A organização química das células: as substâncias orgânicas, macro e microelementos

No final do século 19 que formaram um ramo da biologia chamado bioquímica. Ela está estudando a composição química das células vivas. A principal tarefa da ciência – conhecimento das peculiaridades do metabolismo e de energia, regulando as funções vitais das células vegetais e animais.

O conceito da composição química das células

Como resultado de uma extensa pesquisa por cientistas organização química das células foi estudado e descobriu que os seres vivos são compostos de mais de 85 elementos químicos. E alguns deles são necessários para quase todos os organismos, enquanto outros são específicos e ocorrem em espécies específicas. Um terceiro grupo de elementos químicos presentes nas células de microrganismos, plantas e animais em quantidades suficientemente pequenas. Os elementos químicos da célula são muitas vezes na forma de catiões e aniões a partir da qual são formadas sal mineral e água, e compostos de carbono orgânicos são sintetizados: hidratos de carbono, proteínas, lípidos.

elementos organogênicos

Na bioquímica, estes incluem o carbono, hidrogénio, oxigénio e de azoto. O seu conjunto é em uma célula de 88 a 97% dos outros elementos químicos presentes nele. Especialmente importante é carbono. Todas as substâncias orgânicas na composição de células consistem em moléculas que contêm carbono em seus átomos de composição. Eles podem ser interligados para formar uma corrente (não ramificado e ramificado), bem como os ciclos. Esta habilidade átomos de carbono subjacente à diversidade notável de substâncias orgânicas incluídos no citoplasma de células e organelas.

Por exemplo, o conteúdo interno da célula é constituída por um oligossacárido solúvel, proteínas hidrófilas, lípidos, vários tipos de ARN: ARN de transferência, ARN ribossico e ARN mensageiro, bem como monómeros livres – nucleótidos. Tal composição química tem um núcleo celular. Ele também contém uma molécula de ácido desoxirribonucleico, uma parte dos cromossomas. Todos os compostos acima são em seus átomos de composição de azoto, de carbono com o oxigénio, de Hidrogénio. Esta é uma prova de sua importância particular, uma vez que uma organização química da célula depende do conteúdo dos elementos biogênicos que compõem estruturas celulares: hyaloplasm e organelas.

Macronutrientes e seus significados

Os elementos químicos, que são também muito comuns em células de vários tipos de organismos, bioquímica são chamados de macronutrientes. O seu teor na célula é de 1,2% – 1,9%. Por macroelementos células incluem: fósforo, potássio, cloro, enxofre, magnésio, cálcio, ferro e sódio. Todos eles têm funções importantes e fazem parte dos vários organelos celulares. Assim, o ião ferroso é presente na proteína do sangue – hemoglobina, que transporta oxigénio (caso em que é chamada a oxi-hemoglobina), dióxido de carbono (karbogemoglobin) ou dióxido de carbono (carboxihemoglobina).

Os iões de sódio fornecer forma importante de transporte intercelular: a bomba de sio-potsio chamado. Eles também são parte do fluido do plasma do sangue e intersticial. iões magnésio presentes em moléculas de clorofila (fotopigmento plantas superiores) e estão envolvidos no processo da fotossíntese, bem como os centros de reacção de forma que os fotões armadilha de energia da luz.

Os iões de cálcio proporcionar a condução de impulsos nervosos ao longo das fibras e são o principal componente de osteócitos – células ósseas. compostos de cálcio são amplamente distribuídas nos animais invertebrados mundo cujas conchas são compostos por carbonato de cálcio.

Os iões cloreto estão envolvidos em recarregar a membrana celular e proporcionar o aparecimento de impulsos eléctricos da estimulação neural subjacente.

Os átomos de enxofre são parte da proteína nativa e causar a sua estrutura de cadeia de polipéptido de "costura" terciária, formando assim molécula de proteína globular.

Os iões de potássio estão envolvidas no transporte de substâncias através das membranas celulares. átomos de fósforo são uma parte desta importantes substâncias de energia intensiva, tais como trifosfato de adenosina, e é um componente importante das moléculas de ácidos desoxirribonucleicos e ribonucleico, que são o principal hereditariedade célula substâncias.

função de rastreamento no metabolismo celular

Cerca de 50 elementos químicos que constituem menos do que 0,1% nas células, chamadas microcélulas. Estes incluem zinco, molibdio, iodo, cobre, cobalto, flúor. Com baixa manutenção que executam uma função muito importante, como parte de muitas substâncias biologicamente ativas.

Por exemplo, os átomos de zinco está na molécula de insulina (de pâncreas hormona de regulação do nível de glicose no sangue), o iodo é um componente das hormonas da tiróide – tiroxina e tri-iodotironina controlar o nível do metabolismo no corpo. Cobre, juntamente com iões de ferro envolvidas na hematopoiese (a formação de glóbulos vermelhos, plaquetas e glóbulos brancos do sangue na medula óssea de vertebrados). os iões de cobre são incluídos no pigmento hemocianina presente no sangue de invertebrados, tais marisco. Portanto, a cor da sua azul hemolinfa.

Mais menor teor nos elementos químicos tais células, tais como o chumbo, de ouro, de bromo, de prata. Eles são chamados de ultromikroelementami e parte das células vegetais e animais. Por exemplo, em análises químicas foram detectados iões de ouro milho gorgulho. átomos de bromo em um grande número de células incluídas no talo das algas castanhas e vermelhas, tais como Sargassum, Laminaria, Fucus.

Todos estes exemplos anteriormente e fatos explicar composição química como inter-relacionados, função e estrutura de células. A tabela abaixo mostra os conteúdos de vários elementos químicos nas células de organismos vivos.

As características gerais de compostos orgânicos

Propriedades químicas de células de diferentes grupos de organismos de uma determinada maneira dependentes nos átomos de carbono, que são responsáveis por mais de 50% da massa de células. Praticamente toda a matéria seca célula é representada hidratos de carbono, proteínas, ácidos nucleicos e lípidos, os quais têm uma estrutura complexa e elevado peso molecular. Tais moléculas são chamados de macromoléculas (polímeros) e são compostas de elementos mais simples – monómeros. substâncias proteicas desempenham um papel extremamente importante e executar uma variedade de funções, que são discutidas abaixo.

O papel das proteínas na célula

A análise bioquímica de compostos entrando em uma célula viva, o elevado conteúdo de substâncias orgânicas, tais como proteínas. Este fato tem uma explicação lógica: proteínas executar uma variedade de funções e estão envolvidos em todos os aspectos da vida da célula.

Por exemplo, a função de protecção de proteínas é a formação de anticorpos – anticorpos produzidos por linfócitos. Tais proteínas protectoras, tais como a trombina, fibrina e tromboblastin fornecer a coagulação do sangue e evitar a sua perda no trauma e ferimentos. A composição complexa da célula inclui as proteínas de membrana de células que possuem a capacidade de reconhecer compostos estranhos – antigénios. Eles mudam sua configuração e celular relatório dos riscos potenciais (função de alarme).

Algumas proteínas têm uma função de regulação e são hormonas, tais como oxitocina, produzidos pelo hipotálamo, pituitária reservados. Procedendo a partir dele para o sangue, actua oxitocina na parede do músculo do útero, causando a sua redução. proteína vasopressina também serve uma função de regulação através do controlo da pressão arterial.

As células musculares são actina e miosina, são capazes de encolher, o que faz com que a função motora do tecido muscular. Para proteínas, função típica e trófico, e.g., albumina de embrião utilizado como um nutriente para o desenvolvimento. proteínas do sangue de diversos organismos, tais como a hemoglobina e a hemocianina, as moléculas de oxigénio são transferidos – operar função de transporte. Se mais substâncias consumidoras de energia tal como hidratos de carbono e lípidos, completamente utilizada, a célula começa a dividir proteínas. Um grama deste material 17 dá 2 KJ de energia. Uma das funções mais importantes de proteínas é catalítica (proteínas, enzimas acelerar reacções químicas em compartimentos citoplásmicos). Com base no acima exposto, vimos que as proteínas têm uma série de funções muito importantes e parte necessária da célula animal.

biossíntese de proteínas

Considere o processo de síntese de proteínas de uma célula, que ocorre no citoplasma por meio de organelos, tais como ribossomas. Graças à actividade de enzimas específicos, com a participação dos iões de cálcio de ribossoma combinam para polissomas. As principais funções dos ribossomas na célula – a síntese de moléculas de proteína, a partir do processo de transcrição. Como um resultado disso são sintetizados moléculas de mRNA, ao qual estão ligados polissomas. Em seguida, começa o segundo julgamento – broadcast. Transporte de ARN ligam-se a vinte tipos diferentes de aminoácidos e trazê-los para os polissomas, e uma vez que a função de ribossomas na célula – uma síntese de polipéptidos, estes organelos formar complexos com o ARNt, e moléculas de aminoácido são ligados entre si por ligações peptídicas para formar uma macromolécula de proteína.

O papel da água no metabolismo

citológicas estudos confirmaram o facto da estrutura de célula e da composição dos quais nós estudamos, uma média de 70% de água, e em muitos animais, levando um modo como a água de vida (por exemplo, celenterados) o seu conteúdo atinge 97-98%. Em vista desta organização química de células inclui hidrofílico (capaz de dissolver) e material hidrofóbico (repelente de água). Como um solvente polar universal, água desempenha um papel crucial e tem um impacto directo não só sobre a função, mas também na própria estrutura das células. A tabela abaixo mostra o conteúdo de água em vários tipos de células de organismos vivos.

A função de hidratos de carbono na célula

Como explicamos anteriormente, a importantes orgânicos produtos químicos – polímeros – também são carboidratos. Estes incluem polissacarídeos, oligossacarídeos e monossacarídeos. Os hidratos de carbono são parte de mais sistemas complexos – glicolípidos e glicoproteínas, que são construídos de membranas celulares e estrutura nadmembrannye, por exemplo glicocálice.

Além disso o carbono em hidratos de carbono inclui os átomos de hidrogénio e oxigenação, e alguns polissacarídeos contêm mais de azoto, enxofre e fósforo. As células de muitos hidratos de carbono de plantas: Os tubérculos de batata contêm até 90% de amido em sementes e frutos de conteúdo de hidrato de carbono até 70%, e células animais encontram-se sob a forma de compostos tais como glicogénio, quitina e trealose.

açúcares simples (monossacarídeos) têm a fórmula geral CnH2nOn e dividido em tetroses, triose, pentoses e hexoses. Os dois últimos são os mais comuns nas células de organismos vivos, por exemplo, ribose e desoxirribose fazem parte dos ácidos nucleicos, glicose e frutose e estão envolvidos nas reacções de assimilação e dissimilação. Os oligossacáridos são muitas vezes encontrados em células de plantas: sacarose é armazenado nas células de beterraba e cana-de-açúcar, maltose contida em cariopses centeio e cevada germinadas.

Dissacáridos têm um sabor doce e são facilmente solúveis em água. Polissacáridos, sendo os biopolímeros consiste principalmente de amido, celulose, glicogénio e a laminarina. As formas estruturais incluem polissacáridos quitina. A principal função dos carboidratos na célula – energia. Como um resultado de reacções de hidrólise e o metabolismo energético clivado polissacáridos de glucose, e que é em seguida oxidado para dióxido de carbono e água. Como resultado, um grama de liberta glucose 17,6 KJ de energia, e as reservas de amido e glicogénio, são essencialmente reservatório de energia celular.

Glicogénio é depositada, principalmente, em células de músculo e fígado, amido vegetal – em tubérculos, bolbos, raízes, sementes e artrópodes, tais como aranhas, insectos e crustáceos, o papel principal no fornecimento de energia desempenha um trealose oligossacárido.

Os hidratos de carbono são diferentes, a partir de lípidos e de proteínas, a capacidade de degradação anóxica. Isto é extremamente importante para os organismos que vivem em condições de deficiência ou ausência de oxigénio, tais como bactérias anaeróbicas, e helmintas – parasitas dos seres humanos e animais.

Há uma outra função de hidratos de carbono na célula – construção (estrutural). Encontra-se no facto de que estas substâncias são estruturas de células de suporte. Por exemplo, a celulose é uma parte das paredes celulares de plantas, quitina forma um esqueleto externo e muitos invertebrados ocorre em células fúngicas, olisaharidy juntamente com lípidos e proteínas formam moléculas glicocálice – complexo nadmembranny. Ele fornece adesão – entre uma aglomeração células animais, o que leva à formação de tecido.

Lípidos: estrutura e função

Estas substâncias orgânicas, que são hidrofóbico (insolúvel em água) pode ser removido, isto é extraído a partir das células por solventes não polares, tais como acetona ou clorofórmio. função de lípidos na célula depende de qual dos três grupos que pertencem: para gorduras, ceras ou esteróides. As gorduras são as mais comuns em todos os tipos de células.

Animais acumulá-los no tecido adiposo subcutâneo, tecido neural contém gordura sob a forma da bainha de mielina de nervos. Ele também se acumula nos rins, fígado, insetos – no corpo de gordura. gorduras líquidas – óleos – encontrados nas sementes de muitas plantas: pinho, amendoim, girassol, oliva. O teor de lípidos em células varia de 5 a 90% (no tecido adiposo).

Esteróides e ceras diferem de gorduras em que eles não têm nas moléculas de resíduos de ácidos gordos. Assim, os esteróides – é hormônios córtex adrenal, afetando a puberdade o corpo e que são componentes de testosterona. Eles também são parte de vitaminas (por exemplo, a vitamina D).

A principal função de lípidos na célula – é a energia, construção e protecção. O primeiro é devido ao facto de que 1 grama de gordura na clivagem dá 38,9 kJ de energia – muito mais do que outras substâncias orgânicas – proteínas e hidratos de carbono. Além disso, na oxidação de gordura 1d ela representa quase 1,1 c. água. É por isso que alguns animais estão tendo um estoque de gordura em seu corpo pode ser um longo tempo sem água. Por exemplo, roedores pode estar dormente por mais de dois meses, sem a necessidade de água, e não bebe camelo água nas transições através do deserto por 10-12 dias.

Construção de função de lipídios reside no fato de que eles são uma parte integral das membranas celulares, bem como parte do nervo. A função de protecção de lípidos consiste no fato de que a camada de gordura por baixo da pele em torno dos rins e de outros órgãos internos protege-los de danos mecânicos. a função de isolamento térmico específico é inerente aos animais durante um longo período de tempo estar na água: baleias, focas, focas. camada adiposa subcutea de espessura, por exemplo, baleia azul é de 0,5 m, protege o animal contra a hipotermia.

Oxygen valor no metabolismo celular

Os organismos aeróbios, que incluem a esmagadora maioria dos animais, plantas e homem, utilizando o oxigénio do ar para reaces de permuta de energia que levam à clivagem de substâncias orgânicas e da atribuição de uma certa quantidade de energia acumulada sob a forma de moléculas de trifosfato de adenosina.

Assim, a oxidação completa de uma mole de glicose que ocorre na cristas mitocondriais, 2800 KJ de energia é alocado, dos quais 1596 kJ (55%) é armazenado sob a forma de moléculas de ATP contendo ligação macroergic. Assim, a função primária de oxigénio na célula – a implementação de respiração aeróbica, que se baseia em um grupo de reacções enzimáticas chamada cadeia respiratória ocorrendo em organelas – mitocôndrias. Nos organismos procariotas – bactérias e cianobactérias fototróficas – oxidação de nutrientes ocorre sob a influência de oxigénio difusão para dentro das células em que as protuberâncias internas das membranas plasmáticas.

Temos organização química das células foi estudada, bem como os processos de síntese de proteínas e a função de oxigénio no metabolismo da energia celular.