرة فاحصة على بنية جزيء الماء لمعرفة سبب امتلاك الماء لمثل هذه الخصائص. في سياق الشرح ، تقوم بملء الملاحظات الداعمة في دفتر ملاحظاتك (انظر الشريحة 5).

الشرائح 6 - 7إظهار السمات الهيكلية لجزيء الماء وخصائصه.

- من بين المركبات غير العضوية التي تتكون منها الكائنات الحية ، أعلى قيمةلديها أملاح الأحماض المعدنية والكاتيونات والأنيونات المقابلة. بالرغم من حاجة الانسان والحيوان الى المعادنمعبرًا عنها بعشرات وحتى آلاف الجرام ، ومع ذلك ، فإن عدم وجود أي من الطعام بيولوجيًا عناصر مهمةيؤدي إلى مرض خطير.

- املأ الجدول ، عمود الأملاح المعدنية ، باستخدام مادة الكتاب المدرسي ، ص 104 - 107. ( الشريحة 8انقر فوق الارتباط التشعبي للتحقق من العمل المنجز).

- إعطاء أمثلة تثبت دور الأملاح المعدنية في حياة الكائنات الحية.

رابعا. تثبيت مادة جديدة:

يقوم العديد من الطلاب (كم عدد أجهزة الكمبيوتر في الفصل) بإجراء اختبار تفاعلي 1 "المواد غير العضوية للخلية" ؛

أداء الباقي مهام لتدريب التفكير والقدرة على استخلاص النتائج(مذكرة) :

هناك علاقة معينة بين المصطلحين الأولين. بين المفهوم الرابع وواحد من المفاهيم التالية هناك نفس العلاقة. ابحث عنه:

1. اليود: الغدة الدرقية = الفلور: ___________________

أ) البنكرياس ب) مينا الأسنانج) الحمض النووي د) الغدد الكظرية

2. الحديد: الهيموجلوبين = __________: الكلوروفيل:

أ) الكوبالت ب) النحاس ج) اليود د) المغنيسيوم

3. أداء الإملاء الرقمي "الجزيئات". 1. الروابط الهيدروجينية هي أضعف الروابط في الجزيء (1). 2. الهيكل والتكوين واحد واحد (0). 3. التكوين يحدد الهيكل دائما (0). 4. تكوين وتركيب الجزيء يحدد خصائصه (1). 5. تفسر قطبية جزيئات الماء قدرتها على التسخين والتبريد ببطء (0). 6. تحمل ذرة الأكسجين في جزيء الماء شحنة موجبة. (0)

خامسا - ملخص الدرس.

هل حققت أهدافك وغاياتك من الدرس؟ ما الأشياء الجديدة التي اكتشفتها في هذا الدرس؟

المؤلفات:

مادة الاحياء. الصف التاسع: خطط الدرس وفقًا للكتاب المدرسي بواسطة S.G. Mamontov ، V.B. Zakharova ، NI Sonina / ed. - شركات. إم جومينيوك. فولجوجراد: مدرس ، 2006.

ليرنر جي. علم الأحياء العام. اختبارات الدرس والواجبات. 10-11 الصف. / - م: حوض السمك ، 1998.

Mamontov S.G. ، Zakharov V.B. ، Sonin N.I. مادة الاحياء. الأنماط العامة. الصف 9: Proc. للتعليم العام كتاب مدرسي المؤسسات. - م: بوستارد ، 2000.

القرص المضغوط مجموعة من الموارد التعليمية الرقمية للكتاب المدرسي Teremov A.V.، Petrosova RA، Nikishov A.I. مادة الاحياء. أنماط الحياة العامة: 9 خلايا. إد إنساني. مركز VLADOS ، 2003. Physicon LLC ، 2007.

يتضمن تكوين الخلية الحية نفس العناصر الكيميائية التي تعد جزءًا من الطبيعة غير الحية. من أصل 104 عناصر النظام الدوريوجد D.I Mendeleev في الخلايا 60.

وهي مقسمة إلى ثلاث مجموعات:

1. العناصر الرئيسية هي الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين (98 ٪ من تكوين الخلية) ؛
2. العناصر التي تشكل أعشار ومئات النسبة المئوية - البوتاسيوم والفوسفور والكبريت والمغنيسيوم والحديد والكلور والكالسيوم والصوديوم (1.9 ٪ في المجموع) ؛
3. جميع العناصر الأخرى الموجودة بكميات أصغر هي عناصر تتبع.

التركيب الجزيئي للخلية معقد وغير متجانس. توجد أيضًا مركبات منفصلة - الماء والأملاح المعدنية - في طبيعة جامدة؛ البعض الآخر - المركبات العضوية: الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والأحماض النووية وما إلى ذلك - هي خصائص فقط للكائنات الحية.

مواد غير عضوية

يشكل الماء حوالي 80٪ من كتلة الخلية. في الخلايا الشابة سريعة النمو - حتى 95٪ ، في الخلايا القديمة - 60٪.

دور الماء في الخلية عظيم.

إنه الوسيط الرئيسي والمذيب ، ويشارك في معظم التفاعلات الكيميائية ، وحركة المواد ، والتنظيم الحراري ، وتشكيل الهياكل الخلوية ، ويحدد حجم ومرونة الخلية. تدخل معظم المواد إلى الجسم وتخرج منه في محلول مائي. الدور البيولوجييتم تحديد الماء من خلال خصوصية الهيكل: قطبية جزيئاته والقدرة على تكوين روابط هيدروجينية ، بسبب ظهور معقدات العديد من جزيئات الماء. إذا كانت طاقة الجذب بين جزيئات الماء أقل من بين جزيئات الماء ومادة ، فإنها تذوب في الماء. تسمى هذه المواد محبة للماء (من الكلمة اليونانية "hydro" - ماء ، "فيليه" - أنا أحب). هناك العديد من الأملاح المعدنية والبروتينات والكربوهيدرات وما إلى ذلك. إذا كانت طاقة الجذب بين جزيئات الماء أكبر من طاقة الجذب بين جزيئات الماء والمادة ، فهذه المواد غير قابلة للذوبان (أو قابلة للذوبان بشكل طفيف) ، تسمى كارهة للماء ( من "فوبوس" اليونانية - الخوف) - الدهون ، الدهون ، إلخ.

تتفكك الأملاح المعدنية في المحاليل المائية للخلية إلى كاتيونات وأنيونات ، مما يوفر كمية ثابتة من العناصر الكيميائية الضرورية والضغط الاسموزي. من أهم الكاتيونات K +، Na +، Ca 2+، Mg +. تركيز الكاتيونات الفردية في الخلية وفي البيئة خارج الخلية ليس هو نفسه. في الخلية الحية ، يكون تركيز K مرتفعًا ، و Na منخفض ، وفي بلازما الدم ، على العكس من ذلك ، يوجد تركيز عالٍ من Na و K منخفض. هذا بسبب النفاذية الانتقائية للأغشية. يضمن الاختلاف في تركيز الأيونات في الخلية والبيئة تدفق المياه من البيئة إلى الخلية وامتصاص جذور النباتات للماء. عيب العناصر الفردية- Fe ، P ، Mg ، Co ، Zn - يمنع تكوين الأحماض النووية والهيموجلوبين والبروتينات وغيرها من العناصر الحيوية مواد مهمةويؤدي إلى مرض خطير. تحدد الأنيونات ثبات بيئة خلية الأس الهيدروجيني (المحايدة والقلوية قليلاً). من الأنيونات أهمها HPO 4 2-، H 2 PO 4 -، Cl -، HCO 3 -

مواد عضوية

المواد العضوية في شكل معقد حوالي 20-30٪ من تكوين الخلية.

الكربوهيدرات- مركبات عضوية تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين. وهي مقسمة إلى بسيطة - السكريات الأحادية (من اليونانية "monos - واحد) ومعقدة - السكريات (من" بولي "اليونانية - الكثير).

السكريات الأحادية(معهم الصيغة العامة C n H 2n O n) - مواد عديمة اللون ذات طعم حلو لطيف وقابلة للذوبان في الماء بدرجة عالية. تختلف في عدد ذرات الكربون. من بين السكريات الأحادية ، السداسي (مع 6 ذرات C) هي الأكثر شيوعًا: الجلوكوز والفركتوز (الموجود في الفاكهة والعسل والدم) والجلاكتوز (الموجود في الحليب). من بين البنتوز (مع 5 ذرات C) ، الأكثر شيوعًا هي الريبوز و deoxyribose ، وهي جزء من الأحماض النووية و ATP.

السكرياتيشير إلى البوليمرات - المركبات التي يتكرر فيها المونومر نفسه عدة مرات. مونومرات السكريات أحادية السكريات. السكريات قابلة للذوبان في الماء والعديد منها لها طعم حلو. من بينها ، أبسط أنواع السكاريد ، التي تتكون من اثنين من السكريات الأحادية. على سبيل المثال ، يتكون السكروز من الجلوكوز والفركتوز. سكر الحليب - من الجلوكوز والجالاكتوز. مع زيادة عدد المونومرات ، تنخفض قابلية الذوبان في السكريات. من بين السكريات عالية الوزن الجزيئي ، الجليكوجين هو الأكثر شيوعًا في الحيوانات ، والنشا والألياف (السليلوز) في النباتات. هذا الأخير يتكون من 150-200 جزيء جلوكوز.

الكربوهيدرات- المصدر الرئيسي للطاقة لجميع أشكال النشاط الخلوي (الحركة ، التخليق الحيوي ، الإفراز ، إلخ). عند الانقسام إلى أبسط المنتجات CO 2 و H 2 O ، فإن 1 جرام من الكربوهيدرات يطلق 17.6 كيلو جول من الطاقة. تؤدي الكربوهيدرات وظيفة بناء في النباتات (تتكون أصدافها من السليلوز) ودور المواد الاحتياطية (في النباتات - النشا ، في الحيوانات - الجليكوجين).

الدهون- هذه مواد ودهون غير قابلة للذوبان في الماء ، تتكون من الجلسرين والأحماض الدهنية عالية الوزن الجزيئي. توجد الدهون الحيوانية في الحليب واللحوم والأنسجة تحت الجلد. في درجة حرارة الغرفةهذه المواد الصلبة. توجد الدهون في النباتات في البذور والفواكه والأعضاء الأخرى. في درجة حرارة الغرفة ، هم سوائل. المواد الشبيهة بالدهون تشبه الدهون في التركيب الكيميائي. يوجد الكثير منها في صفار البيض وخلايا المخ والأنسجة الأخرى.

يتم تحديد دور الدهون من خلال وظيفتها الهيكلية. أنها تشكل أغشية الخلايا ، والتي ، بسبب كراهية الماء ، تمنع محتويات الخلية من الاختلاط مع بيئة. تؤدي الدهون وظيفة الطاقة. الانقسام إلى CO 2 و H 2 O ، يطلق 1 غرام من الدهون 38.9 كيلو جول من الطاقة. لا تقوم بتوصيل الحرارة بشكل جيد ، وتتراكم في الأنسجة تحت الجلد (والأعضاء والأنسجة الأخرى) ، وظيفة الحمايةودور قطع الغيار.

السناجب- الأكثر خصوصية وأهمية للجسم. ينتمون إلى بوليمرات غير دورية. على عكس البوليمرات الأخرى ، تتكون جزيئاتها من مونومرات متشابهة ولكنها غير متطابقة - 20 حمضًا أمينيًا مختلفًا.

كل حمض أميني له اسمه الخاص وبنيته الخاصة وخصائصه. يمكن تمثيل صيغتها العامة على النحو التالي

يتكون جزيء الأحماض الأمينية من جزء محدد (R الجذري) وجزء هو نفسه بالنسبة لجميع الأحماض الأمينية ، بما في ذلك المجموعة الأمينية (-NH 2) ذات الخصائص الأساسية ، ومجموعة الكربوكسيل (COOH) ذات الخصائص الحمضية. يحدد وجود المجموعات الحمضية والأساسية في جزيء واحد تفاعلها العالي. من خلال هذه المجموعات ، يحدث اتصال الأحماض الأمينية في تكوين بوليمر - بروتين. في هذه الحالة ، يتم إطلاق جزيء ماء من المجموعة الأمينية لحمض أميني واحد وكربوكسيل آخر ، ويتم دمج الإلكترونات المحررة لتكوين رابطة ببتيدية. لذلك ، تسمى البروتينات عديد الببتيدات.

جزيء البروتين هو سلسلة من عدة عشرات أو مئات من الأحماض الأمينية.

جزيئات البروتين ضخمة ، لذلك تسمى الجزيئات الكبيرة. البروتينات ، مثل الأحماض الأمينية ، شديدة التفاعل وقادرة على التفاعل مع الأحماض والقلويات. وهي تختلف في تكوين وكمية وتسلسل الأحماض الأمينية (عدد هذه التوليفات المكونة من 20 حمضًا أمينيًا لا حصر له تقريبًا). هذا ما يفسر تنوع البروتينات.

هناك أربعة مستويات من التنظيم في بنية جزيئات البروتين (59)

• الهيكل الأساسي- سلسلة بولي ببتيد من الأحماض الأمينية مرتبطة في تسلسل معين بواسطة روابط تساهمية (قوية) ببتيدية.
• الهيكل الثانوي- سلسلة بولي ببتيد ملتوية في حلزون محكم. في ذلك ، تنشأ روابط هيدروجينية منخفضة القوة بين روابط الببتيد في المنعطفات المجاورة (والذرات الأخرى). معًا ، يوفران بنية قوية إلى حد ما.
• الهيكل الثالثهو تكوين غريب ، لكنه محدد لكل بروتين - كرية. يتم تثبيته معًا بواسطة روابط ضعيفة كارهة للماء أو قوى متماسكة بين الجذور غير القطبية الموجودة في العديد من الأحماض الأمينية. نظرًا لتعددها ، فإنها توفر ثباتًا كافيًا لجزيء البروتين الكبير وقدرته على الحركة. يتم دعم البنية الثلاثية للبروتينات أيضًا بواسطة روابط تساهمية S - S (es - es) التي تنشأ بين جذور حمض السيستين المحتوي على الكبريت ، والتي تكون بعيدة عن بعضها البعض.
• هيكل رباعيليس نموذجيًا لجميع البروتينات. يحدث عندما تتحد العديد من جزيئات البروتين لتشكيل مجمعات. على سبيل المثال ، الهيموغلوبين في الدم البشري عبارة عن مركب من أربعة جزيئات كبيرة من هذا البروتين.

يرتبط هذا التعقيد في بنية جزيئات البروتين بمجموعة متنوعة من الوظائف المتأصلة في هذه البوليمرات الحيوية. ومع ذلك ، فإن بنية جزيئات البروتين تعتمد على خصائص البيئة.

يسمى انتهاك التركيب الطبيعي للبروتين تمسخ. يمكن أن يحدث تحت تأثير ارتفاع درجة الحرارة والمواد الكيميائية والطاقة المشعة وعوامل أخرى. مع تأثير ضعيف ، يتفكك الهيكل الرباعي فقط ، مع هيكل أقوى ، الهيكل الثالث ، ثم الثاني ، ويبقى البروتين في شكل بنية أولية - سلسلة بولي ببتيد. هذه العملية قابلة للعكس جزئيًا ، و البروتين المشوه قادر على استعادة هيكله.

دور البروتين في حياة الخلية هائل.

السناجب- هذه مواد البناءالكائن الحي. يشاركون في بناء القشرة والعضيات وأغشية الخلية والأنسجة الفردية (الشعر والأوعية الدموية ، إلخ). تعمل العديد من البروتينات كمحفزات في الخلية - إنزيمات تسرع التفاعلات الخلوية بعشرات ، مئات الملايين من المرات. حوالي ألف إنزيم معروف. بالإضافة إلى البروتين ، تشتمل مكوناتها على المعادن Mg ، Fe ، Mn ، الفيتامينات ، إلخ.

يتم تحفيز كل تفاعل بواسطة إنزيم خاص به. في هذه الحالة ، لا يعمل الإنزيم بأكمله ، ولكن منطقة معينة - المركز النشط. يناسب الركيزة مثل مفتاح القفل. تعمل الإنزيمات عند درجة حرارة معينة ودرجة حموضة معينة. توفر بروتينات مقلصة خاصة الوظائف الحركية للخلايا (حركة السوط ، الهضاب ، تقلص العضلات ، إلخ). تؤدي البروتينات الفردية (الهيموجلوبين في الدم) وظيفة نقل ، وتوصيل الأكسجين إلى جميع أعضاء وأنسجة الجسم. بروتينات معينة - أجسام مضادة - تؤدي وظيفة وقائية ، وتحييد المواد الغريبة. تؤدي بعض البروتينات وظيفة طاقة. الانقسام إلى الأحماض الأمينية ، ثم إلى المزيد مواد بسيطة 1 غرام من البروتين يطلق 17.6 كيلو جول من الطاقة.

احماض نووية(من اللاتينية "النواة" - اللب) تم اكتشافها لأول مرة في اللب. هم من نوعين - أحماض ديوكسي ريبونوكلييك(الحمض النووي) والأحماض النووية(RNA). دورها البيولوجي كبير ، فهي تحدد تركيب البروتينات ونقل المعلومات الوراثية من جيل إلى آخر.

جزيء الحمض النووي له بنية معقدة. يتكون من سلسلتين ملتويتين حلزونيا. يبلغ عرض اللولب المزدوج 2 نانومتر ، ويبلغ الطول عدة عشرات وحتى مئات الميكرونات (مئات أو آلاف المرات أكبر من جزيء البروتين الأكبر). الحمض النووي عبارة عن بوليمر أحاديه عبارة عن نيوكليوتيدات - مركبات تتكون من جزيء حمض الفوسفوريك ، كربوهيدرات - ديوكسي ريبوز وقاعدة نيتروجينية. صيغتهم العامة هي كما يلي:

حمض الفوسفوريك والكربوهيدرات متماثلان لجميع النيوكليوتيدات ، وهناك أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية: الأدينين ، والجوانين ، والسيتوزين ، والثايمين. يحددون اسم النيوكليوتيدات المقابلة:

• أدينيل (أ) ،
• جوانيل (G) ،
• سيتوسيل (ج) ،
• ثيميديل (T).

كل خيط DNA هو بولي نيوكليوتيد يتكون من عدة عشرات الآلاف من النيوكليوتيدات. في ذلك ، ترتبط النيوكليوتيدات المجاورة برابطة تساهمية قوية بين حمض الفوسفوريك و deoxyribose.

مع الحجم الهائل لجزيئات الحمض النووي ، يمكن أن يكون الجمع بين أربعة نيوكليوتيدات فيها كبيرًا بشكل لا نهائي.

أثناء تكوين الحلزون المزدوج للحمض النووي ، يتم ترتيب القواعد النيتروجينية لخيط واحد بترتيب محدد بدقة مقابل القواعد النيتروجينية للآخر. في الوقت نفسه ، يتضح دائمًا أن T ضد A ، و C فقط هي ضد G. وهذا يفسر من خلال حقيقة أن A و T ، بالإضافة إلى G و C ، يتوافقان تمامًا مع بعضهما البعض ، مثل نصفين الزجاج المكسور، وتكون مكملة أو مكمل(من اليونانية "تكملة" - إضافة) لبعضها البعض. إذا كان تسلسل النيوكليوتيدات في أحد خيوط الحمض النووي معروفًا ، فيمكن عندئذٍ إنشاء نيوكليوتيدات خيط آخر من خلال مبدأ التكامل (انظر الملحق ، المهمة 1). ترتبط النيوكليوتيدات التكميلية بروابط هيدروجينية.

بين A و T هناك رابطان ، بين G و C - ثلاثة.

مضاعفة جزيء الحمض النووي ميزة فريدةمما يضمن نقل المعلومات الوراثية من الخلية الأم إلى الابنة. تسمى عملية تكرار الحمض النووي تكرار الحمض النووي.يتم تنفيذها على النحو التالي. قبل انقسام الخلية بفترة وجيزة ، ينفصل جزيء الحمض النووي وتنقسم سلسلته المزدوجة إلى سلسلتين مستقلتين بفعل إنزيم من طرف واحد. في كل نصف من النيوكليوتيدات الحرة للخلية ، وفقًا لمبدأ التكامل ، يتم بناء سلسلة ثانية. نتيجة لذلك ، بدلاً من جزيء DNA واحد ، يظهر جزيءان متطابقان تمامًا.

RNA- بوليمر مشابه في هيكله لشريط واحد من الحمض النووي ، ولكنه أصغر بكثير. مونومرات الحمض النووي الريبي هي نيوكليوتيدات تتكون من حمض الفوسفوريك وكربوهيدرات (ريبوز) وقاعدة نيتروجينية. تتوافق القواعد النيتروجينية الثلاثة للحمض النووي الريبي - الأدينين والجوانين والسيتوزين - مع تلك الموجودة في الحمض النووي ، والرابع مختلف. بدلاً من الثايمين ، يحتوي الحمض النووي الريبي على اليوراسيل. يحدث تكوين بوليمر الحمض النووي الريبي من خلال الروابط التساهمية بين الريبوز وحمض الفوسفوريك للنيوكليوتيدات المجاورة. ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي معروفة: رسول RNA(i-RNA) ينقل معلومات حول بنية البروتين من جزيء DNA ؛ نقل الحمض النووي الريبي(t-RNA) ينقل الأحماض الأمينية إلى موقع تخليق البروتين ؛ تم العثور على RNA الريبوسوم (rRNA) في الريبوسومات ويشارك في تخليق البروتين.

ATP- حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك مركب عضوي مهم. من الناحية الهيكلية ، هو نيوكليوتيد. يتكون من الأدينين النيتروجيني ، الكربوهيدرات - الريبوز وثلاثة جزيئات من حمض الفوسفوريك. ATP عبارة عن بنية غير مستقرة ، تحت تأثير الإنزيم ، يتم كسر الرابطة بين "P" و "O" ، وينقسم جزيء حمض الفوسفوريك ويمر ATP إلى

اكتشف اليوم وعزل في شكل نقيالعديد من العناصر الكيميائية في الجدول الدوري ، وخُمسها موجود في كل كائن حي. هم ، مثل الطوب ، هم المكونات الرئيسية للمواد العضوية وغير العضوية.

ما هي العناصر الكيميائية التي تشكل جزءًا من الخلية ، وبيولوجيا المواد التي يمكن استخدامها للحكم على وجودها في الجسم - سننظر في كل هذا لاحقًا في المقالة.

ما هو ثبات التركيب الكيميائي

للحفاظ على الاستقرار في الجسم ، يجب أن تحافظ كل خلية على تركيز كل من مكوناتها عند مستوى ثابت. يتم تحديد هذا المستوى حسب الأنواع والموئل والعوامل البيئية.

للإجابة على سؤال حول ماهية العناصر الكيميائية التي تشكل جزءًا من الخلية ، من الضروري أن نفهم بوضوح أن أي مادة تحتوي على أي من مكونات الجدول الدوري.

أحيانا في السؤالحوالي المئات والألف في المائة من محتوى عنصر معين في الخلية ، ولكن في نفس الوقت ، فإن تغيير الرقم المحدد بمقدار جزء من الألف على الأقل يمكن أن يكون له بالفعل عواقب وخيمة على الجسم.

من بين 118 عنصرًا كيميائيًا في الخلية البشرية ، يجب أن يكون هناك ما لا يقل عن 24 عنصرًا. لا توجد مثل هذه المكونات التي يمكن العثور عليها في كائن حي ، ولكنها ليست جزءًا من كائنات غير حية في الطبيعة. تؤكد هذه الحقيقة العلاقة الوثيقة بين الأحياء وغير الحية في النظام البيئي.

دور العناصر المختلفة التي تتكون منها الخلية

إذن ما هي العناصر الكيميائية التي تتكون منها الخلية؟ وتجدر الإشارة إلى أن دورها في حياة الكائن الحي يعتمد بشكل مباشر على تواتر حدوثها وتركيزها في السيتوبلازم. ومع ذلك ، على الرغم من اختلاف محتوى العناصر في الخلية ، فإن أهمية كل عنصر منها عالية بشكل متساوٍ. يمكن أن يؤدي نقص أي منها إلى تأثير ضار على الجسم ، مما يؤدي إلى إيقاف التفاعلات الكيميائية الحيوية الأكثر أهمية من عملية التمثيل الغذائي.

سرد العناصر الكيميائية التي تشكل جزءًا من الخلية البشرية ، نحتاج إلى ذكر ثلاثة أنواع رئيسية ، والتي سننظر فيها أدناه:

العناصر الحيوية الرئيسية للخلية

ليس من المستغرب أن تكون العناصر O و C و H و N حيوية المنشأ ، لأنها تشكل جميع المواد العضوية والعديد من المواد غير العضوية. من المستحيل تخيل البروتينات أو الدهون أو الكربوهيدرات أو الأحماض النووية بدون هذه المكونات الأساسية للجسم.

تحدد وظيفة هذه العناصر محتواها العالي في الجسم. يشكلون معًا 98٪ من إجمالي وزن الجسم الجاف. وإلا كيف يمكن أن يتجلى نشاط هذه الإنزيمات؟

1. الأكسجين. يمثل محتواها في الخلية حوالي 62٪ من إجمالي الكتلة الجافة. الوظائف: بناء المواد العضوية وغير العضوية ، والمشاركة في سلسلة الجهاز التنفسي ؛
2. كربون. يصل محتواها إلى 20٪. الوظيفة الرئيسية: مدرجة في الكل ؛
3. هيدروجين. يأخذ تركيزه قيمة 10٪. بالإضافة إلى كونه أحد مكونات المادة العضوية والمياه ، يشارك هذا العنصر أيضًا في تحويلات الطاقة ؛
4. نتروجين. المبلغ لا يتجاوز 3-5٪. دوره الرئيسي هو تكوين الأحماض الأمينية ، والأحماض النووية ، ATP ، العديد من الفيتامينات ، الهيموجلوبين ، الهيموسيانين ، الكلوروفيل.

هذه هي العناصر الكيميائية التي تتكون منها الخلية وتشكل معظم المواد الضرورية للحياة الطبيعية.

أهمية المغذيات الكبرى

تساعد المغذيات الكبيرة المقدار أيضًا في اقتراح العناصر الكيميائية التي تشكل جزءًا من الخلية. يتضح من دورة علم الأحياء أنه بالإضافة إلى العناصر الرئيسية ، فإن 2٪ من الكتلة الجافة تتكون من مكونات أخرى في الجدول الدوري. وتشمل المغذيات الكبيرة المقدار تلك التي لا يقل محتواها عن 0.01٪. يتم تقديم وظائفهم الرئيسية في شكل جدول.

نأمل مما سبق أن يكون من السهل تحديد العناصر الكيميائية التي تشكل جزءًا من الخلية والمغذيات الكبيرة.

أثر العناصر

هناك أيضًا مثل هذه المكونات للخلية ، والتي بدونها لا يستطيع الجسم العمل بشكل طبيعي ، ولكن محتواها دائمًا أقل من 0.01٪. دعنا نحدد العناصر الكيميائية التي تشكل جزءًا من الخلية وتنتمي إلى مجموعة العناصر الدقيقة.

المواد العضوية وغير العضوية

بالإضافة إلى ذلك ، ما هي العناصر الكيميائية الأخرى التي يتضمنها تكوين الخلية؟ يمكن العثور على الإجابات ببساطة من خلال دراسة بنية معظم المواد في الجسم. من بينها ، تتميز الجزيئات ذات الأصل العضوي وغير العضوي ، ولكل مجموعة من هذه المجموعات مجموعة ثابتة من العناصر في تكوينها.

الفئات الرئيسية للمواد العضوية هي البروتينات والأحماض النووية والدهون والكربوهيدرات. إنها مبنية بالكامل من العناصر الحيوية الرئيسية: الهيكل العظمي للجزيء يتكون دائمًا من الكربون ، والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين هم جزء من الجذور. في الحيوانات ، البروتينات هي الطبقة السائدة ، وفي النباتات ، السكريات.

المواد غير العضوية هي أملاح معدنية وبالطبع ماء. من بين جميع المواد غير العضوية في الخلية ، فإن أكثرها هو H 2 O ، حيث يتم إذابة بقية المواد.

سيساعدك كل ما سبق على تحديد العناصر الكيميائية التي تشكل جزءًا من الخلية ، ولن تكون وظائفها في الجسم لغزًا بعد الآن.