Chemische Elemente der Zelle.

• Prävention

Zellen lebender Organismen in ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden sich signifikant von der umgebenden unbelebten Umgebung und der Struktur chemischer Verbindungen sowie dem Aufbau und Inhalt chemischer Elemente. Insgesamt sind in lebenden Organismen etwa 90 chemische Elemente vorhanden (heute zu finden), die je nach ihrem Inhalt in 3 Hauptgruppen unterteilt sind: Makronährstoffe, Mikroelemente und Ultramikroelemente.

Makroelemente.

In lebenden Organismen sind Makroelemente in erheblichen Mengen vertreten, die von Hundertstel Prozent bis Dutzenden Prozent reichen. Wenn der Gehalt einer chemischen Substanz im Körper 0,005% des Körpergewichts überschreitet, wird diese Substanz als Makroelement bezeichnet. Sie sind Teil des Hauptgewebes: Blut, Knochen und Muskeln. Dazu gehören beispielsweise die folgenden chemischen Elemente: Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Natrium, Kalzium, Kalium, Chlor. Makroelemente machen etwa 99% der Masse lebender Zellen aus, wobei der Großteil (98%) Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff ist.

Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Makronährstoffe im Körper:

Für alle vier der häufigsten Elemente in lebenden Organismen (Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, wie bereits erwähnt) ist eine gemeinsame Eigenschaft charakteristisch. Diesen Elementen fehlen ein oder mehrere Elektronen in der äußeren Umlaufbahn, um stabile elektronische Bindungen zu bilden. Dem Wasserstoffatom für die Bildung einer stabilen Elektronenbindung fehlt also ein Elektron in der äußeren Umlaufbahn, Sauerstoffatomen, Stickstoff und Kohlenstoff - zwei, drei bzw. vier Elektronen. In dieser Hinsicht bilden diese chemischen Elemente aufgrund der Elektronenpaarung leicht kovalente Bindungen und können leicht miteinander wechselwirken und ihre äußeren Elektronenhüllen ausfüllen. Darüber hinaus können Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff nicht nur Einfachbindungen, sondern auch Doppelbindungen bilden. Dadurch steigt die Anzahl der chemischen Verbindungen, die aus diesen Elementen gebildet werden können, signifikant an.

Darüber hinaus sind Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff die leichtesten Elemente, die kovalente Bindungen bilden können. Daher erwiesen sie sich als am besten geeignet für die Bildung von Verbindungen, aus denen lebende Materie besteht. Eine weitere wichtige Eigenschaft von Kohlenstoffatomen ist gesondert zu erwähnen - die Fähigkeit, mit vier anderen Kohlenstoffatomen gleichzeitig kovalente Bindungen einzugehen. Dank dieser Fähigkeit werden Skelette aus einer Vielzahl organischer Moleküle gebildet.

Spurenelemente

Obwohl der Gehalt an Spurenelementen 0,005% für jedes einzelne Element nicht überschreitet und insgesamt nur etwa 1% der Masse der Zellen ausmacht, sind Spurenelemente für die Vitalaktivität von Organismen notwendig. Bei fehlendem oder fehlendem Inhalt können verschiedene Krankheiten auftreten. Viele Spurenelemente gehören zu Nicht-Protein-Enzymgruppen und sind für die Umsetzung ihrer katalytischen Funktion notwendig.
Zum Beispiel ist Eisen ein integraler Bestandteil von Häm, das Teil von Cytochromen ist, die Bestandteile der Elektronentransferkette sind, und Hämoglobin, einem Protein, das Sauerstoff von der Lunge zu den Geweben transportiert. Eisenmangel im menschlichen Körper verursacht die Entwicklung einer Anämie. Ein Mangel an Jod, das Teil des Schilddrüsenhormons Thyroxin ist, führt zum Auftreten von Erkrankungen, die mit der Insuffizienz dieses Hormons einhergehen, wie z. B. endemischer Kropf oder Kretinismus.

Beispiele für Spurenelemente sind in der folgenden Tabelle dargestellt:

2.3 Zellchemische Zusammensetzung. Makro- und Spurenelemente

Video-Tutorial 2: Struktur, Eigenschaften und Funktionen organischer Verbindungen Das Konzept von Biopolymeren

Vortrag: Zellchemische Zusammensetzung. Makro- und Spurenelemente. Die Beziehung der Struktur und Funktionen anorganischer und organischer Substanzen

Makronährstoffe mit einem Gehalt von mindestens 0,01%;

Spurenelemente - deren Konzentration weniger als 0,01% beträgt.

In jeder Zelle beträgt der Gehalt an Spurenelementen jeweils weniger als 1%, Makroelemente - mehr als 99%.

Natrium, Kalium und Chlor liefern viele biologische Prozesse - Turgor (interner Zelldruck), das Auftreten von elektrischen Nervenimpulsen.

Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff. Dies sind die Hauptkomponenten der Zelle.

Phosphor und Schwefel sind wichtige Bestandteile von Peptiden (Proteinen) und Nukleinsäuren.

Kalzium ist die Grundlage aller Skelettformationen - Zähne, Knochen, Muscheln, Zellwände. Es ist auch an Muskelkontraktion und Blutgerinnung beteiligt.

Magnesium ist ein Bestandteil von Chlorophyll. Beteiligt sich an der Proteinsynthese.

Eisen ist ein Bestandteil des Hämoglobins, ist an der Photosynthese beteiligt und bestimmt die Effizienz von Enzymen.

Spurenelemente in sehr geringen Konzentrationen enthalten, wichtig für physiologische Prozesse:

Zink ist ein Bestandteil von Insulin.

Kupfer - beteiligt sich an Photosynthese und Atmung;

Kobalt - ein Bestandteil von Vitamin B12;

Jod - ist an der Regulation des Stoffwechsels beteiligt. Es ist ein wichtiger Bestandteil von Schilddrüsenhormonen;

Fluorid ist ein Bestandteil des Zahnschmelzes.

Ein Ungleichgewicht in der Konzentration von Mikro- und Makronährstoffen führt zu Stoffwechselstörungen, der Entwicklung chronischer Erkrankungen. Calciummangel - Ursache für Rachitis, Eisenanämie, Stickstoffmangel - Eiweißmangel, Jod - Verringerung der Intensität von Stoffwechselprozessen.

Berücksichtigen Sie die Beziehung zwischen organischen und anorganischen Substanzen in der Zelle, ihrer Struktur und Funktion.

Zellen enthalten eine große Menge an Mikro- und Makromolekülen, die verschiedenen chemischen Klassen angehören.

Anorganische Zellmaterie

Wasser Von der Gesamtmasse eines lebenden Organismus macht es den größten Anteil aus - 50-90% und nimmt an fast allen Lebensprozessen teil:

Kapillarprozesse, da sie ein universelles polares Lösungsmittel sind, beeinflussen die Eigenschaften der interstitiellen Flüssigkeit und den Stoffwechsel. In Bezug auf Wasser sind alle chemischen Verbindungen in hydrophile (löslich) und lipophil (fettlöslich) unterteilt.

Die Intensität des Stoffwechsels hängt von seiner Konzentration in der Zelle ab - je mehr Wasser, desto schneller laufen die Prozesse ab. Der Verlust von 12% des Wassers durch den menschlichen Körper - erfordert die Wiederherstellung unter Aufsicht eines Arztes, mit einem Verlust von 20% - der Tod tritt auf.

Mineralsalze In lebenden Systemen in gelöster Form (dissoziierend in Ionen) enthalten und ungelöst. Gelöste Salze sind beteiligt an:

Substanztransfer durch die Membran. Metallkationen stellen eine „Kalium-Natrium-Pumpe“ dar, die den osmotischen Druck der Zelle verändert. Daher dringt Wasser mit darin gelösten Stoffen in die Zelle oder verlässt sie und macht sie unnötig;

die Bildung von Nervenimpulsen elektrochemischer Natur;

sind Teil von Proteinen;

Phosphation - eine Komponente von Nukleinsäuren und ATP;

Carbonat-Ion - unterstützt Ph im Zytoplasma.

Unlösliche Salze in Form ganzer Moleküle bilden Strukturen von Muscheln, Muscheln, Knochen und Zähnen.

Zellorganisches Material

Ein gemeinsames Merkmal von organischem Material ist das Vorhandensein der Kohlenstoffgerüstkette. Dies sind Biopolymere und kleine Moleküle mit einfacher Struktur.

Die wichtigsten Klassen in lebenden Organismen:

Kohlenhydrate. Die Zellen enthalten verschiedene Arten von ihnen - einfache Zucker und unlösliche Polymere (Cellulose). Ihr prozentualer Anteil an der Pflanzentrockenmasse beträgt bis zu 80%, die der Tiere 20%. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Lebenserhaltung von Zellen:

Fruktose und Glukose (Monosaccharide) werden schnell vom Körper aufgenommen, sind im Stoffwechsel enthalten, sind eine Energiequelle.

Ribose und Desoxyribose (Monosaccharide) sind eine der drei Hauptkomponenten von DNA und RNA.

Laktose (bezieht sich auf Disaharam) - wird vom Tierkörper synthetisiert und gehört zur Milch von Säugetieren.

Saccharose (Disaccharid) - eine Energiequelle, wird in Pflanzen gebildet.

Maltose (Disaccharid) - bietet Samenkeimung.

Einfache Zucker übernehmen auch andere Funktionen: Signalisieren, Schützen, Transportieren.
Polymere Kohlenhydrate sind wasserlösliches Glykogen sowie unlösliche Cellulose, Chitin, Stärke. Sie spielen eine wichtige Rolle im Stoffwechsel, führen Struktur-, Lagerungs- und Schutzfunktionen aus.

Lipide oder Fette. Sie sind in Wasser unlöslich, vermischen sich jedoch gut miteinander und lösen sich in unpolaren Flüssigkeiten (nicht sauerstoffhaltig, z. B. Kerosin oder cyclische Kohlenwasserstoffe sind unpolare Lösungsmittel). Um den Körper mit Energie zu versorgen, sind Lipide notwendig - während ihrer Oxidation werden Energie und Wasser gebildet. Fette sind sehr energieeffizient - mit Hilfe von 39 kJ pro Gramm, die während der Oxidation freigesetzt werden, können Sie eine Last von 4 Tonnen auf eine Höhe von 1 m heben und Fett bietet auch eine schützende und isolierende Funktion - bei Tieren trägt die dicke Schicht dazu bei, die Wärme in der kalten Jahreszeit zu speichern. Fettähnliche Substanzen schützen die Federn von Wasservögeln vor Nässe, sorgen für ein gesundes, glänzendes Aussehen und Elastizität der Tierhaare und üben eine Abdeckfunktion auf den Blättern von Pflanzen aus. Einige Hormone haben eine Lipidstruktur. Fette bilden die Basis der Membranstruktur.

Proteine ​​oder Proteine ​​sind Heteropolymere einer biogenen Struktur. Sie bestehen aus Aminosäuren, deren Struktureinheiten: Aminogruppe, Rest und Carboxylgruppe sind. Die Eigenschaften der Aminosäuren und ihre Unterschiede bestimmen die Radikale. Aufgrund der amphoteren Eigenschaften können sie sich untereinander verbinden. Protein kann aus mehreren oder hunderten Aminosäuren bestehen. Insgesamt umfasst die Struktur von Proteinen 20 Aminosäuren, deren Kombinationen die Vielfalt der Formen und Eigenschaften von Proteinen bestimmen. Ungefähr ein Dutzend Aminosäuren sind unverzichtbar - sie werden im tierischen Körper nicht synthetisiert und ihre Aufnahme erfolgt durch pflanzliche Nahrung. Im Verdauungstrakt werden Proteine ​​in einzelne Monomere gespalten, die zur Synthese ihrer eigenen Proteine ​​dienen.

Strukturelle Merkmale von Proteinen:

Primärstruktur - Aminosäurekette;

sekundär - eine zu einer Spirale verdrehte Kette, bei der Wasserstoffbrücken zwischen Spulen gebildet werden;

Tertiär - eine oder mehrere Spiralen, zu einer Kugel geformt und durch schwache Bindungen verbunden;

Quaternär ist nicht in allen Proteinen vorhanden. Dies sind mehrere Kügelchen, die durch nichtkovalente Bindungen miteinander verbunden sind.

Die Stärke von Strukturen kann gebrochen und wieder hergestellt werden, während das Protein vorübergehend seine charakteristischen Eigenschaften und seine biologische Aktivität verliert. Nur die Zerstörung der Primärstruktur ist irreversibel.

Proteine ​​erfüllen viele Funktionen in einer Zelle:

Beschleunigung chemischer Reaktionen (enzymatische oder katalytische Funktion, von denen jede für eine bestimmte Einzelreaktion verantwortlich ist);
Transport - Transfer von Ionen, Sauerstoff und Fettsäuren durch Zellmembranen;

Schutzblutproteine ​​wie Fibrin und Fibrinogen befinden sich in inaktiver Form im Blutplasma und bilden Blutgerinnsel an der verletzungsbedingten Stelle durch Sauerstoff. Antikörper - sorgen für Immunität.

Strukturpeptide sind teilweise oder die Basis von Zellmembranen, Sehnen und anderem Bindegewebe, Haaren, Wolle, Hufen und Nägeln, Flügeln und äußeren Integumenten. Actin und Myosin sorgen für kontraktile Muskelaktivität;

regulatorische Hormonproteine ​​sorgen für humorale Regulation;
Energie - Während des Mangels an Nährstoffen beginnt der Körper, seine eigenen Proteine ​​abzubauen, wodurch der Prozess der eigenen Lebensaktivität gestört wird. Deshalb kann sich der Körper nach einer langen Hungersnot nicht immer ohne ärztliche Hilfe erholen.

Nukleinsäuren. Sie existieren 2 - DNA und RNA. RNA ist von mehreren Arten - Information, Transport und Ribosom. Entdeckt von der Schweizerin Swiss Fisher Ende des 19. Jahrhunderts.

DNA ist Desoxyribonukleinsäure. Enthalten im Kern, Plastiden und Mitochondrien. Strukturell ist es ein lineares Polymer, das eine Doppelhelix komplementärer Nukleotidketten bildet. Das Konzept seiner räumlichen Struktur wurde 1953 von den Amerikanern D. Watson und F. Crick entworfen.

Seine Monomereinheiten sind Nukleotide, die eine grundsätzlich gemeinsame Struktur haben aus:

stickstoffhaltige Base (zur Puringruppe gehörend - Adenin, Guanin, Pyrimidin - Thymin und Cytosin.)

In der Struktur eines Polymermoleküls werden Nukleotide paarweise und komplementär kombiniert, was auf die unterschiedliche Anzahl von Wasserstoffbrückenbindungen zurückzuführen ist: Adenin + Thymin-zwei, Guanin + Cytosin-drei-Wasserstoffbrücken.

Die Reihenfolge der Nukleotide kodiert für die strukturellen Aminosäuresequenzen von Proteinmolekülen. Eine Mutation ist eine Änderung in der Reihenfolge der Nukleotide, da Proteinmoleküle einer anderen Struktur kodiert werden.

RNA-Ribonukleinsäure. Strukturelle Merkmale des Unterschieds zur DNA sind:

anstelle von Thyminnukleotid - Uracil;

Ribose statt Desoxyribose.

Transport-RNA ist eine Polymerkette, die in der Ebene in Form eines Kleeblattes gefaltet ist und deren Hauptfunktion die Abgabe einer Aminosäure an die Ribosomen ist.

Matrix (Messenger) -RNA wird ständig im Zellkern gebildet und ist zu jedem Teil der DNA komplementär. Dies ist eine Strukturmatrix, auf deren Struktur ein Proteinmolekül auf dem Ribosom aufgebaut wird. Vom Gesamtgehalt an RNA-Molekülen beträgt dieser Typ 5%.

Ribosomal - ist für die Herstellung von Proteinmolekülen verantwortlich. Es wird am Nukleolus synthetisiert. Sein in einem Käfig ist 85%.

ATP - Adenosintriphosphatsäure. Dies ist ein Nukleotid, das enthält:

Zu Spurenelementen gehören

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Zellchemische Zusammensetzung

Elementgruppen der chemischen Zusammensetzung der Zelle

Die Wissenschaft, die die Bestandteile und die Struktur einer lebenden Zelle untersucht, wird als Zytologie bezeichnet.

Alle Elemente in der chemischen Struktur des Körpers können in drei Gruppen unterteilt werden:

• Makronährstoffe;
• Spurenelemente;
• ultramicro elemente.

Makroelemente umfassen Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Fast 98% aller Bestandteile fallen auf ihren Anteil.

Spurenelemente sind in Zehntel und Hundertstel Prozent. Und ein sehr geringer Gehalt an Ultramikroelementen - Hundertstel und Tausendstel Prozent.

Aus dem Griechischen übersetzt ist "Makro" groß und "Mikro" ist klein.

Abb. 1 Gehalt an chemischen Elementen in der Zelle

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass es keine besonderen Elemente gibt, die für lebende Organismen einzigartig sind. Daher besteht dieses Leben, diese unbelebte Natur aus denselben Elementen. Das beweist ihre Beziehung.

Trotz des quantitativen Gehalts des chemischen Elements führt das Fehlen oder die Verringerung von mindestens einem Element zum Tod des gesamten Organismus. Immerhin hat jeder von ihnen seine eigene Bedeutung.

Die Rolle der chemischen Zusammensetzung der Zelle

Makroelemente sind die Basis für Biopolymere, nämlich Proteine, Kohlenhydrate, Nukleinsäuren und Lipide.

Spurenelemente sind Bestandteil lebenswichtiger organischer Substanzen, die an Stoffwechselprozessen beteiligt sind. Sie sind Bestandteil von Mineralsalzen, die in Form von Kationen und Anionen vorliegen. Ihr Verhältnis bestimmt das alkalische Milieu. Meistens ist es leicht alkalisch, da sich der Anteil der Mineralsalze nicht ändert.

Hämoglobin enthält Eisen, Chlorophyll-Magnesium, Proteine ​​- Schwefel, Nukleinsäuren - Phosphor, der Stoffwechsel erfolgt mit einer ausreichenden Menge an Kalzium.

Abb. 2. Zellzusammensetzung

Einige chemische Elemente sind Bestandteile anorganischer Substanzen, beispielsweise Wasser. Es spielt eine wichtige Rolle in der Vitalaktivität von pflanzlichen und tierischen Zellen. Wasser ist ein gutes Lösungsmittel. Daher werden alle Substanzen im Körper in folgende Bestandteile unterteilt:

• Hydrophil - wasserlöslich;
• Hydrophob - nicht in Wasser auflösen.

Durch die Anwesenheit von Wasser wird die Zelle elastisch, sie fördert die Bewegung organischer Substanzen im Zytoplasma.

Abb. 3. Zellsubstanzen.

Tabelle "Eigenschaften der chemischen Zusammensetzung der Zelle"

Um klar zu verstehen, welche chemischen Elemente zur Zelle gehören, haben wir sie in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Welche chemischen Elemente hängen mit Makro- und Mikronährstoffen der Zelle zusammen?

Welche chemischen Elemente hängen mit Makro- und Mikronährstoffen der Zelle zusammen?

Makroelemente (ein großer Prozentsatz des Körpers entsprechend seinem Inhalt) umfassen die folgenden chemischen Elemente:

• Sauerstoff (70%), Kohlenstoff (15%), Wasserstoff (10%), Stickstoff (2%), Kalium (0,3%), Schwefel (0,2%), Phosphor (1%), Chlor (0, 1%), der Rest - Magnesium, Kalzium, Natrium.

Zu Spurenelementen (einem kleinen Prozentsatz des Körperinhalts) gehören solche chemischen Elemente:

• Kobalt, Zink, Vanadium, Fluor, Selen, Kupfer, Chrom, Nickel, Germanium, Jod, Ruthenium.

Zellchemische Zusammensetzung

Eine Zelle ist eine elementare Einheit des Lebens auf der Erde. Es hat alle Eigenschaften eines lebenden Organismus: Es wächst, vermehrt sich, tauscht Stoffe und Energie mit der Umwelt aus, reagiert auf äußere Reize. Der Beginn der biologischen Evolution hängt mit dem Auftreten zellulärer Lebensformen auf der Erde zusammen. Einzellige Organismen sind Zellen, die getrennt voneinander existieren. Der Körper aller Multizellen - Tiere und Pflanzen - besteht aus einer größeren oder kleineren Anzahl von Zellen, einer Art von Blöcken, die einen komplexen Organismus bilden. Unabhängig davon, ob eine Zelle ein vollständig lebendes System ist - ein separater Organismus oder nur ein Teil davon -, verfügt er über eine Reihe von Merkmalen und Eigenschaften, die allen Zellen gemeinsam sind.

Zellchemische Zusammensetzung

Etwa 60 Elemente des Periodensystems von Mendeleev wurden in den Zellen gefunden, die auch in unbelebter Natur vorkommen. Dies ist einer der Beweise für die Gemeinsamkeit belebter und unbelebter Natur. In lebenden Organismen sind Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff am häufigsten, die etwa 98% der Zellmasse ausmachen. Dies ist auf die Besonderheiten der chemischen Eigenschaften von Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff zurückzuführen, weshalb sie sich als am besten geeignet für die Bildung von Molekülen erwiesen haben, die biologische Funktionen erfüllen. Diese vier Elemente sind in der Lage, sehr starke kovalente Bindungen durch die Paarung von Elektronen zu bilden, die zu zwei Atomen gehören. Kovalent gebundene Kohlenstoffatome können Gerüste aus unzähligen verschiedenen organischen Molekülen bilden. Da Kohlenstoffatome leicht kovalente Bindungen mit Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und auch Schwefel eingehen, erreichen organische Moleküle eine außergewöhnliche Komplexität und Strukturvielfalt.

Neben den vier Hauptelementen in der Zelle enthalten bemerkenswerte Mengen (10. und 100. Prozent eines Prozentsatzes) Eisen, Kalium, Natrium, Calcium, Magnesium, Chlor, Phosphor und Schwefel. Alle anderen Elemente (Zink, Kupfer, Jod, Fluor, Kobalt, Mangan usw.) befinden sich in sehr geringen Mengen in der Zelle und werden daher Mikroelemente genannt.

Chemische Elemente sind Bestandteil anorganischer und organischer Verbindungen. Anorganische Verbindungen umfassen Wasser, Mineralsalze, Kohlendioxid, Säuren und Basen. Organische Verbindungen sind Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate, Fette (Lipide) und Lipide. Neben Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff und Stickstoff können andere Elemente enthalten sein. Einige Proteine ​​enthalten Schwefel. Der Bestandteil der Nukleinsäuren ist Phosphor. Das Hämoglobinmolekül umfasst Eisen, Magnesium ist am Aufbau des Chlorophyllmoleküls beteiligt. Spurenelemente spielen trotz des äußerst geringen Gehalts an lebenden Organismen eine wichtige Rolle in den Prozessen der Vitalaktivität. Jod ist Teil des Schilddrüsenhormons - Thyroxin, Kobalt - in der Zusammensetzung von Vitamin B₁₂ Insulin, ein Hormon der Pankreasinsel, enthält Zink. Bei manchen Fischen nimmt Kupfer in den Molekülen sauerstofftragender Pigmente den Platz von Eisen ein.

Wasser

H₂O - die häufigste Verbindung in lebenden Organismen. Sein Gehalt in verschiedenen Zellen variiert in ziemlich weiten Grenzen: von 10% im Zahnschmelz bis 98% im Körper einer Qualle, im Durchschnitt sind es jedoch etwa 80% des Körpergewichts. Die äußerst wichtige Rolle des Wassers bei der Sicherstellung der Prozesse der Vitalaktivität beruht auf seinen physikochemischen Eigenschaften. Die Polarität der Moleküle und die Fähigkeit, Wasserstoffbrücken zu bilden, machen Wasser für eine Vielzahl von Substanzen zu einem guten Lösungsmittel. Die meisten chemischen Reaktionen, die in einer Zelle stattfinden, können nur in wässriger Lösung stattfinden. Wasser ist an vielen chemischen Umwandlungen beteiligt.

Die Gesamtzahl der Wasserstoffbrücken zwischen Wassermolekülen variiert mit t °. Bei t ° zerstört die Eisschmelze etwa 15% der Wasserstoffbrücken, bei t ° 40 ° С - die Hälfte. Beim Übergang in den gasförmigen Zustand werden alle Wasserstoffbrückenbindungen zerstört. Dies erklärt die hohe spezifische Wärme von Wasser. Bei einer Änderung der äußeren Umgebung in ° C absorbiert oder gibt Wasser Wärme aufgrund des Bruches oder der Neubildung von Wasserstoffbrücken wieder frei. Auf diese Weise sind die Schwankungen innerhalb der Zelle geringer als in der Umgebung. Die hohe Verdampfungswärme unterliegt dem wirksamen Wärmeübertragungsmechanismus in Pflanzen und Tieren.

Wasser als Lösungsmittel nimmt an den Phänomenen der Osmose teil, die eine wichtige Rolle in der Vitalaktivität einer Organismuszelle spielt. Osmose bezieht sich auf das Eindringen von Lösungsmittelmolekülen durch eine semipermeable Membran in eine Lösung einer Substanz. Semipermeable Membranen werden Membranen genannt, die durch Lösungsmittelmoleküle, aber keine Moleküle (oder Ionen) eines gelösten Stoffes geleitet werden. Daher ist die Osmose eine einseitige Diffusion von Wassermolekülen in Richtung der Lösung.

Mineralsalze

Die meisten anorganischen In-Zellen liegen in Form von Salzen im dissoziierten oder im festen Zustand vor. Die Konzentration von Kationen und Anionen in der Zelle und in ihrer Umgebung variiert. Die Zelle enthält ziemlich viel K und viel Na. In der extrazellulären Umgebung, zum Beispiel im Blutplasma, im Meerwasser gibt es dagegen viel Natrium und nicht genug Kalium. Die Reizbarkeit der Zelle hängt vom Verhältnis der Konzentrationen der Ionen Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ ab. In den Geweben von vielzelligen Tieren ist K in die Zusammensetzung einer vielzelligen Substanz eingeschlossen, die den Zusammenhalt der Zellen und ihre geordnete Anordnung gewährleistet. Der osmotische Druck in der Zelle und ihre Puffereigenschaften hängen weitgehend von der Salzkonzentration ab. Pufferung ist die Fähigkeit einer Zelle, eine leicht alkalische Reaktion ihres Inhalts auf einem konstanten Niveau zu halten. Die Pufferung innerhalb der Zelle erfolgt hauptsächlich durch H-Ionen₂Ro₄ und NRA₄ 2-. In extrazellulären Flüssigkeiten und im Blut spielt H die Rolle eines Puffers.₂MIT₃ und NSO₃ -. Anionen binden H-Ionen und Hydroxid-Ionen (OH -), wodurch die Reaktion extrazellulärer Flüssigkeiten in der Zelle nahezu unverändert bleibt. Unlösliche Mineralsalze (z. B. Calciumphosphat) sorgen für die Festigkeit des Knochengewebes von Wirbeltieren und Muschelschalen.

Zellorganisches Material

Eichhörnchen

Bei den organischen Substanzen sind Zellen an erster Stelle Proteine, sowohl in Menge (10–12% der gesamten Zellmasse) als auch im Wert. Proteine ​​sind hochmolekulare Polymere (mit einem Molekulargewicht von 6000 bis 1 Million und darüber), deren Monomere Aminosäuren sind. Lebende Organismen verbrauchen 20 Aminosäuren, obwohl sie viel mehr existieren. Die Zusammensetzung einer beliebigen Aminosäure umfasst eine Aminogruppe (-NH₂) mit basischen Eigenschaften und eine Carboxylgruppe (-COOH) mit sauren Eigenschaften. Zwei Aminosäuren werden zu einem Molekül kombiniert, indem die HN-CO-Bindung unter Freisetzung eines Wassermoleküls hergestellt wird. Die Bindung zwischen der Aminogruppe einer Aminosäure und der Carboxylgruppe der anderen wird als Peptid bezeichnet. Proteine ​​sind Polypeptide, die Dutzende und Hunderte Aminosäuren enthalten. Moleküle verschiedener Proteine ​​unterscheiden sich im Molekulargewicht, in der Anzahl, in der Zusammensetzung der Aminosäuren und in der Reihenfolge ihrer Anordnung in der Polypeptidkette. Es ist daher klar, dass Proteine ​​sich in enormer Vielfalt unterscheiden, ihre Anzahl in allen Arten lebender Organismen wird auf 10 10 - 10 12 geschätzt.

Eine Kette von Aminosäureeinheiten, die durch kovalente Peptidbindungen in einer spezifischen Sequenz verbunden sind, wird als Primärstruktur des Proteins bezeichnet. In Zellen haben Proteine ​​die Form spiralförmig verdrehter Fasern oder Kugeln (Kügelchen). Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass in einem natürlichen Protein die Polypeptidkette je nach der chemischen Struktur ihrer einzelnen Aminosäuren streng definiert angeordnet ist.

Anfangs ist die Polypeptidkette aufgerollt. Es entsteht eine Anziehung zwischen den Atomen der benachbarten Spulen und es werden insbesondere Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den NH- und CO-Gruppen gebildet, die sich auf den benachbarten Spulen befinden. Eine zu einer Spirale verdrehte Kette von Aminosäuren bildet die Sekundärstruktur des Proteins. Durch die weitere Faltung der Helix entsteht eine für jede Proteinkonfiguration spezifische, sogenannte Tertiärstruktur. Die Tertiärstruktur beruht auf der Wirkung von Adhäsionskräften zwischen in einigen Aminosäuren vorhandenen hydrophoben Radikalen und kovalenten Bindungen zwischen den SH-Gruppen der Aminosäurecystein (S-S-Bindungen). Die Menge an Aminosäuren durch hydrophobe Radikale und Cystein sowie die Reihenfolge ihrer Anordnung in der Polypeptidkette sind für jedes Protein spezifisch. Daher werden die Merkmale der Tertiärstruktur eines Proteins durch seine Primärstruktur bestimmt. Das Protein zeigt eine biologische Aktivität nur in Form einer Tertiärstruktur. Daher kann der Austausch von nur einer Aminosäure in der Polypeptidkette zu einer Änderung der Konfiguration des Proteins und zu einer Abnahme oder zum Verlust seiner biologischen Aktivität führen.

In einigen Fällen verbinden sich Proteinmoleküle miteinander und können ihre Funktion nur in Form von Komplexen ausüben. So ist Hämoglobin ein Komplex aus vier Molekülen und nur in dieser Form kann es O anlagern und transportieren. Solche Aggregate repräsentieren die quaternäre Struktur des Proteins. In der Zusammensetzung werden Proteine ​​in zwei Hauptklassen unterteilt - einfache und komplexe. Einfache Proteine ​​bestehen nur aus Aminosäuren, Nukleinsäuren (Nukleotiden), Lipiden (Lipoproteinen), Me (Metalloproteiden), P (Phosphoproteinen).

Die Funktionen von Proteinen in der Zelle sind äußerst vielfältig. Eine der wichtigsten Funktionen ist die Gebäudefunktion: Proteine ​​sind an der Bildung aller Zellmembranen und Zellorganoide sowie an intrazellulären Strukturen beteiligt. Die enzymatische (katalytische) Rolle von Proteinen ist äußerst wichtig. Enzyme beschleunigen die chemischen Reaktionen, die in der Zelle 10 bis 100 Millionen Mal stattfinden. Die motorische Funktion wird durch spezielle kontraktile Proteine ​​gewährleistet. Diese Proteine ​​sind an allen Arten von Bewegungen beteiligt, an denen Zellen und Organismen in der Lage sind: Flimmern und Schlagen von Flagellen bei Protozoen, Muskelkontraktion bei Tieren, Blattbewegung bei Pflanzen usw. Die Transportfunktion von Proteinen besteht darin, chemische Elemente anzulagern (z. B. Hämoglobin O). oder biologisch aktive Substanzen (Hormone) und übertragen sie in die Gewebe und Organe des Körpers. Die Schutzfunktion wird in Form der Produktion spezifischer Proteine, so genannter Antikörper, als Reaktion auf das Eindringen von Fremdproteinen oder -zellen in den Körper ausgedrückt. Antikörper binden und neutralisieren Fremdsubstanzen. Proteine ​​spielen eine wichtige Rolle als Energiequellen. Mit voller Aufteilung 1g. Protein ist 17,6 kJ zugeordnet (

Kohlenhydrate

Kohlenhydrate oder Saccharide - organische Substanzen mit der allgemeinen Formel (СН₂O)_n. Bei den meisten Kohlenhydraten ist die Anzahl der H-Atome doppelt so groß wie bei O-Atomen, wie bei den Wassermolekülen. Daher wurden diese Substanzen als Kohlenhydrate bezeichnet. In einer lebenden Zelle gibt es Kohlenhydrate in Mengen, die 1-2, manchmal 5% (in der Leber, in den Muskeln) nicht überschreiten. Pflanzenzellen sind reich an Kohlenhydraten, deren Gehalt in einigen Fällen 90% des Trockensubstanzgewichts (Samen, Kartoffelknollen usw.) erreicht.

Kohlenhydrate sind einfach und komplex. Einfache Kohlenhydrate werden Monosaccharide genannt. Monosaccharide werden abhängig von der Anzahl der Kohlenhydratatome in einem Molekül als Triosen, Tetrosen, Pentosen oder Hexosen bezeichnet. Von den sechs Kohlenmonosacchariden - Hexosen - sind Glukose, Fruktose und Galaktose die wichtigsten. Glukose ist im Blut enthalten (0,1-0,12%). Pentosen von Ribose und Desoxyribose sind Bestandteil von Nukleinsäuren und ATP. Wenn zwei Monosaccharide in einem Molekül kombiniert werden, wird diese Verbindung als Disaccharid bezeichnet. Nahrungsmittelzucker, der aus Zuckerrohr oder Zuckerrüben gewonnen wird, besteht aus einem Glucosemolekül und einem Fruktosemolekül, Milchzucker - aus Glucose und Galactose.

Komplexe Kohlenhydrate, die von vielen Monosacchariden gebildet werden, werden Polysaccharide genannt. Das Monomer solcher Polysaccharide wie Stärke, Glykogen oder Cellulose ist Glucose. Kohlenhydrate erfüllen zwei Hauptfunktionen: Konstruktion und Energie. Zellulose bildet die Wände von Pflanzenzellen. Das komplexe Polysaccharid Chitin ist die Hauptstrukturkomponente des äußeren Skeletts von Arthropoden. Chitin hat auch eine Gebäudefunktion in Pilzen. Kohlenhydrate spielen die wichtigste Energiequelle in der Zelle. Bei der Oxidation von 1 g Kohlenhydraten werden 17,6 kJ freigesetzt (

4,2 kcal). Stärke in Pflanzen und Glykogen in Tieren lagern sich in den Zellen ab und dienen als Energiereserve.

Nukleinsäuren

Der Wert von Nukleinsäuren in der Zelle ist sehr groß. Die Besonderheiten ihrer chemischen Struktur ermöglichen die Speicherung, Übertragung und Übertragung von Informationen über die Struktur von Proteinmolekülen, die in jedem Gewebe in einem bestimmten Stadium der individuellen Entwicklung synthetisiert werden. Da die meisten Eigenschaften und Zeichen von Zellen auf Proteine ​​zurückzuführen sind, ist es klar, dass die Stabilität von Nukleinsäuren die wichtigste Voraussetzung für das normale Funktionieren von Zellen und ganzen Organismen ist. Jegliche Änderungen in der Struktur der Zellen oder der Aktivität physiologischer Prozesse in ihnen beeinflussen die Vitalaktivität. Die Untersuchung der Struktur von Nukleinsäuren ist äußerst wichtig für das Verständnis der Vererbung von Merkmalen in Organismen und der Gesetze, die das Funktionieren von Einzelzellen und Zellsystemen - Geweben und Organen - regeln.

Es gibt zwei Arten von Nukleinsäuren - DNA und RNA. DNA ist ein Polymer, das aus zwei Nukleotidhelices besteht, die so eingeschlossen sind, dass sich eine Doppelhelix bildet. Die Monomere von DNA-Molekülen sind Nukleotide, bestehend aus einer stickstoffhaltigen Base (Adenin, Thymin, Guanin oder Cytosin), einem Kohlenhydrat (Desoxyribose) und einem Phosphorsäurerest. Stickstoffhaltige Basen im DNA-Molekül sind durch eine ungleiche Anzahl von H-Bindungen miteinander verbunden und paarweise angeordnet: Adenin (A) ist immer gegen Thymin (T), Guanin (G) gegen Cytosin (C).

Nukleotide sind nicht zufällig miteinander verbunden, sondern selektiv. Die Fähigkeit, mit Adenin Thymin und Guanin selektiv mit Cytosin zu interagieren, wird als Komplementarität bezeichnet. Die komplementäre Wechselwirkung bestimmter Nukleotide wird durch die Besonderheiten der räumlichen Anordnung der Atome in ihren Molekülen erklärt, die es ihnen ermöglichen, zu konvergieren und H-Bindungen zu bilden. In der Polynukleotidkette sind benachbarte Nukleotide über Zucker (Desoxyribose) und einen Phosphorsäurerest miteinander verbunden. RNA ist ebenso wie DNA ein Polymer, dessen Monomere Nukleotide sind. Die Stickstoffbasen der drei Nukleotide sind die gleichen wie diejenigen, die Teil der DNA sind (A, G, C); das vierte, Uracil (V), ist anstelle von Thymin im RNA-Molekül vorhanden. RNA-Nukleotide unterscheiden sich von DNA-Nukleotiden und in der Struktur ihres Kohlenhydrats (Ribose anstelle von Desoxyribose).

In einer RNA-Kette binden sich Nukleotide durch Bildung kovalenter Bindungen zwischen der Ribose eines Nukleotids und dem Phosphorsäurerest eines anderen. In der Struktur werden zweisträngige RNAs unterschieden. Zweisträngige RNA sind die Verwalter der genetischen Information für eine Anzahl von Viren, d. H. Sie erfüllen die Funktionen von Chromosomen. Einzelsträngige RNAs übertragen Informationen über die Struktur von Proteinen vom Chromosom an den Ort ihrer Synthese und beteiligen sich an der Proteinsynthese.

Es gibt verschiedene Arten von einzelsträngiger RNA. Ihre Namen sind auf die Funktion oder den Ort in der Zelle zurückzuführen. Die meiste zytoplasmatische RNA (bis zu 80-90%) ist ribosomale RNA (rRNA), die in den Ribosomen enthalten ist. RRNA-Moleküle sind relativ klein und bestehen im Durchschnitt aus 10 Nukleotiden. Ein anderer RNA-Typ (mRNA), der Informationen über die Sequenz von Aminosäuren in Proteinen enthält, die an den Ribosomen synthetisiert werden müssen. Die Größe dieser RNAs hängt von der Länge der DNA-Region ab, auf der sie synthetisiert wurden. Transport-RNA erfüllt mehrere Funktionen. Sie liefern Aminosäuren an den Ort der Proteinsynthese, sie „erkennen“ (nach dem Komplementaritätsprinzip) ein Triplett und RNA, die der übertragenen Aminosäure entsprechen, und führen die exakte Orientierung der Aminosäure auf dem Ribosom durch.

Fette und Lipide

Fette sind Verbindungen von Fettsäuren mit hohem Molekulargewicht und Glycerintriatomalkohol. Fette lösen sich nicht in Wasser - sie sind hydrophob. Es gibt immer andere komplexe hydrophobe fettähnliche Substanzen, die Lipoide in der Zelle. Eine der Hauptfunktionen von Fett ist Energie. Beim Aufteilen von 1 g Fett zu WITH₂ und H₂Es wird eine große Menge an Energie freigesetzt - 38,9 kJ (

9,3 kcal). Der Fettgehalt in der Zelle liegt zwischen 5 und 15 Gew.-% Trockensubstanz. In lebenden Gewebezellen steigt die Fettmenge auf 90%. Die Hauptfunktion der Fette in der Tierlagerung (und zum Teil - in der Pflanze) ist die Lagerung.

Bei der vollständigen Oxidation von 1 g Fett (zu Kohlendioxid und Wasser) werden etwa 9 kcal Energie freigesetzt. (1 kcal = 1000 Kalorien; Kalorie (cal, cal) ist eine außerhalb des Systems liegende Einheit aus Arbeit und Energie, die der Wärmemenge entspricht, die zum Erhitzen von 1 ml Wasser auf 1 ° C bei einem Standardatmosphärendruck von 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ). Bei der Oxidation (im Körper) von 1 g Proteinen oder Kohlenhydraten werden nur etwa 4 kcal / g freigesetzt. In einer Vielzahl von Wasserorganismen - von einzelligen Diatomeen bis zu Riesenhaien - wird das Fett schwimmen und die durchschnittliche Körperdichte verringern. Die Dichte tierischer Fette beträgt etwa 0,91 bis 0,95 g / cm³. Die Knochendichte von Wirbeltieren liegt nahe bei 1,7-1,8 g / cm³ und die durchschnittliche Dichte der meisten anderen Gewebe liegt nahe bei 1 g / cm³. Es ist klar, dass Fett ziemlich viel benötigt wird, um das schwere Skelett „auszugleichen“.

Fette und Lipide haben eine Gebäudefunktion: Sie sind Teil der Zellmembran. Fett ist aufgrund seiner schlechten Wärmeleitfähigkeit schützend. Bei einigen Tieren (Robben, Walen) lagert sie sich im subkutanen Fettgewebe ab und bildet eine Schichtdicke von bis zu 1 m. Die Bildung einiger Lipoide geht der Synthese einer Reihe von Hormonen voraus. Folglich sind diese Substanzen inhärent in der Funktion der Regulation von Stoffwechselprozessen.

Makro- und Spurenelemente

Etwa 80 chemische Elemente sind in lebenden Organismen zu finden, aber nur für 27 dieser Elemente sind ihre Funktionen in der Zelle und im Organismus festgelegt. Die restlichen Elemente sind in geringen Mengen vorhanden und dringen anscheinend mit Nahrung, Wasser und Luft in den Körper ein.

Je nach Konzentration werden sie in Makronährstoffe und Mikroelemente unterteilt.

Die Konzentration jedes der Makroelemente im Körper übersteigt 0,01% und ihr Gesamtgehalt beträgt 99%. Makroelemente umfassen Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Kalium, Calcium, Natrium, Chlor, Magnesium und Eisen. Die ersten vier der aufgeführten Elemente (Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff) werden auch als organogen bezeichnet, da sie zu den wichtigsten organischen Verbindungen gehören. Phosphor und Schwefel sind auch Bestandteile einer Reihe organischer Substanzen wie Proteine ​​und Nukleinsäuren. Phosphor ist notwendig für die Bildung von Knochen und Zähnen.

Ohne die restlichen Makronährstoffe ist das normale Funktionieren des Körpers nicht möglich.

Kalium, Natrium und Chlor sind also an den Prozessen der Zellanregung beteiligt. Kalzium ist Teil der Zellwände von Pflanzen, Knochen, Zähnen und Schalen von Mollusken, es wird für die Kontraktion von Muskelzellen und die Blutgerinnung benötigt. Magnesium ist ein Bestandteil von Chlorophyll - dem Pigment, das den Fluss der Photosynthese gewährleistet. Er ist auch an der Biosynthese von Proteinen und Nukleinsäuren beteiligt. Eisen ist ein Teil des Hämoglobins und ist für das Funktionieren vieler Enzyme notwendig.

Spurenelemente sind im Körper in Konzentrationen von weniger als 0,01% enthalten, und ihre Gesamtkonzentration in der Zelle erreicht nicht 0,1%. Mikroelemente umfassen Zink, Kupfer, Mangan, Kobalt, Jod, Fluor usw.

Zink ist Teil des Pankreashormonmoleküls, Insulin, Kupfer ist für die Photosynthese und Atmung erforderlich. Kobalt ist ein Bestandteil von Vitamin B12, dessen Fehlen zu Anämie führt. Jod ist für die Synthese von Schilddrüsenhormonen notwendig, um einen normalen Stoffwechsel zu gewährleisten, und Fluor ist mit der Bildung von Zahnschmelz verbunden.

Sowohl ein Mangel als auch ein übermäßiger oder gestörter Metabolismus von Makro- und Mikroelementen führen zur Entwicklung verschiedener Krankheiten.

Kalzium- und Phosphormangel verursachen insbesondere Rachitis, Stickstoffmangel - schwerwiegender Proteinmangel, Eisenmangel - Anämie, Jodmangel - gestörte Bildung von Schilddrüsenhormonen und reduzierte Stoffwechselrate, verminderte Fluoridaufnahme - Karies. Blei ist für fast alle Organismen toxisch.

Der Mangel an Makro- und Mikroelementen kann durch Erhöhung des Gehalts an Lebensmitteln und Trinkwasser sowie durch Einnahme von Medikamenten ausgeglichen werden.

Die chemischen Elemente der Zelle bilden verschiedene Verbindungen - anorganische und organische.

Die chemische Zusammensetzung der Zelle. Mikro- und Makroelemente

Die chemische Zusammensetzung der Zelle. Mikro- und Makroelemente.

Jede Zelle enthält viele chemische Elemente, die an verschiedenen chemischen Reaktionen beteiligt sind. Chemische Prozesse, in einem Käfig fließend - eine der Grundbedingungen ihres Lebens, Entwicklung und Funktion. Einige chemische Elemente in der Zelle mehr, andere weniger.

Herkömmlicherweise können alle Elemente der Zelle in drei Gruppen unterteilt werden:

• 
  Makronährstoffe (> 0,01%)
  
• 
  Spurenelemente (von 0,001% bis 0,000001%)
  
• 
  Ultramicro-Elemente (weniger als 0,0000001%)
  

Makronährstoffe

Makronährstoffe - chemische Elemente, aus denen das Fleisch lebender Organismen besteht.

Dazu gehören: (biogen): Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor, Magnesium, Kalzium, Natrium, Kalium.

Eigenschaften:

• 
  Inhalt in lebenden Organismen comp. mehr als 0,01%
  
• 
  Die meisten Makronährstoffe gelangen mit Nahrung in den menschlichen Körper
  
• 
  Erforderlicher Tagessatz -> 200 mg. (Kalium, Calcium, Magnesium, Natrium, Schwefel, Chlor)
  
• 
  Befindet sich im Muskel, im Knochen, im Bindegewebe und im Blut.
  
• 
  Verantwortlich für die normale Säure-Base-Entwicklung.
  
• 
  Behalten Sie den osmotischen Druck bei.
  

Ein Mangel an Makronährstoffen kann zu einer Verschlechterung der menschlichen Gesundheit führen.

Der Grund dafür kann sein: Unterernährung, schlechte Ökologie, massiver Verlust von Mineralien durch Krankheit oder Medikamente.

Spurenelemente - chemische Elemente, die an biochemischen Prozessen beteiligt sind.

Dazu gehören: Vanadium, Jod, Kobalt, Mangan, Nickel, Selen, Fluor, Kupfer, Chrom, Zink.

^ Grundlegende Spurenelemente - Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff - sind Baumaterial und haben den größten Anteil. Die restlichen Spurenelemente sind in geringen Mengen enthalten, ihre Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit sind jedoch nicht geringer.

Eigenschaften:

• 
  Beteiligen Sie sich an den Prozessen der Knochenbildung, Blutbildung und Muskelkontraktion.
  
• 
  Erforderlicher Tagessatz -

Thema 2.2. Chemiker Zellzusammensetzung. - 10-11 Klasse, Syvozlazov (Arbeitsmappe Teil 1)

1. Geben Sie die Definitionen der Begriffe an.
Ein Element ist eine Gruppe von Atomen mit der gleichen Kernladung und der Anzahl der Protonen, die mit der Ordnungszahl (Atomzahl) im Periodensystem übereinstimmt.
Spurenelement - ein Element, das sich in sehr geringen Konzentrationen im Körper befindet.
Makroelement - ein Element, das sich in hohen Konzentrationen im Körper befindet.
Bioelement - ein chemisches Element, das an der Zellaktivität beteiligt ist, bildet die Basis für Biomoleküle.
Zellelementzusammensetzung ist der Prozentsatz chemischer Elemente in einer Zelle.

2. Was ist einer der Beweise für die Gemeinschaft belebter und unbelebter Natur?
Die Einheit der chemischen Zusammensetzung. Es gibt keine Elemente, die nur für unbelebte Natur charakteristisch sind.

3. Füllen Sie die Tabelle aus.

ELEMENTALE ZUSAMMENSETZUNG

4. Nennen Sie Beispiele für organische Substanzen, deren Moleküle aus drei, vier und fünf Makronährstoffen bestehen.
3 Elemente: Kohlenhydrate und Lipide.
4 Elemente: Eichhörnchen.
5 Elemente: Nukleinsäuren, Proteine.

5. Füllen Sie die Tabelle aus.

BIOLOGISCHE ROLLE DER ELEMENTE

6. Lesen Sie in Abschnitt 2.2 den Abschnitt "Die Rolle externer Faktoren bei der Bildung der chemischen Zusammensetzung der lebenden Natur" und beantworten Sie die Frage: "Was sind biochemische Endemien und was sind die Gründe für ihre Herkunft?"
Biochemische Endemien sind Erkrankungen von Pflanzen, Tieren und Menschen, die durch einen akuten Mangel oder Überschuss eines Elements in einem bestimmten Bereich verursacht werden.

7. Was sind die bekannten Krankheiten, die auf den Mangel an Mikronährstoffen zurückzuführen sind?
Jodmangel - endemischer Kropf. Reduzierte Thyroxinsynthese und daraus resultierende Proliferation von Schilddrüsengewebe.
Eisenmangel - Eisenmangelanämie.

8. Denken Sie daran, auf welcher Grundlage chemische Elemente auf Makro-, Mikro- und Ultramikroelementen verteilt werden. Bieten Sie Ihre eigene, alternative Klassifizierung chemischer Elemente an (z. B. nach Funktionen in einer lebenden Zelle).
Mikro-, Makro- und Ultramikronährstoffe werden nach einem Vorzeichen basierend auf ihrem Prozentsatz in einer Zelle unterteilt. Darüber hinaus ist es möglich, Elemente anhand der Funktionen zu klassifizieren, die die Aktivität bestimmter Organsysteme regulieren: Nerven, Muskeln, Kreislauf und Herz-Kreislauf, Verdauung usw.

9. Wählen Sie die richtige Antwort.
Test 1
Welche chemischen Elemente bilden die Mehrheit der organischen Substanzen?
2) C, O, H, N;

Test 2
Die Makroelemente gelten nicht:
4) Mangan.

Test 3
Lebende Organismen brauchen Stickstoff, da sie
1) eine Komponente von Proteinen und Nukleinsäuren; 10. Bestimmen Sie das Symptom, durch das alle unten aufgeführten Elemente mit Ausnahme eines Elements zu einer Gruppe zusammengefasst werden. Unterstreichen Sie diesen "zusätzlichen" Punkt.
Sauerstoff, Wasserstoff, Schwefel, Eisen, Kohlenstoff, Phosphor, Stickstoff. Nur in der DNA enthalten. Und der Rest ist alles in Proteinen.

11. Erläutern Sie den Ursprung und die allgemeine Bedeutung des Wortes (Begriffs) anhand der Bedeutung der Wurzeln, aus denen es besteht.

12. Wählen Sie einen Begriff aus und erklären Sie, wie sein aktueller Wert dem ursprünglichen Wert seiner Wurzeln entspricht.
Der gewählte Begriff ist Organogen.
Compliance: Der Begriff entspricht grundsätzlich seiner ursprünglichen Bedeutung, heute gibt es jedoch eine genauere Definition. Bisher war der Wert so, dass die Elemente nur am Aufbau von Geweben und Zellen von Organen beteiligt sind. Es wurde nun herausgefunden, dass biologisch wichtige Elemente nicht nur chemische Moleküle in Zellen usw. bilden, sondern auch alle Prozesse in Zellen, Geweben und Organen regulieren. Sie sind Bestandteil von Hormonen, Vitaminen, Enzymen und anderen Biomolekülen.

13. Formulieren und notieren Sie die Grundideen von § 2.2.
Die Elementzusammensetzung der Zelle ist der Prozentsatz der chemischen Elemente in der Zelle. Zellelemente werden normalerweise in Abhängigkeit von ihrem Prozentsatz nach Mikro-, Makro- und Ultramikroelementen klassifiziert. Die Elemente, die an der Zellvitalaktivität beteiligt sind, bilden die Basis von Biomolekülen, die als Bioelemente bezeichnet werden.
Makroelemente umfassen: C N H O. Sie sind die Hauptkomponenten aller organischen Verbindungen in der Zelle. Darüber hinaus ist P S K Ca Na Fe Cl Mg - in allen wichtigen Biomolekülen enthalten. Ohne sie ist das Funktionieren des Körpers nicht möglich. Das Fehlen von ihnen führt zum Tod.
Spurenelemente: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B usw. Sie sind auch für die normale Funktionsweise des Körpers notwendig, jedoch nicht so kritisch. Der Mangel an ihnen verursacht Krankheit. Sie sind Bestandteil biologisch aktiver Verbindungen, die den Stoffwechsel beeinflussen.
Es gibt Ultramikroelemente: Au Ag Be und andere Die physiologische Rolle ist nicht vollständig festgelegt. Aber sie sind wichtig für die Zelle.
Es gibt das Konzept der "biochemischen Endämie" - Krankheiten von Pflanzen, Tieren und Menschen, die durch einen akuten Mangel oder Überschuss eines Elements in einem bestimmten Gebiet verursacht werden. Zum Beispiel endemischer Kropf (Jodmangel).
Bei einem Mangel aufgrund der Art der Fütterung können auch Krankheiten oder Beschwerden auftreten. Zum Beispiel mit einem Mangel an Eisenanämie. Mit einem Mangel an Kalzium - häufige Frakturen, Haarausfall, Zähne, Muskelschmerzen.

I.2. Die chemische Zusammensetzung der Zelle. Mikro- und Makroelemente

Typischerweise sind 70–80% der Zellmasse Wasser, in dem verschiedene Salze und niedermolekulare organische Verbindungen gelöst werden. Die charakteristischsten Bestandteile der Zelle sind Proteine ​​und Nukleinsäuren. Einige Proteine ​​sind strukturelle Komponenten der Zelle, andere sind Enzyme, d.h. Katalysatoren, die die Geschwindigkeit und Richtung chemischer Reaktionen in Zellen bestimmen. Nukleinsäuren dienen als Träger von Erbinformationen, die im Prozess der intrazellulären Proteinsynthese implementiert werden. Oft enthalten Zellen eine gewisse Menge an Reservesubstanzen, die als Nahrungsreserve dienen. Pflanzenzellen speichern hauptsächlich Stärke, eine polymere Form von Kohlenhydraten. In den Zellen der Leber und der Muskeln wird ein anderes Kohlenhydratpolymer gespeichert - Glykogen. Oft werden auch Fettprodukte eingelagert, obwohl einige Fette eine andere Funktion haben, nämlich die wichtigsten Strukturkomponenten. Proteine ​​in Zellen (mit Ausnahme von Samenzellen) werden normalerweise nicht gespeichert. Es ist nicht möglich, die typische Zusammensetzung einer Zelle zu beschreiben, vor allem, weil sich die Menge an gelagerten Lebensmitteln und Wasser stark unterscheidet. Die Leberzellen enthalten beispielsweise 70% Wasser, 17% Eiweiß, 5% Fett, 2% Kohlenhydrate und 0,1% Nukleinsäuren; die restlichen 6% sind Salze und organische Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht, insbesondere Aminosäuren. Pflanzenzellen enthalten normalerweise weniger Eiweiß, deutlich mehr Kohlenhydrate und etwas mehr Wasser; Ausnahmen sind Zellen, die sich im Ruhezustand befinden. Die ruhende Zelle aus Weizenkorn, die Nährstoffquelle für den Embryo, enthält etwa 12% Proteine ​​(hauptsächlich eingelagertes Protein), 2% Fette und 72% Kohlenhydrate. Die Wassermenge erreicht erst zu Beginn der Kornkeimung den Normalwert (70–80%). Jede Zelle enthält viele chemische Elemente, die an verschiedenen chemischen Reaktionen beteiligt sind. Chemische Prozesse, die in einer Zelle stattfinden, sind eine der Grundbedingungen für ihr Leben, ihre Entwicklung und ihr Funktionieren. Einige chemische Elemente in der Zelle mehr, andere weniger. Auf atomarer Ebene gibt es keine Unterschiede zwischen der organischen und der anorganischen Welt der lebenden Natur: Lebewesen bestehen aus denselben Atomen wie die Körper der unbelebten Natur. Das Verhältnis verschiedener chemischer Elemente in lebenden Organismen und in der Erdkruste ist jedoch sehr unterschiedlich. Außerdem können lebende Organismen in ihrer Isotopenzusammensetzung von chemischen Elementen von ihrer Umgebung abweichen. Herkömmlicherweise können alle Elemente der Zelle in drei Gruppen unterteilt werden:

Makroelemente. Zu den Makroelementen zählen Sauerstoff (65–75%), Kohlenstoff (15–18%), Wasserstoff (8–10%), Stickstoff (2,0–3,0%), Kalium (0,15–0,4%). Schwefel (0,15–0,2%), Phosphor (0,2–1,0%), Chlor (0,05–0,1%), Magnesium (0,02–0,03%), Natrium (0,02–0,03%), Calcium (0,04–2,00%), Eisen (0,01–0,0155%). Elemente wie C, O, H, N, S, P sind Bestandteil organischer Verbindungen. Kohlenstoff - ist Teil aller organischen Substanzen; Das Grundgerüst der Kohlenstoffatome ist ihre Basis. Darüber hinaus wird in Form von CO2 im Prozess der Photosynthese fixiert und während der Atmung freigesetzt, in Form von CO (in geringen Konzentrationen) an der Regulation der Zellfunktionen beteiligt, in Form von CaCO3 ist es Teil der Mineralskelette. Sauerstoff - ist in fast allen organischen Substanzen in der Zelle enthalten. Es entsteht im Zuge der Photosynthese während der Photolyse von Wasser. Für aerobe Organismen dient es als Oxidationsmittel während der Zellatmung und versorgt die Zellen mit Energie. In den größten Mengen sind lebende Zellen in der Zusammensetzung von Wasser enthalten. Wasserstoff - ist Teil aller organischen Substanzen in der Zelle. In den größten Mengen enthalten Wasser in der Zusammensetzung. Einige Bakterien oxidieren molekularen Wasserstoff zur Energiegewinnung. Stickstoff - ist Teil von Proteinen, Nukleinsäuren und deren Monomeren - Aminosäuren und Nukleotiden. Aus dem Körper der Tiere wird in der Zusammensetzung Ammoniak, Harnstoff, Guanin oder Harnsäure als Endprodukt des Stickstoffstoffwechsels gewonnen. In Form von Stickoxid ist NO (in geringen Konzentrationen) an der Blutdruckregulierung beteiligt. Schwefel - ein Teil der schwefelhaltigen Aminosäuren kommt daher in den meisten Proteinen vor. In geringen Mengen liegt es als Sulfat-Ion im Zytoplasma von Zellen und extrazellulären Flüssigkeiten vor. Phosphor - ist Teil von ATP, anderen Nukleotiden und Nukleinsäuren (in Form von Phosphorsäureresten), in der Zusammensetzung von Knochengewebe und Zahnschmelz (in Form von Mineralsalzen) und auch im Zytoplasma und in interzellulären Flüssigkeiten (in Form von Phosphationen). Magnesium ist ein Kofaktor vieler Enzyme, die am Energiestoffwechsel und an der DNA-Synthese beteiligt sind. erhält die Integrität von Ribosomen und Mitochondrien, ist Teil von Chlorophyll. In tierischen Zellen ist es für das Funktionieren von Muskel- und Knochensystemen notwendig. Calcium ist an der Blutgerinnung beteiligt und dient auch als einer der universellen sekundären Mediatoren, die die wichtigsten intrazellulären Prozesse regulieren (einschließlich der Beteiligung an der Aufrechterhaltung des Membranpotenzials, die für die Muskelkontraktion und Exozytose erforderlich ist). Unlösliche Calciumsalze sind an der Bildung der Knochen und Zähne von Wirbeltieren und Mineralskeletten von Wirbellosen beteiligt. Natrium ist an der Aufrechterhaltung des Membranpotenzials, der Erzeugung von Nervenimpulsen, den Prozessen der Osmoregulation (einschließlich der Arbeit der Nieren beim Menschen) und der Schaffung eines Pufferblutsystems beteiligt. Kalium ist an der Aufrechterhaltung des Membranpotenzials, der Erzeugung von Nervenimpulsen und der Regulation der Herzmuskelkontraktion beteiligt. In extrazellulären Substanzen enthalten. Chlor - erhält die Elektroneutralität der Zelle.

Spurenelemente: Spurenelemente, die 0,001% bis 0,000001% des Körpergewichts der Lebewesen ausmachen, umfassen Vanadium, Germanium, Jod (Teil von Thyroxin, Schilddrüsenhormon), Cobalt (Vitamin B12), Mangan, Nickel, Ruthenium, Selen, Fluor (Zahnschmelz), Kupfer, Chrom, Zink Zink - ist Teil der an der alkoholischen Gärung beteiligten Enzyme, Teil des Insulins. Kupfer - ist Teil der oxidativen Enzyme, die an der Synthese von Cytochromen beteiligt sind. Selen - ist an den regulatorischen Prozessen des Körpers beteiligt.

Ultra-Mikroelemente. Ultramikroelemente machen weniger als 0,0000001% in Organismen von Lebewesen aus, sie umfassen Gold, Silber hat eine bakterizide Wirkung, Quecksilber hemmt die Reabsorption von Wasser in den Nierentubuli und beeinflusst die Enzyme. Platin und Cäsium gehören ebenfalls zu Ultramikroelementen. Zu dieser Gruppe gehört auch Selen, dessen Mangel Krebs entwickelt. Die Funktionen von Ultramikroelementen sind noch wenig verstanden. Molekulare Zusammensetzung der Zelle (Tab №1)