უჯრედი

ა.ლენინგერის მიხედვით ცოცხალი სისტემების ცნების თვალსაზრისით.

ცოცხალი უჯრედი არის ორგანული მოლეკულების იზოთერმული სისტემა, რომელსაც შეუძლია თვითრეგულირება და თვითრეპროდუქცია, ენერგიისა და რესურსების მოპოვება გარემოდან.

უჯრედში მიმდინარეობს დიდი რაოდენობით თანმიმდევრული რეაქციები, რომელთა სიჩქარეს თავად უჯრედი არეგულირებს.

უჯრედი ინარჩუნებს თავს სტაციონარულ მდგომარეობაში დინამიური მდგომარეობაშორს არის წონასწორობისგან გარემო.

უჯრედები ფუნქციონირებენ კომპონენტებისა და პროცესების მინიმალური მოხმარების პრინციპით.

რომ. უჯრედი არის ელემენტარული ცოცხალი ღია სისტემა, რომელსაც შეუძლია დამოუკიდებელი არსებობა, გამრავლება და განვითარება. ეს არის ყველა ცოცხალი ორგანიზმის ელემენტარული სტრუქტურული და ფუნქციური ერთეული.

Ქიმიური შემადგენლობაუჯრედები.

მენდელეევის პერიოდული ცხრილის 110 ელემენტიდან 86 აღმოჩნდა, რომ მუდმივად იმყოფება ადამიანის სხეულში. მათგან 25 აუცილებელია ნორმალური ცხოვრებისთვის, 18 აბსოლუტურად აუცილებელი, 7 კი სასარგებლო. უჯრედში პროცენტული შემცველობის მიხედვით ქიმიური ელემენტები იყოფა სამ ჯგუფად:

მაკროელემენტები ძირითადი ელემენტები (ორგანოგენები) არის წყალბადი, ნახშირბადი, ჟანგბადი, აზოტი. მათი კონცენტრაცია: 98 – 99,9%. ისინი ორგანული უჯრედის ნაერთების უნივერსალური კომპონენტებია.

მიკროელემენტები - ნატრიუმი, მაგნიუმი, ფოსფორი, გოგირდი, ქლორი, კალიუმი, კალციუმი, რკინა. მათი კონცენტრაცია არის 0,1%.

ულტრამიკროელემენტები - ბორი, სილიციუმი, ვანადიუმი, მანგანუმი, კობალტი, სპილენძი, თუთია, მოლიბდენი, სელენი, იოდი, ბრომი, ფტორი. ისინი გავლენას ახდენენ მეტაბოლიზმზე. მათი არარსებობა იწვევს დაავადებებს (თუთია - შაქრიანი დიაბეტი, იოდი - ენდემური ჩიყვი, რკინა - პერნიციოზული ანემია და სხვ.).

თანამედროვე მედიცინამ იცის ვიტამინებსა და მინერალებს შორის უარყოფითი ურთიერთქმედების ფაქტები:

თუთია ამცირებს სპილენძის შეწოვას და კონკურენციას უწევს რკინას და კალციუმს შეწოვისთვის; (და თუთიის დეფიციტი იწვევს შესუსტებას იმუნური სისტემა, ენდოკრინული ჯირკვლების მთელი რიგი პათოლოგიური მდგომარეობა).

კალციუმი და რკინა ამცირებს მანგანუმის შეწოვას;

ვიტამინი E კარგად არ ერწყმის რკინას, ხოლო C ვიტამინი კარგად არ ერწყმის B ვიტამინებს.

პოზიტიური ურთიერთქმედება:

ვიტამინი E და სელენი, ასევე კალციუმი და ვიტამინი K მოქმედებენ სინერგიულად;

ვიტამინი D აუცილებელია კალციუმის შეწოვისთვის;

სპილენძი ხელს უწყობს შეწოვას და ზრდის ორგანიზმში რკინის გამოყენების ეფექტურობას.

უჯრედის არაორგანული კომპონენტები.

წყალი- უჯრედის ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტი, ცოცხალი მატერიის უნივერსალური დისპერსიული საშუალება. ხმელეთის ორგანიზმების აქტიური უჯრედები შედგება 60-95% წყლისგან. მოსვენებულ უჯრედებსა და ქსოვილებში (თესლები, სპორები) არის 10-20% წყალი. უჯრედში წყალი ორი ფორმითაა – თავისუფალი და შეკრული უჯრედულ კოლოიდებთან. თავისუფალი წყალი არის პროტოპლაზმის კოლოიდური სისტემის გამხსნელი და დისპერსიული საშუალება. მისი 95%. ყველა უჯრედის წყლის შეკრული წყალი (4–5%) აყალიბებს სუსტ წყალბადის და ჰიდროქსილის კავშირებს ცილებთან.

წყლის თვისებები:

წყალი არის ბუნებრივი გამხსნელი მინერალური იონებისა და სხვა ნივთიერებებისთვის.

წყალი პროტოპლაზმის კოლოიდური სისტემის დისპერსიული ფაზაა.

წყალი არის უჯრედის მეტაბოლური რეაქციების საშუალება, რადგან ფიზიოლოგიური პროცესებიხდება ექსკლუზიურად წყლის გარემოში. უზრუნველყოფს ჰიდროლიზის, დატენიანების, შეშუპების რეაქციებს.

მონაწილეობს უჯრედის მრავალ ფერმენტულ რეაქციაში და წარმოიქმნება მეტაბოლიზმის დროს.

წყალი წყალბადის იონების წყაროა მცენარეებში ფოტოსინთეზის დროს.

წყლის ბიოლოგიური მნიშვნელობა:

ყველაზე ბიო ქიმიური რეაქციებიგვხვდება მხოლოდ წყალხსნარში, ბევრი ნივთიერება შედის და გამოდის უჯრედებში გახსნილი სახით. ეს ახასიათებს წყლის სატრანსპორტო ფუნქციას.

წყალი უზრუნველყოფს ჰიდროლიზის რეაქციებს - ცილების, ცხიმების, ნახშირწყლების დაშლას წყლის გავლენით.

აორთქლების მაღალი სიცხის გამო სხეული გაცივებულია. მაგალითად, ოფლიანობა ადამიანებში ან ტრანსპირაცია მცენარეებში.

წყლის მაღალი სითბოს ტევადობა და თბოგამტარობა ხელს უწყობს უჯრედში სითბოს ერთგვაროვან განაწილებას.

ადჰეზიის (წყალი - ნიადაგი) და შეკრულობის (წყალი - წყალი) ძალების გამო წყალს აქვს კაპილარობის თვისება.

წყლის შეკუმშვა განსაზღვრავს უჯრედის კედლების დაძაბულ მდგომარეობას (ტურგორი) და ჰიდროსტატიკური ჩონჩხი მრგვალ ჭიებში.

მცენარეული და ცხოველური უჯრედები შეიცავს არაორგანულ და ორგანულ ნივთიერებებს. არაორგანულ ნივთიერებებს მიეკუთვნება წყალი და მინერალები. ორგანულ ნივთიერებებს მიეკუთვნება ცილები, ცხიმები, ნახშირწყლები და ნუკლეინის მჟავები.

არაორგანული ნივთიერებები

წყალიარის კავშირი, რომელიც ცოცხალი უჯრედიშეიცავს უდიდესი რაოდენობით. წყალი შეადგენს უჯრედის მასის დაახლოებით 70%-ს. უჯრედშიდა რეაქციების უმეტესობა ხდება წყლის გარემოში. საკანში წყალი თავისუფალ და შეკრულ მდგომარეობაშია.

წყლის მნიშვნელობა უჯრედის სიცოცხლისთვის განისაზღვრება მისი აგებულებითა და თვისებებით. უჯრედებში წყლის შემცველობა შეიძლება განსხვავდებოდეს. წყლის 95% უჯრედში თავისუფალია. აუცილებელია როგორც ორგანული და არაორგანული ნივთიერებების გამხსნელი. უჯრედში ყველა ბიოქიმიური რეაქცია ხდება წყლის მონაწილეობით. წყალი გამოიყენება უჯრედიდან სხვადასხვა ნივთიერების მოსაშორებლად. წყალს აქვს მაღალი თბოგამტარობა და ხელს უშლის ტემპერატურის უეცარ რყევებს. წყლის 5% შეკრულ მდგომარეობაშია, წარმოქმნის სუსტ ნაერთებს ცილებთან.

მინერალები უჯრედში ისინი შეიძლება იყვნენ დისოცირებულ მდგომარეობაში ან ორგანულ ნივთიერებებთან ერთად.

ქიმიური ელემენტები, რომლებიც მონაწილეობენ მეტაბოლურ პროცესებში და აქვთ ბიოლოგიური აქტივობა, ბიოგენური ეწოდება.

ციტოპლაზმაშეიცავს დაახლოებით 70% ჟანგბადს, 18% ნახშირბადს, 10% წყალბადს, კალციუმს, აზოტს, კალიუმს, ფოსფორს, მაგნიუმს, გოგირდს, ქლორს, ნატრიუმს, ალუმინს, რკინას. ეს ელემენტები შეადგენენ უჯრედის შემადგენლობის 99,99%-ს და ე.წ მაკროელემენტები.მაგალითად, კალციუმი და ფოსფორი ძვლების ნაწილია. რკინა ჰემოგლობინის კომპონენტია.

მანგანუმი, ბორი, სპილენძი, თუთია, იოდი, კობალტი - მიკროელემენტები.ისინი შეადგენენ უჯრედის მასის მეათასედ პროცენტს. მიკროელემენტები საჭიროა ჰორმონების, ფერმენტების და ვიტამინების ფორმირებისთვის. ისინი გავლენას ახდენენ მეტაბოლური პროცესებიორგანიზმში. მაგალითად, იოდი არის ჰორმონის ნაწილი ფარისებრი ჯირკვალი, კობალტი - B 12 ვიტამინის შემადგენლობაში.

ოქრო, ვერცხლისწყალი, რადიუმი და ა.შ. ულტრამიკროელემენტები- შეადგენენ უჯრედის შემადგენლობის პროცენტის მემილიონედს.

მინერალური მარილების ნაკლებობა ან ჭარბი რაოდენობა არღვევს ორგანიზმის სასიცოცხლო ფუნქციებს.

ორგანული ნივთიერებები

ჟანგბადი, წყალბადი, ნახშირბადი, აზოტი ორგანული ნივთიერებების ნაწილია. ორგანული ნაერთები არის დიდი მოლეკულები, რომლებსაც პოლიმერები უწოდებენ. პოლიმერები შედგება მრავალი განმეორებადი ერთეულისგან (მონომერები). ორგანული პოლიმერული ნაერთები მოიცავს ნახშირწყლებს, ცხიმებს, ცილებს, ნუკლეინის მჟავებს და ATP.

ნახშირწყლები

ნახშირწყლებიშედგება ნახშირბადის, წყალბადის, ჟანგბადისგან.

მონომერებინახშირწყლები არის მონოსაქარიდები.ნახშირწყლები იყოფა მონოსაქარიდებად, დისაქარიდებად და პოლისაქარიდებად.

მონოსაქარიდები- მარტივი შაქარი ფორმულით (CH 2 O) n, სადაც n არის ნებისმიერი მთელი რიცხვი სამიდან შვიდამდე. მოლეკულაში ნახშირბადის ატომების რაოდენობის მიხედვით განასხვავებენ ტრიოზებს (3C), ტეტროზებს (4C), პენტოზებს (5C), ჰექსოზებს (6C) და ჰეპტოზებს (7C).

ტრიოზებიC 3 H 6 O 3 - მაგალითად, გლიცერალდეჰიდი და დიჰიდროქსიაცეტონი - თამაშობენ შუალედური პროდუქტების როლს სუნთქვის პროცესში და მონაწილეობენ ფოტოსინთეზში. ტეტროზები C 4 H 8 O 4 გვხვდება ბაქტერიებში. პენტოზები C 5 H 10 O 5 - მაგალითად, რიბოზა - არის რნმ-ის ნაწილი, დეზოქსირიბოზა არის დნმ-ის ნაწილი. ჰექსოზები - C 6 H 12 O 6 - მაგალითად გლუკოზა, ფრუქტოზა, გალაქტოზა. გლუკოზა არის უჯრედის ენერგიის წყარო. ფრუქტოზასთან და გალაქტოზასთან ერთად გლუკოზას შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს დისაქარიდების ფორმირებაში.

დისაქარიდებიწარმოიქმნება ორ მონოსაქარიდს (ჰექსოზებს) შორის კონდენსაციის რეაქციის შედეგად წყლის მოლეკულის დაკარგვით.

დისაქარიდების ფორმულაა C 12 H 22 O 11 დისაქარიდებს შორის ყველაზე გავრცელებულია მალტოზა, ლაქტოზა და საქაროზა.

საქაროზა, ან ლერწმის შაქარი, სინთეზირებულია მცენარეებში. მალტოზა წარმოიქმნება სახამებლისგან ცხოველებში მისი მონელების დროს. ლაქტოზა ან რძის შაქარი მხოლოდ რძეშია.

პოლისაქარიდები (მარტივი) წარმოიქმნება კონდენსაციის რეაქციის შედეგად დიდი რიცხვიმონოსაქარიდები. მარტივი პოლისაქარიდები მოიცავს სახამებელს (მცენარეებში სინთეზირებული), გლიკოგენს (აღმოჩენილია ცხოველთა და ადამიანის ღვიძლის უჯრედებსა და კუნთებში), ცელულოზას (ფორმებს). უჯრედის კედელიმცენარეებში).

რთული პოლისაქარიდები წარმოიქმნება ნახშირწყლების ლიპიდებთან ურთიერთქმედების შედეგად. მაგალითად, გლიკოლიპიდები მემბრანის ნაწილია. რთული პოლისაქარიდები ასევე შეიცავს ნახშირწყლების ნაერთებს ცილებთან (გლიკოპროტეინებთან). მაგალითად, გლიკოპროტეინები კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის ჯირკვლების მიერ გამოყოფილი ლორწოს ნაწილია.

ნახშირწყლების ფუნქციები:

1. ენერგია:ორგანიზმი ენერგიის 60%-ს ნახშირწყლების დაშლისგან იღებს. 1 გ ნახშირწყლების დაშლისას გამოიყოფა 17,6 კჯ ენერგია.

2. სტრუქტურული და დამხმარე:ნახშირწყლები შედის პლაზმური მემბრანა, მცენარეული და ბაქტერიული უჯრედების გარსები.

3. შენახვა:ნუტრიენტები (გლიკოგენი, სახამებელი) ინახება უჯრედებში.

4. დამცავი:სხვადასხვა ჯირკვლების მიერ გამოყოფილი სეკრეცია (ლორწო) იცავს ღრუ ორგანოების, ბრონქების, კუჭისა და ნაწლავების კედლებს. მექანიკური დაზიანება, მავნე ბაქტერიებიდა ვირუსები.

5. მონაწილეობა ფოტოსინთეზი.

ცხიმები და ცხიმის მსგავსი ნივთიერებები

ცხიმებიშედგება ნახშირბადის, წყალბადის, ჟანგბადისგან. მონომერებიცხიმები არის ცხიმოვანი მჟავადა გლიცერინი.ცხიმების თვისებები განისაზღვრება ცხიმოვანი მჟავების ხარისხობრივი შემადგენლობით და მათი რაოდენობრივი თანაფარდობით. მცენარეული ცხიმები არის თხევადი (ზეთები), ცხოველური ცხიმები მყარია (მაგალითად, ქონი). ცხიმები წყალში უხსნადია - ისინი ჰიდროფობიური ნაერთებია. ცხიმები აერთიანებს პროტეინებს ლიპოპროტეინების წარმოქმნით, ხოლო ნახშირწყლები გლიკოლიპიდების წარმოქმნით. გლიკოლიპიდები და ლიპოპროტეინები ცხიმის მსგავსი ნივთიერებებია.

ცხიმის მსგავსი ნივთიერებები უჯრედის მემბრანების, მემბრანული ორგანელებისა და ნერვული ქსოვილის ნაწილია. ცხიმებს შეუძლიათ გლუკოზასთან გაერთიანება და გლიკოზიდების წარმოქმნა. მაგალითად, დიგიტოქსინის გლიკოზიდი არის ნივთიერება, რომელიც გამოიყენება გულის დაავადებების სამკურნალოდ.

ცხიმების ფუნქციები:

1. ენერგია:სრული დაშლით 1 გ ცხიმის მდე ნახშირორჟანგიდა წყალი, გამოიყოფა 38,9 კჯ ენერგია.

2. სტრუქტურული:უჯრედის მემბრანის ნაწილია.

3. დამცავი:ცხიმის ფენა იცავს ორგანიზმს ჰიპოთერმიისგან, მექანიკური დარტყმისა და დარტყმისგან.

4. მარეგულირებელი:სტეროიდული ჰორმონები არეგულირებენ მეტაბოლურ პროცესებს და რეპროდუქციას.

5. მსუქანი- წყარო ენდოგენური წყალი.როდესაც 100 გრ ცხიმი იჟანგება, გამოიყოფა 107 მლ წყალი.

ციყვები

ცილები შეიცავს ნახშირბადს, ჟანგბადს, წყალბადს და აზოტს. მონომერებიციყვები არიან ამინომჟავების.ცილები აგებულია ოცი სხვადასხვა ამინომჟავისგან. ამინომჟავის ფორმულა:

ამინომჟავების შემადგენლობაში შედის: NH 2 - ამინო ჯგუფი ძირითადი თვისებებით; COOH არის კარბოქსილის ჯგუფი და აქვს მჟავე თვისებები. ამინომჟავები ერთმანეთისგან განსხვავდებიან რადიკალებით - R. ამინომჟავები ამფოტერული ნაერთებია. ისინი ერთმანეთთან დაკავშირებულია ცილის მოლეკულაში პეპტიდური ბმების გამოყენებით.

ამინომჟავების კონდენსაციის სქემა (პეპტიდური ბმის ფორმირება)

არსებობს პირველადი, მეორადი, მესამეული და მეოთხეული ცილის სტრუქტურები. ცილის მოლეკულის შემადგენელი ამინომჟავების რიგი, რაოდენობა და ხარისხი განსაზღვრავს მის პირველად სტრუქტურას. პირველადი სტრუქტურის მქონე პროტეინებს შეუძლიათ შეუერთდნენ სპირალში წყალბადის ბმების გამოყენებით და შექმნან მეორადი სტრუქტურა. პოლიპეპტიდური ჯაჭვები გარკვეულწილად გადაუგრიხეს კომპაქტურ სტრუქტურაში, ქმნიან გლობულს (ბურთს) - ეს არის ცილის მესამეული სტრუქტურა. ცილების უმეტესობას აქვს მესამეული სტრუქტურა. ამინომჟავები აქტიურია მხოლოდ გლობულის ზედაპირზე. ცილები, რომლებსაც აქვთ გლობულური სტრუქტურა, გაერთიანებულია მეოთხეულ სტრუქტურას. ერთი ამინომჟავის ჩანაცვლება იწვევს ცილის თვისებების ცვლილებას (სურ. 30).

როცა ამხილეს მაღალი ტემპერატურამჟავები და სხვა ფაქტორები, შეიძლება მოხდეს ცილის მოლეკულის განადგურება. ამ მოვლენას დენატურაცია ეწოდება (სურ. 31). ზოგჯერ დენატურირებული

ბრინჯი. ოცდაათი.ცილის მოლეკულების სხვადასხვა სტრუქტურები.

1 - პირველადი; 2 - საშუალო; 3 - მესამეული; 4 - მეოთხეული (სისხლის ჰემოგლობინის მაგალითის გამოყენებით).

ბრინჯი. 31.ცილის დენატურაცია.

1 - ცილის მოლეკულა დენატურაციამდე;

2 - დენატურირებული ცილა;

3 - ორიგინალური ცილის მოლეკულის აღდგენა.

როდესაც პირობები იცვლება, დაბანილ ცილას შეუძლია კვლავ აღადგინოს მისი სტრუქტურა. ამ პროცესს რენატურაცია ეწოდება და შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როცა ცილის პირველადი სტრუქტურა არ არის განადგურებული.

ცილები შეიძლება იყოს მარტივი ან რთული. მარტივი ცილები შედგება მხოლოდ ამინომჟავებისგან: მაგალითად, ალბუმინები, გლობულინები, ფიბრინოგენი, მიოზინი.

რთული ცილები შედგება ამინომჟავებისა და სხვა ორგანული ნაერთებისგან: მაგალითად, ლიპოპროტეინები, გლიკოპროტეინები, ნუკლეოპროტეინები.

ცილების ფუნქციები:

1. ენერგია. 1 გ ცილის დაშლის შედეგად გამოიყოფა 17,6 კჯ ენერგია.

2. კატალიზური.ემსახურება როგორც ბიოქიმიური რეაქციების კატალიზატორებს. კატალიზატორები ფერმენტებია. ფერმენტები აჩქარებენ ბიოქიმიურ რეაქციებს, მაგრამ არ არიან საბოლოო პროდუქტების ნაწილი. ფერმენტები მკაცრად სპეციფიკურია. თითოეულ სუბსტრატს აქვს თავისი ფერმენტი. ფერმენტის სახელწოდებაში შედის სუბსტრატის სახელწოდება და დაბოლოება "აზა": მალტაზა, რიბონუკლეაზა. ფერმენტები აქტიურია გარკვეულ ტემპერატურაზე (35 - 45 O C).

3. სტრუქტურული.ცილები მემბრანის ნაწილია.

4. ტრანსპორტი.მაგალითად, ჰემოგლობინი ატარებს ჟანგბადს და CO 2 ხერხემლიანთა სისხლში.

5. დამცავი.ორგანიზმის დაცვა მტკივნეული ეფექტები: ანტისხეულების წარმოება.

6. კონტრაქტული.კუნთების ბოჭკოებში აქტინისა და მიოზინის ცილების არსებობის გამო ხდება კუნთების შეკუმშვა.

Ნუკლეინის მჟავა

ნუკლეინის მჟავების ორი ტიპი არსებობს: დნმ(დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა) და რნმ(რიბონუკლეინის მჟავა). მონომერებინუკლეინის მჟავები არის ნუკლეოტიდები.

დნმ (დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა). დნმ-ის ნუკლეოტიდი შეიცავს ერთ-ერთ აზოტოვან ბაზას: ადენინს (A), გუანინს (G), თიმინს (T) ან ციტოზინს (C) (ნახ. 32), ნახშირწყლების დეზოქსირიბოზას და ფოსფორმჟავას ნარჩენს. დნმ-ის მოლეკულა არის ორმაგი სპირალი, რომელიც აგებულია კომპლემენტარობის პრინციპით. შემდეგი აზოტოვანი ფუძეები ავსებენ დნმ-ის მოლეკულას: A = T; G = C. ორი დნმ სპირალი დაკავშირებულია წყალბადის ბმებით (სურ. 33).

ბრინჯი. 32.ნუკლეოტიდის სტრუქტურა.

ბრინჯი. 33.დნმ-ის მოლეკულის განყოფილება. სხვადასხვა ჯაჭვის ნუკლეოტიდების დამატებითი კავშირი.

დნმ-ს შეუძლია თვითგამრავლება (რეპლიკაცია) (სურ. 34). რეპლიკაცია იწყება ორი დამატებითი ძაფების გამოყოფით. თითოეული ჯაჭვი გამოიყენება როგორც შაბლონი ახალი დნმ-ის მოლეკულის შესაქმნელად. ფერმენტები მონაწილეობენ დნმ-ის სინთეზის პროცესში. ორი ქალიშვილი მოლეკულიდან თითოეული აუცილებლად შეიცავს ერთ ძველ სპირალს და ერთ ახალს. დნმ-ის ახალი მოლეკულა აბსოლუტურად იდენტურია ძველის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობით. რეპლიკაციის ეს მეთოდი უზრუნველყოფს დედის დნმ-ის მოლეკულაში ჩაწერილი ინფორმაციის ზუსტ რეპროდუქციას ქალიშვილ მოლეკულებში.

ბრინჯი. 34.დნმ-ის მოლეკულის გაორმაგება.

1 - შაბლონი დნმ;

2 - მატრიცის საფუძველზე ორი ახალი ჯაჭვის ფორმირება;

3 - ქალიშვილი დნმ-ის მოლეკულები.

დნმ-ის ფუნქციები:

1. მემკვიდრეობითი ინფორმაციის შენახვა.

2. გენეტიკური ინფორმაციის გადაცემის უზრუნველყოფა.

3. ქრომოსომაში სტრუქტურული კომპონენტის არსებობა.

დნმ გვხვდება უჯრედის ბირთვში, ასევე უჯრედის ორგანელებში, როგორიცაა მიტოქონდრია და ქლოროპლასტები.

რნმ (რიბონუკლეინის მჟავა). არსებობს რიბონუკლეინის მჟავების 3 ტიპი: რიბოსომული, სატრანსპორტოდა საინფორმაციორნმ. რნმ ნუკლეოტიდი შედგება ერთ-ერთი აზოტოვანი ბაზისგან: ადენინი (A), გუანინი (G), ციტოზინი (C), ურაცილი (U), ნახშირწყლების რიბოზა და ფოსფორმჟავას ნარჩენი.

რიბოსომული რნმ (rRNA) პროტეინთან ერთად ის რიბოზომების ნაწილია. rRNA შეადგენს უჯრედის მთელი რნმ-ის 80%-ს. ცილის სინთეზი ხდება რიბოზომებზე.

მესინჯერი რნმ (mRNA) წარმოადგენს უჯრედის მთელი რნმ-ის 1-დან 10%-მდე. mRNA-ს სტრუქტურა ავსებს დნმ-ის მოლეკულის ნაწილს, რომელიც ატარებს ინფორმაციას კონკრეტული ცილის სინთეზის შესახებ. mRNA-ის სიგრძე დამოკიდებულია დნმ-ის მონაკვეთის სიგრძეზე, საიდანაც წაიკითხეს ინფორმაცია. mRNA ატარებს ინფორმაციას ცილის სინთეზის შესახებ ბირთვიდან ციტოპლაზმამდე რიბოსომამდე.

გადაცემის რნმ (tRNA) შეადგენს მთელი რნმ-ის დაახლოებით 10%-ს. მას აქვს ნუკლეოტიდების მოკლე ჯაჭვი ტრიფოლის სახით და გვხვდება ციტოპლაზმაში. ტრიფოლის ერთ ბოლოში არის ნუკლეოტიდების სამეული (ანტიკოდონი), რომელიც კოდირებს სპეციფიკურ ამინომჟავას. მეორე ბოლოში არის ნუკლეოტიდების სამეული, რომელსაც ამინომჟავა ერთვის. თითოეულ ამინომჟავას აქვს საკუთარი tRNA. tRNA ახორციელებს ამინომჟავების ტრანსპორტირებას ცილების სინთეზის ადგილზე, ე.ი. რიბოზომებს (სურ. 35).

რნმ გვხვდება ბირთვში, ციტოპლაზმაში, რიბოზომებში, მიტოქონდრიებში და პლასტიდებში.

ATP - ადენაზინის ტრიფოსფორის მჟავა. ადენაზინის ტრიფოსფორის მჟავა (ATP) შედგება აზოტოვანი ფუძისგან - ადენინი, შაქარი - რიბოზა,და სამი ფოსფორის მჟავის ნარჩენი(სურ. 36). ATP მოლეკულა აგროვებს დიდი რაოდენობით ენერგიას, რომელიც აუცილებელია უჯრედში მიმდინარე ბიოქიმიური პროცესებისთვის. ATP სინთეზი ხდება მიტოქონდრიებში. ATP მოლეკულა ძალიან არასტაბილურია

აქტიურია და შეუძლია ფოსფატის ერთი ან ორი მოლეკულის გაყოფა გასათავისუფლებლად დიდი რაოდენობითენერგია. ATP მოლეკულაში ობლიგაციებს ე.წ მაკროერგიული.

ATP → ADP + P + 40 კჯ ADP → AMP + P + 40 კჯ

ბრინჯი. 35. tRNA-ს სტრუქტურა.

A, B, C და D - დამატებითი კავშირის არეები რნმ-ის ერთი ჯაჭვის ფარგლებში; D - ამინომჟავასთან კავშირის ადგილი (აქტიური ცენტრი); E - მოლეკულასთან დამატებითი კავშირის ადგილი.

ბრინჯი. 36.ATP-ის სტრუქტურა და მისი გადაქცევა ADP-ზე.

კითხვები თვითკონტროლისთვის

1. უჯრედში რომელი ნივთიერებები კლასიფიცირდება როგორც არაორგანული?

2. უჯრედში რომელი ნივთიერებები კლასიფიცირდება ორგანულებად?

3. რა არის ნახშირწყლების მონომერი?

4. რა სტრუქტურა აქვთ ნახშირწყლებს?

5. რა ფუნქციებს ასრულებენ ნახშირწყლები?

6. რა არის ცხიმების მონომერი?

7. რა სტრუქტურა აქვთ ცხიმებს?

8. რა ფუნქციებს ასრულებენ ცხიმები?

9. რა არის ცილის მონომერი? 10.როგორია ცილების აგებულება? 11.რა სტრუქტურები აქვთ ცილებს?

12.რა ხდება ცილის მოლეკულის დენატურაციის დროს?

13.რა ფუნქციებს ასრულებენ ცილები?

14.რა ნუკლეინის მჟავებია ცნობილი?

15.რა არის ნუკლეინის მჟავების მონომერი?

16.რა შედის დნმ ნუკლეოტიდში?

17.როგორია რნმ ნუკლეოტიდის აგებულება?

18.როგორია დნმ-ის მოლეკულის აგებულება?

19.რა ფუნქციებს ასრულებს დნმ-ის მოლეკულა?

20. როგორია rRNA-ს აგებულება?

21.როგორია mRNA-ს აგებულება?

22.როგორია ტრნმ-ის აგებულება?

23.რა ფუნქციებს ასრულებენ რიბონუკლეინის მჟავები?

24.როგორია ATP-ის სტრუქტურა?

25.რა ფუნქციებს ასრულებს ATP უჯრედში?

თემის საკვანძო სიტყვები "უჯრედების ქიმიური შემადგენლობა"

აზოტოვანი ბაზის ალბუმინი

ამინომჟავების ჯგუფის ამინომჟავა

ამფოტერული ნაერთები

ანტიკოდონი

ბაქტერიები

ციყვები

ბიოლოგიური აქტივობის ბიოლოგიური კატალიზატორი

ბიოქიმიური რეაქციები

დაავადება

ნივთიერებები

სახეობის სპეციფიკა

ვიტამინები

წყალი

წყალბადის ობლიგაციების მეორადი სტრუქტურა ანტისხეულების წარმოება მაღალი ტემპერატურის გალაქტოზა ჰექსოზები ჰემოგლობინის ჰეპარინი

ჰიდროფობიური ნაერთები

გლიკოგენი

გლიკოზიდები

გლიკოპროტეინები

გლიცერინი

გლობული

გლობულინები

გლუკოზა

ჰორმონები

გუანინი

ორმაგი სპირალური დეზოქსირიბოზის დენატურაციის დისაქარიდი

დაშორებული სახელმწიფო

დნმ

ინფორმაციის ერთეული ცოცხალი ორგანიზმი ცხოველის სასიცოცხლო აქტივობა ცხიმოვანი მჟავები ცხიმოვანი ქსოვილის ცხიმის მსგავსი ნივთიერებები ცხიმები

საკვები ნივთიერებების ჭარბი მიწოდება

ინდივიდუალური სპეციფიკა

ენერგიის წყარო

წვეთები

კარბოქსილის ჯგუფი

ხარისხის მჟავა

უჯრედის კედლის კოდონი

ტემპერატურის მერყეობა

რაოდენობა

კომპლემენტარულობა

საბოლოო პროდუქტები

ძვლები

სახამებელი

ლაქტოზა

მკურნალობა

ლიპოპროტეინები

მაკროელემენტები

მაკროერგიული კავშირები

მალტოზა

წონა

უჯრედის მემბრანა

მიკროელემენტები

მინერალური მარილები

მიოზინი

მიტოქონდრია

მოლეკულა

რძის შაქარი

მონომერი

მონოსაქარიდი

მუკოპოლისაქარიდები

მუკოპროტეინები

მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ნაკლებობა

არაორგანული ნივთიერებები ნერვული ქსოვილი ნუკლეინის მჟავები ნუკლეოპროტეინები ნუკლეოტიდები მეტაბოლიზმი მეტაბოლური პროცესები ორგანული ნივთიერებები პენტოზები

პეპტიდური ობლიგაციები პირველადი სტრუქტურა ჟანგბადის გადამტანი ხილი

კანქვეშა ქსოვილი

პოლიმერული პოლისაქარიდი

ნახევრად გამტარი მემბრანა

შეკვეთა

დანაკარგი

წყლის შეღწევადობა

პროცენტი

რადიკალური

განადგურება

გაფუჭება

გამხსნელი

მცენარე

გაყოფა

კონდენსაციის რეაქცია

რენატურაცია

რიბოზა

რიბონუკლეაზა

რიბოსომა

რნმ

შაქარი

სისხლის შედედება

თავისუფალი სახელმწიფო

შეკრული მდგომარეობა

თესლები

გული

ცილის სინთეზი

ფენა

ნერწყვი

კონტრაქტული ცილები

სტრუქტურა

სუბსტრატი

თბოგამტარობა

ტეტროზა თიმინი

ქსოვილის სპეციფიკა

მესამეული სტრუქტურა

შამროკი

ტრიოზები

სამეული

ლერწმის შაქრის ნახშირწყლები

ულტრამიკროელემენტები

ურაცილი

ნაკვეთი

ფერმენტები

ფიბრინოგენი

ფორმულა

ფოსფორის მჟავას ფოტოსინთეზის ფრუქტოზის ფუნქცია

ქიმიური ელემენტები

ქლოროპლასტები

ქრომოსომა

ცელულოზა

ჯაჭვი

ციტოზინი

ციტოპლაზმა

მეოთხეული სტრუქტურის ბურთი

ფარისებრი

ელემენტები

ბირთვი

უჯრედი: ორგანელების ქიმიური შემადგენლობა, სტრუქტურა, ფუნქციები.

უჯრედის ქიმიური შემადგენლობა. მაკრო და მიკროელემენტები. უჯრედის შემადგენელი არაორგანული და ორგანული ნივთიერებების (ცილები, ნუკლეინის მჟავები, ნახშირწყლები, ლიპიდები, ატფ) სტრუქტურასა და ფუნქციებს შორის ურთიერთობა. როლი ქიმიური ნივთიერებებიადამიანის უჯრედსა და სხეულში.

ორგანიზმები შედგება უჯრედებისგან. სხვადასხვა ორგანიზმის უჯრედებს აქვთ მსგავსი ქიმიური შემადგენლობა. ცხრილში 1 წარმოდგენილია ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედებში ნაპოვნი ძირითადი ქიმიური ელემენტები.

ცხრილი 1. სარჩევი ქიმიური ელემენტებიგალიაში

პირველ ჯგუფში შედის ჟანგბადი, ნახშირბადი, წყალბადი და აზოტი. ისინი შეადგენენ უჯრედის მთლიანი შემადგენლობის თითქმის 98%-ს.

მეორე ჯგუფში შედის კალიუმი, ნატრიუმი, კალციუმი, გოგირდი, ფოსფორი, მაგნიუმი, რკინა, ქლორი. მათი შემცველობა უჯრედში არის მეათედი და მეასედი პროცენტი. ამ ორი ჯგუფის ელემენტები კლასიფიცირებულია, როგორც მაკროელემენტები(ბერძნულიდან მაკრო- დიდი).

დარჩენილი ელემენტები, რომლებიც უჯრედში წარმოდგენილია პროცენტის მეასედი და მეათასედი, შედის მესამე ჯგუფში. ეს მიკროელემენტები(ბერძნულიდან მიკრო- პატარა).

საკანში არ აღმოჩნდა ცოცხალი ბუნების უნიკალური ელემენტები. ყველა ჩამოთვლილი ქიმიური ელემენტი ასევე უსულო ბუნების ნაწილია. ეს მიუთითებს ცოცხალი და უსულო ბუნების ერთიანობაზე.

ნებისმიერი ელემენტის ნაკლებობამ შეიძლება გამოიწვიოს ავადმყოფობა და სხეულის სიკვდილიც კი, რადგან თითოეული ელემენტი ასრულებს კონკრეტულ როლს. პირველი ჯგუფის მაკროელემენტები ქმნიან ბიოპოლიმერების საფუძველს - ცილები, ნახშირწყლები, ნუკლეინის მჟავები, ასევე ლიპიდები, რომელთა გარეშე სიცოცხლე შეუძლებელია. გოგირდი ზოგიერთი ცილის ნაწილია, ფოსფორი ნუკლეინის მჟავების ნაწილია, რკინა ჰემოგლობინის ნაწილია, მაგნიუმი კი ქლოროფილის ნაწილია. კალციუმი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მეტაბოლიზმში.

უჯრედში შემავალი ზოგიერთი ქიმიური ელემენტი არაორგანული ნივთიერებების ნაწილია - მინერალური მარილები და წყალი.

მინერალური მარილებიუჯრედში, როგორც წესი, გვხვდება კათიონების (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) და ანიონების (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO) სახით. 3), რომლის თანაფარდობა განსაზღვრავს გარემოს მჟავიანობას, რაც მნიშვნელოვანია უჯრედების სიცოცხლისთვის.

(ბევრ უჯრედში გარემო ოდნავ ტუტეა და მისი pH თითქმის არ იცვლება, რადგან მასში მუდმივად შენარჩუნებულია კათიონებისა და ანიონების გარკვეული თანაფარდობა.)

ცოცხალ ბუნებაში არსებული არაორგანული ნივთიერებებიდან დიდ როლს თამაშობს წყალი.

წყლის გარეშე სიცოცხლე შეუძლებელია. იგი წარმოადგენს უჯრედების უმეტესობის მნიშვნელოვან მასას. უამრავ წყალს შეიცავს ტვინისა და ადამიანის ემბრიონის უჯრედები: 80%-ზე მეტი წყალი; ცხიმოვანი ქსოვილის უჯრედებში - მხოლოდ 40.% სიბერემდე უჯრედებში წყლის შემცველობა მცირდება. ადამიანი, რომელმაც წყლის 20% დაკარგა, კვდება.

წყლის უნიკალური თვისებები განსაზღვრავს მის როლს ორგანიზმში. ჩართულია თერმორეგულაციაში, რაც განპირობებულია წყლის მაღალი თბოტევადობით - დიდი რაოდენობით ენერგიის მოხმარებით გათბობისას. რა განსაზღვრავს წყლის მაღალ თერმოტევადობას?

წყლის მოლეკულაში ჟანგბადის ატომი კოვალენტურად არის დაკავშირებული წყალბადის ორ ატომთან. წყლის მოლეკულა პოლარულია, რადგან ჟანგბადის ატომი ნაწილობრივაა უარყოფითი მუხტიდა წყალბადის ორი ატომიდან თითოეულს აქვს

ნაწილობრივ დადებითი მუხტი. წყალბადის ბმა იქმნება ერთი წყლის მოლეკულის ჟანგბადის ატომსა და მეორე მოლეკულის წყალბადის ატომს შორის. წყალბადის ბმები უზრუნველყოფს წყლის მოლეკულების დიდი რაოდენობის კავშირს. როდესაც წყალი თბება, ენერგიის მნიშვნელოვანი ნაწილი იხარჯება წყალბადის ბმების გაწყვეტაზე, რაც განაპირობებს მის მაღალ სითბოს სიმძლავრეს.

წყალი - კარგი გამხსნელი. მათი პოლარობის გამო, მისი მოლეკულები ურთიერთქმედებენ დადებით და უარყოფითად დამუხტულ იონებთან, რითაც ხელს უწყობენ ნივთიერების დაშლას. წყალთან მიმართებაში ყველა უჯრედის ნივთიერება იყოფა ჰიდროფილად და ჰიდროფობიად.

ჰიდროფილური(ბერძნულიდან ჰიდრო- წყალი და ფილეო- სიყვარული) ეწოდება ნივთიერებებს, რომლებიც წყალში იხსნება. მათ შორისაა იონური ნაერთები (მაგალითად, მარილები) და ზოგიერთი არაიონური ნაერთები (მაგალითად, შაქარი).

ჰიდროფობიური(ბერძნულიდან ჰიდრო- წყალი და ფობოსი- შიში) არის ნივთიერებები, რომლებიც წყალში ხსნადია. ეს მოიცავს, მაგალითად, ლიპიდებს.

წყალი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს უჯრედში მიმდინარე ქიმიურ რეაქციებში. წყალხსნარები. ის ხსნის მეტაბოლურ პროდუქტებს, რომლებიც ორგანიზმს არ სჭირდება და ამით ხელს უწყობს მათ ორგანიზმიდან გამოდევნას. უჯრედში წყლის მაღალი შემცველობა იძლევა მას ელასტიურობას. წყალი ხელს უწყობს სხვადასხვა ნივთიერების მოძრაობას უჯრედში ან უჯრედიდან უჯრედში.

ცოცხალი და უსულო ბუნების სხეულები შედგება ერთი და იგივე ქიმიური ელემენტებისაგან. ცოცხალი ორგანიზმები შეიცავს არაორგანულ ნივთიერებებს - წყალს და მინერალურ მარილებს. უჯრედში წყლის სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანი მრავალი ფუნქცია განისაზღვრება მისი მოლეკულების მახასიათებლებით: მათი პოლარობა, წყალბადის ბმების შექმნის უნარი.

უჯრედის არაორგანული კომპონენტები

უჯრედში ელემენტების კლასიფიკაციის კიდევ ერთი ტიპი:

მაკროელემენტებს მიეკუთვნება ჟანგბადი, ნახშირბადი, წყალბადი, ფოსფორი, კალიუმი, გოგირდი, ქლორი, კალციუმი, მაგნიუმი, ნატრიუმი, რკინა.
მიკროელემენტებში შედის მანგანუმი, სპილენძი, თუთია, იოდი, ფტორი.
ულტრამიკროელემენტებში შედის ვერცხლი, ოქრო, ბრომი და სელენი.

უჯრედების ორგანული კომპონენტები

ცილის სტრუქტურა

ფერმენტები.

ცილების ყველაზე მნიშვნელოვანი ფუნქციაა კატალიზური. ცილის მოლეკულებს, რომლებიც ზრდის უჯრედში ქიმიური რეაქციების სიჩქარეს რამდენიმე რიგით, ე.წ. ფერმენტები. ორგანიზმში არც ერთი ბიოქიმიური პროცესი არ ხდება ფერმენტების მონაწილეობის გარეშე.

ამჟამად აღმოჩენილია 2000-ზე მეტი ფერმენტი. მათი ეფექტურობა მრავალჯერ აღემატება წარმოებაში გამოყენებული არაორგანული კატალიზატორების ეფექტურობას. ამრიგად, კატალაზას ფერმენტში 1 მგ რკინა ცვლის 10 ტონა არაორგანულ რკინას. კატალაზა ზრდის წყალბადის ზეჟანგის (H 2 O 2) დაშლის სიჩქარეს 10 11-ჯერ. ფერმენტი, რომელიც აკატალიზებს ნახშირმჟავას წარმოქმნის რეაქციას (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3) აჩქარებს რეაქციას 10 7 ჯერ.

ფერმენტების მნიშვნელოვანი თვისებაა მათი მოქმედების სპეციფიკა. თითოეული ფერმენტი ახდენს მსგავსი რეაქციების მხოლოდ ერთ ან მცირე ჯგუფს.

ნივთიერება, რომელზეც ფერმენტი მოქმედებს ე.წ სუბსტრატი. ფერმენტისა და სუბსტრატის მოლეკულების სტრუქტურები ზუსტად უნდა ემთხვეოდეს ერთმანეთს. ეს ხსნის ფერმენტების მოქმედების სპეციფიკას. როდესაც სუბსტრატი შერწყმულია ფერმენტთან სივრცითი სტრუქტურაფერმენტი იცვლება.

ფერმენტსა და სუბსტრატს შორის ურთიერთქმედების თანმიმდევრობა შეიძლება გამოისახოს სქემატურად:

სუბსტრატი+ფერმენტი - ფერმენტ-სუბსტრატის კომპლექსი - ფერმენტი+პროდუქტი.

დიაგრამა აჩვენებს, რომ სუბსტრატი ერწყმის ფერმენტს და ქმნის ფერმენტ-სუბსტრატის კომპლექსს. ამ შემთხვევაში სუბსტრატი გარდაიქმნება ახალ ნივთიერებად - პროდუქტად. საბოლოო ეტაპზე ფერმენტი გამოიყოფა პროდუქტიდან და კვლავ ურთიერთქმედებს სხვა სუბსტრატის მოლეკულასთან.

ფერმენტები ფუნქციონირებს მხოლოდ გარკვეულ ტემპერატურაზე, ნივთიერებების კონცენტრაციაზე და გარემოს მჟავიანობაზე. პირობების შეცვლა იწვევს ცილის მოლეკულის მესამეული და მეოთხეული სტრუქტურის ცვლილებას და, შესაბამისად, ფერმენტის აქტივობის დათრგუნვას. როგორ ხდება ეს? ფერმენტის მოლეკულის მხოლოდ გარკვეული ნაწილი, ე.წ აქტიური ცენტრი. აქტიური ცენტრი შეიცავს 3-დან 12 ამინომჟავის ნარჩენებს და წარმოიქმნება პოლიპეპტიდური ჯაჭვის მოხრის შედეგად.

სხვადასხვა ფაქტორების გავლენით იცვლება ფერმენტის მოლეკულის სტრუქტურა. ამ შემთხვევაში, აქტიური ცენტრის სივრცითი კონფიგურაცია ირღვევა და ფერმენტი კარგავს თავის აქტივობას.

ფერმენტები არის ცილები, რომლებიც მოქმედებენ როგორც ბიოლოგიური კატალიზატორები. ფერმენტების წყალობით, უჯრედებში ქიმიური რეაქციების სიჩქარე იზრდება რამდენიმე რიგით. ფერმენტების მნიშვნელოვანი თვისებაა მათი მოქმედების სპეციფიკა გარკვეულ პირობებში.

Ნუკლეინის მჟავა.

ნუკლეინის მჟავები აღმოაჩინეს XIX საუკუნის მეორე ნახევარში. შვეიცარიელი ბიოქიმიკოსი F. Miescher, რომელმაც გამოყო ნივთიერება უჯრედის ბირთვებიდან მაღალი შემცველობააზოტი და ფოსფორი და უწოდეს მას "ნუკლეინი" (ლათ. ბირთვი- ბირთვი).

ნუკლეინის მჟავები ინახავს მემკვიდრეობით ინფორმაციას დედამიწის ყველა უჯრედისა და ყველა ცოცხალი არსების სტრუქტურისა და ფუნქციონირების შესახებ. არსებობს ნუკლეინის მჟავების ორი ტიპი - დნმ (დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა) და რნმ (რიბონუკლეინის მჟავა). ნუკლეინის მჟავები, ცილების მსგავსად, სპეციფიკური სახეობებია, ანუ თითოეული სახეობის ორგანიზმებს აქვთ დნმ-ის საკუთარი ტიპი. სახეობების სპეციფიკის მიზეზების გასარკვევად, განიხილეთ ნუკლეინის მჟავების სტრუქტურა.

ნუკლეინის მჟავის მოლეკულები არის ძალიან გრძელი ჯაჭვები, რომლებიც შედგება მრავალი ასეული და თუნდაც მილიონობით ნუკლეოტიდისგან. ნებისმიერი ნუკლეინის მჟავა შეიცავს მხოლოდ ოთხი ტიპის ნუკლეოტიდს. ნუკლეინის მჟავის მოლეკულების ფუნქციები დამოკიდებულია მათ სტრუქტურაზე, ნუკლეოტიდებზე, მათ რიცხვზე ჯაჭვში და ნაერთის თანმიმდევრობაზე მოლეკულაში.

თითოეული ნუკლეოტიდი შედგება სამი კომპონენტისგან: აზოტოვანი ბაზა, ნახშირწყლები და ფოსფორის მჟავა. თითოეული დნმ-ის ნუკლეოტიდი შეიცავს აზოტოვანი ფუძეების ოთხი ტიპიდან ერთს (ადენინი - A, თიმინი - T, გუანინი - G ან ციტოზინი - C), ასევე ნახშირწყლების დეოქსირიბოზას და ფოსფორის მჟავას ნარჩენს.

ამრიგად, დნმ ნუკლეოტიდები განსხვავდებიან მხოლოდ აზოტოვანი ბაზის ტიპში.

დნმ-ის მოლეკულა შედგება ნუკლეოტიდების დიდი რაოდენობით, რომლებიც დაკავშირებულია ჯაჭვში გარკვეული თანმიმდევრობით. დნმ-ის მოლეკულის თითოეულ ტიპს აქვს ნუკლეოტიდების საკუთარი რაოდენობა და თანმიმდევრობა.

დნმ-ის მოლეკულები ძალიან გრძელია. მაგალითად, ერთი ადამიანის უჯრედის (46 ქრომოსომა) დნმ-ის მოლეკულებში ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობის ასოებით ჩაწერა დასჭირდება დაახლოებით 820 000 გვერდიანი წიგნი. ოთხი ტიპის ნუკლეოტიდების მონაცვლეობამ შეიძლება შექმნას დნმ-ის მოლეკულების უსასრულო რაოდენობის ვარიანტები. დნმ-ის მოლეკულების ეს სტრუქტურული მახასიათებლები საშუალებას აძლევს მათ შეინახონ უზარმაზარი ინფორმაცია ორგანიზმების ყველა მახასიათებლის შესახებ.

1953 წელს ამერიკელმა ბიოლოგმა ჯ. უოტსონმა და ინგლისელმა ფიზიკოსმა ფ. კრიკმა შექმნეს დნმ-ის მოლეკულის სტრუქტურის მოდელი. მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ დნმ-ის თითოეული მოლეკულა შედგება ორი ჯაჭვისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული და სპირალურად გრეხილი. ორმაგ სპირალს ჰგავს. თითოეულ ჯაჭვში ოთხი ტიპის ნუკლეოტიდი მონაცვლეობს კონკრეტული თანმიმდევრობით.

დნმ-ის ნუკლეოტიდური შემადგენლობა განსხვავებულია განსხვავებული ტიპებიბაქტერიები, სოკოები, მცენარეები, ცხოველები. მაგრამ ის არ იცვლება ასაკთან ერთად და ცოტაა დამოკიდებული გარემოს ცვლილებებზე. ნუკლეოტიდები დაწყვილებულია, ანუ ადენინის ნუკლეოტიდების რაოდენობა დნმ-ის ნებისმიერ მოლეკულაში ტოლია თიმიდინის ნუკლეოტიდების რაოდენობას (A-T), ხოლო ციტოზინის ნუკლეოტიდების რაოდენობა უდრის გუანინის ნუკლეოტიდების რაოდენობას (C-G). ეს იმის გამო ხდება, რომ დნმ-ის მოლეკულაში ორი ჯაჭვის ერთმანეთთან კავშირი ემორჩილება გარკვეული წესიკერძოდ: ერთი ჯაჭვის ადენინი ყოველთვის დაკავშირებულია ორი წყალბადის ბმით მხოლოდ მეორე ჯაჭვის თიმინთან, ხოლო გუანინი - სამი წყალბადური ბმით ციტოზინთან, ანუ ერთი დნმ-ის მოლეკულის ნუკლეოტიდური ჯაჭვები ავსებენ ერთმანეთს.

ნუკლეინის მჟავას მოლეკულები - დნმ და რნმ - შედგება ნუკლეოტიდებისგან. დნმ ნუკლეოტიდები მოიცავს აზოტოვან ფუძეს (A, T, G, C), ნახშირწყლების დეზოქსირიბოზას და ფოსფორმჟავას მოლეკულის ნარჩენს. დნმ-ის მოლეკულა არის ორმაგი სპირალი, რომელიც შედგება ორი ჯაჭვისგან, რომლებიც დაკავშირებულია წყალბადის ბმებით კომპლემენტარობის პრინციპის მიხედვით. დნმ-ის ფუნქციაა მემკვიდრეობითი ინფორმაციის შენახვა.

ყველა ორგანიზმის უჯრედები შეიცავს ATP-ის მოლეკულებს - ადენოზინტრიფოსფორის მჟავას. ATP არის უნივერსალური უჯრედული ნივთიერება, რომლის მოლეკულას აქვს ენერგიით მდიდარი ბმები. ATP მოლეკულა არის ერთი უნიკალური ნუკლეოტიდი, რომელიც, ისევე როგორც სხვა ნუკლეოტიდები, შედგება სამი კომპონენტისგან: აზოტოვანი ფუძე - ადენინი, ნახშირწყალი - რიბოზა, მაგრამ ერთის ნაცვლად შეიცავს ფოსფორმჟავას მოლეკულების სამ ნარჩენს (სურ. 12). ფიგურაში მითითებული კავშირები ხატით მდიდარია ენერგიით და ე.წ მაკროერგიული. თითოეული ATP მოლეკულა შეიცავს ორ მაღალენერგიულ ბმას.

როდესაც მაღალენერგეტიკული ბმა ირღვევა და ფოსფორის მჟავას ერთი მოლეკულა ამოღებულია ფერმენტების დახმარებით, გამოიყოფა 40 კჯ/მოლი ენერგია, ხოლო ATP გარდაიქმნება ADP - ადენოზინდიფოსფორის მჟავად. როდესაც ფოსფორის მჟავის სხვა მოლეკულა ამოღებულია, გამოიყოფა კიდევ 40 კჯ/მოლი; წარმოიქმნება AMP - ადენოზინმონოფოსფორის მჟავა. ეს რეაქციები შექცევადია, ანუ AMP შეიძლება გარდაიქმნას ADP-ად, ADP ATP-ად.

ATP მოლეკულები არა მხოლოდ იშლება, არამედ სინთეზირდება, ამიტომ მათი შემცველობა უჯრედში შედარებით მუდმივია. ATP-ის მნიშვნელობა უჯრედის ცხოვრებაში უზარმაზარია. ეს მოლეკულები წამყვან როლს ასრულებენ ენერგეტიკული მეტაბოლიზმიაუცილებელია უჯრედისა და მთლიანად ორგანიზმის სიცოცხლის უზრუნველსაყოფად.

რნმ-ის მოლეკულა ჩვეულებრივ არის ერთი ჯაჭვი, რომელიც შედგება ოთხი ტიპის ნუკლეოტიდებისგან - A, U, G, C. ცნობილია რნმ-ის სამი ძირითადი ტიპი: mRNA, rRNA, tRNA. რნმ-ის მოლეკულების შემცველობა უჯრედში არ არის მუდმივი, ისინი მონაწილეობენ ცილების ბიოსინთეზში. ATP არის უჯრედის უნივერსალური ენერგეტიკული ნივთიერება, რომელიც შეიცავს ენერგიით მდიდარ ობლიგაციებს. ATP თამაშობს ცენტრალურ როლს უჯრედულ ენერგიის მეტაბოლიზმში. რნმ და ატფ გვხვდება როგორც უჯრედის ბირთვში, ასევე ციტოპლაზმაში.

გაკვეთილი #2.

გაკვეთილის თემა : უჯრედის არაორგანული ნივთიერებები.

გაკვეთილის მიზანი: გაიღრმავონ ცოდნა უჯრედის არაორგანული ნივთიერებების შესახებ.

გაკვეთილის მიზნები:

საგანმანათლებლო: განვიხილოთ წყლის მოლეკულების სტრუქტურული მახასიათებლები უჯრედის ცხოვრებაში მის უმნიშვნელოვანეს როლთან დაკავშირებით, გამოავლინეთ წყლისა და მინერალური მარილების როლი ცოცხალი ორგანიზმების ცხოვრებაში;

საგანმანათლებლო: განაგრძეთ განვითარება ლოგიკური აზროვნებამოსწავლეებმა განაგრძონ ინფორმაციის სხვადასხვა წყაროსთან მუშაობის უნარ-ჩვევების გამომუშავება;

საგანმანათლებლო: ფორმირების გაგრძელება მეცნიერული მსოფლმხედველობა, ბიოლოგიურად განათლებული ადამიანის განათლება; პიროვნების მორალური და იდეოლოგიური საფუძვლების ჩამოყალიბება და განვითარება; გააგრძელოს გარემოსდაცვითი ცნობიერების ჩამოყალიბება, ბუნების სიყვარულის აღზრდა;

აღჭურვილობა: მულტიმედიური აპლიკაცია სახელმძღვანელოსთვის, პროექტორი, კომპიუტერი, დავალების ბარათები,დიაგრამა "ელემენტები. უჯრედის ნივთიერებები." საცდელი მილები, ჭიქა, ყინული, ალკოჰოლური ნათურა, სუფრის მარილი, ეთილის სპირტი, საქაროზა, მცენარეული ზეთი.

Ძირითადი ცნებები: დიპოლი, ჰიდროფილურობა, ჰიდროფობიურობა, კათიონები, ანიონები.

გაკვეთილის ტიპი : კომბინირებული

სწავლების მეთოდები: რეპროდუქციული, ნაწილობრივ საძიებო, ექსპერიმენტული.

სტუდენტებმა უნდა:

Ვიცი ძირითადი ქიმიური ელემენტები და ნაერთები, რომლებიც ქმნიან უჯრედს;

Შეძლებს ახსნას არაორგანული ნივთიერებების მნიშვნელობა სასიცოცხლო პროცესებში.

გაკვეთილის სტრუქტურა

1.ორგანიზაციული მომენტი

მოგესალმებით, მზადება სამუშაოსთვის.

გაკვეთილის დასაწყისში და ბოლოს ტარდება ფსიქოლოგიური დათბობა. მისი მიზანია მოსწავლეთა ემოციური მდგომარეობის დადგენა. თითოეულ მოსწავლეს ეძლევა თეფში ექვსი სახის მქონე - განმსაზღვრელი სკალა ემოციური მდგომარეობა(ნახ. 1). თითოეული მოსწავლე სახის ქვეშ აყენებს ტკიპას, რომლის გამომეტყველებაც მის განწყობას ასახავს.

2. მოსწავლეთა ცოდნის შემოწმება

ტესტი "უჯრედის ქიმიური შემადგენლობა" (დანართი)

3. მიზნის დასახვა და მოტივაცია

"წყალი! არც გემო გაქვს, არც ფერი, არც სუნი, ვერ დაგიხასიათებ. ადამიანი სიამოვნებს შენით ისე, რომ არ გაიგოს რა ხარ სინამდვილეში. არ შეიძლება ითქვას, რომ შენ ხარ საჭირო სიცოცხლისთვის, შენ თვითონ სიცოცხლე ხარ. თქვენ ყველგან და ყველგან აძლევთ ნეტარების განცდას, რომელსაც ვერცერთი ჩვენი გრძნობა ვერ გაიგებს. თქვენ დაგვიბრუნეთ ჩვენი ძალა. შენი წყალობა აცოცხლებს ჩვენი გულის მშრალ წყაროებს. თქვენ ხართ ყველაზე დიდი სიმდიდრე მსოფლიოში. თქვენ სიმდიდრე ხართ, რომლის შეშინებაც ადვილია, მაგრამ თქვენ გვაძლევთ ასეთ უბრალო და ძვირფას ბედნიერებას“, - ეს ენთუზიაზმით სავსე ჰიმნი წყალზე დაწერა ფრანგმა მწერალმა და მფრინავმა ანტუან დე სენტ-ეგზიუპერიმ, რომელსაც წყურვილის გრძნობა მოუწია. ცხელი უდაბნო.

ამ შესანიშნავი სიტყვებით ვიწყებთ გაკვეთილს, რომლის მიზანია წყლის გაგების გაფართოება - ნივთიერება, რომელმაც შექმნა ჩვენი პლანეტა.

1. განახლება

რა მნიშვნელობა აქვს წყალს ადამიანის ცხოვრებაში?

(მოსწავლეთა პასუხები წყლის მნიშვნელობაზე ადამიანის ცხოვრებაში0

1. ახალი მასალის პრეზენტაცია.

წყალი ყველაზე გავრცელებული არაორგანული ნივთიერებაა ცოცხალ ორგანიზმებში, მისი არსებითი კომპონენტი, მრავალი ორგანიზმის ჰაბიტატი და უჯრედის მთავარი გამხსნელი.

მ.დუდნიკის ლექსის სტრიქონები:

ამბობენ, რომ ადამიანი ოთხმოცი პროცენტი წყლისგან შედგებაო.

მე შეიძლება დავამატო მისი მშობლიური მდინარეების წყლიდან,

წყლიდან დავამატებ წვიმას, რომელმაც სასმელი მისცა,

წყლისგან დავამატებ, დან უძველესი წყალიწყაროები,

საიდანაც ბაბუები და ბაბუები სვამდნენ.

წყლის შემცველობის მაგალითები სხვადასხვა უჯრედებისხეული:

ახალგაზრდა ადამიანის ან ცხოველის სხეულში – უჯრედის მასის 80%;

ძველი სხეულის უჯრედებში - 60%

თავის ტვინში – 85%;

კბილის მინანქრის უჯრედებში – 10-15%.

თუ ადამიანი კარგავს წყლის 20%-ს, ის კვდება.

განვიხილოთ წყლის მოლეკულის სტრუქტურა:

H2O - მოლეკულური ფორმულა,

H–O–H – სტრუქტურული ფორმულა,

წყლის მოლეკულას აქვს კუთხოვანი სტრუქტურა: ეს არის ტოლფერდა სამკუთხედი, რომლის მწვერვალის კუთხეა 104,5°.

წყლის მოლეკულური წონა ორთქლის მდგომარეობაში არის 18 გ/მოლი. თუმცა, თხევადი წყლის მოლეკულური წონა უფრო მაღალი აღმოჩნდება. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ თხევად წყალში არის წყალბადის ბმებით გამოწვეული მოლეკულების კავშირი.

რა როლი აქვს წყალს უჯრედში?

მისი მოლეკულების მაღალი პოლარობის გამო, წყალი არის გამხსნელი სხვა პოლარული ნაერთებისთვის თანაბარი გარეშე. უფრო მეტი ნივთიერება იხსნება წყალში, ვიდრე ნებისმიერ სხვა სითხეში. ამიტომაც ხდება მრავალი ქიმიური რეაქცია უჯრედის წყლის გარემოში. წყალი ხსნის მეტაბოლურ პროდუქტებს და შლის მათ უჯრედიდან და მთლიანად ორგანიზმიდან.

წყალს აქვს მაღალი სითბოსუნარიანობა, ე.ი. სითბოს შთანთქმის უნარი. საკუთარი ტემპერატურის მინიმალური ცვლილებით, სითბოს მნიშვნელოვანი რაოდენობა გამოიყოფა ან შეიწოვება. ამის წყალობით ის იცავს უჯრედს ტემპერატურის უეცარი ცვლილებებისგან. ვინაიდან ბევრი სითბო იხარჯება წყლის აორთქლებისთვის, წყლის აორთქლებით ორგანიზმებს შეუძლიათ დაიცვან თავი გადახურებისგან (მაგალითად, ოფლიანობისას).

წყალს აქვს მაღალი თბოგამტარობა. ეს თვისება შესაძლებელს ხდის სითბოს თანაბრად გადანაწილებას სხეულის ქსოვილებს შორის.

წყალი ბუნების ერთ-ერთი მთავარი ნივთიერებაა, რომლის გარეშეც შეუძლებელია მცენარეების, ცხოველებისა და ადამიანების ორგანული სამყაროს განვითარება. სადაც არის, იქ არის სიცოცხლე.

ექსპერიმენტების დემონსტრირება. შეადგინეთ ცხრილი მოსწავლეებთან ერთად.

ა) წყალში გავხსნათ შემდეგი ნივთიერებები: სუფრის მარილი, ეთილის სპირტი, საქაროზა, მცენარეული ზეთი.

რატომ იხსნება ზოგიერთი ნივთიერება წყალში, ზოგი კი არა?

მოცემულია ჰიდროფილური და ჰიდროფობიური ნივთიერებების კონცეფცია.

ჰიდროფილური ნივთიერებები არის ნივთიერებები, რომლებიც წყალში ძალიან ხსნადია.

ჰიდროფობიური ნივთიერებები არის ნივთიერებები, რომლებიც ცუდად ხსნადია წყალში.

ბ) ყინულის ნაჭერი მოათავსეთ ჭიქა წყალში.

რას იტყვით წყლისა და ყინულის სიმკვრივეზე?

სახელმძღვანელოს გამოყენებით ჯგუფებში უნდა შეავსოთ ცხრილი "მინერალური მარილები". სამუშაოს დასასრულს ტარდება ცხრილში შეტანილი მონაცემების განხილვა.

ბუფერული სიმძლავრე არის უჯრედის უნარი შეინარჩუნოს ოდნავ ტუტე გარემოს შედარებითი მუდმივობა.

1. შესწავლილი მასალის კონსოლიდაცია.

ბიოლოგიური პრობლემების ჯგუფურად გადაჭრა.

ამოცანა 1.

ზოგიერთი დაავადების დროს სისხლში შეჰყავთ 0,85 პროცენტიანი ხსნარი სუფრის მარილიმარილის ხსნარს უწოდებენ. გამოთვალეთ: ა) რამდენი გრამი წყალი და მარილი უნდა მიიღოთ 5 კგ-ის მისაღებად ფიზიოლოგიური ხსნარი; ბ) რამდენი გრამი მარილი შეჰყავთ ორგანიზმში 400 გ მარილის შეყვანისას.

დავალება 2.

IN სამედიცინო პრაქტიკაკალიუმის პერმანგანატის 0,5 პროცენტიანი ხსნარი გამოიყენება ჭრილობების დასაბანად და გარგარისთვის. რა არის გაჯერებული ხსნარის მოცულობა (რომელიც შეიცავს 6,4 გ ამ მარილს 100 გ წყალში) და სუფთა წყალიმოსამზადებლად უნდა მიიღოთ 1 ლიტრი 0,5 პროცენტიანი ხსნარი (ρ = 1 გ/სმ 3 ).

ვარჯიში.

დაწერეთ სინქრონული თემა: წყალი

1. საშინაო დავალება: პუნქტი 2.3

იპოვეთ ლიტერატურულ ნაწარმოებებში წყლის თვისებებისა და თვისებების აღწერის მაგალითები, მისი ბიოლოგიური მნიშვნელობა.

სქემა "ელემენტები. უჯრედის ნივთიერებები"

ძირითადი შენიშვნები გაკვეთილისთვის

ცოცხალი უჯრედის შემადგენლობაში შედის იგივე ქიმიური ელემენტები, რომლებიც უსულო ბუნების ნაწილია. დ.ი.მენდელეევის პერიოდული ცხრილის 104 ელემენტიდან 60 უჯრედებში აღმოჩნდა.

ისინი იყოფა სამ ჯგუფად:

1. ძირითადი ელემენტებია ჟანგბადი, ნახშირბადი, წყალბადი და აზოტი (უჯრედის შემადგენლობის 98%);
2. მეათედი და მეასედი პროცენტის შემადგენელი ელემენტები - კალიუმი, ფოსფორი, გოგირდი, მაგნიუმი, რკინა, ქლორი, კალციუმი, ნატრიუმი (სულ 1,9%);
3. ყველა სხვა ელემენტი, რომელიც გვხვდება კიდევ უფრო მცირე რაოდენობით, არის მიკროელემენტები.

უჯრედის მოლეკულური შემადგენლობა რთული და ჰეტეროგენულია. ცალკეული ნაერთები - წყალი და მინერალური მარილები - გვხვდება უსულო ბუნებაშიც; სხვები - ორგანული ნაერთები: ნახშირწყლები, ცხიმები, ცილები, ნუკლეინის მჟავები და სხვა - დამახასიათებელია მხოლოდ ცოცხალი ორგანიზმებისთვის.

არაორგანული ნივთიერებები

წყალი შეადგენს უჯრედის მასის დაახლოებით 80%-ს; ახალგაზრდა სწრაფად მზარდ უჯრედებში - 95%-მდე, ძველ უჯრედებში - 60%.

წყლის როლი უჯრედში დიდია.

ის არის ძირითადი საშუალება და გამხსნელი, მონაწილეობს ქიმიურ რეაქციებში, ნივთიერებების მოძრაობაში, თერმორეგულაციაში, ფორმირებაში. ფიჭური სტრუქტურები, განსაზღვრავს უჯრედის მოცულობას და ელასტიურობას. ნივთიერებების უმეტესობა ორგანიზმში შედის და გამოდის წყალხსნარში. ბიოლოგიური როლიწყალი განისაზღვრება მისი სტრუქტურის სპეციფიკით: მისი მოლეკულების პოლარობა და წყალბადის ბმების წარმოქმნის უნარი, რის გამოც წარმოიქმნება რამდენიმე წყლის მოლეკულის კომპლექსები. თუ წყლის მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ენერგია ნაკლებია, ვიდრე წყლის მოლეკულებსა და ნივთიერებს შორის, ის წყალში იხსნება. ასეთ ნივთიერებებს ჰიდროფილურს უწოდებენ (ბერძნულიდან "ჰიდრო" - წყალი, "ფილე" - სიყვარული). ეს არის მრავალი მინერალური მარილი, ცილა, ნახშირწყლები და ა.შ. თუ წყლის მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ენერგია აღემატება წყლის მოლეკულებსა და ნივთიერებას შორის მიზიდულობის ენერგიას, ასეთი ნივთიერებები უხსნადია (ან ოდნავ ხსნადი), მათ ჰიდროფობიურს უწოდებენ. ბერძნული "ფობოსიდან" - შიში) - ცხიმები, ლიპიდები და ა.შ.

მინერალური მარილები უჯრედის წყალხსნარებში იშლება კატიონებად და ანიონებად, რაც უზრუნველყოფს აუცილებელი ქიმიური ელემენტების სტაბილურ რაოდენობას და ოსმოსურ წნევას. კათიონებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანია K +, Na +, Ca 2+, Mg +. ცალკეული კათიონების კონცენტრაცია უჯრედში და უჯრედგარე გარემოში არ არის იგივე. ცოცხალ უჯრედში K-ის კონცენტრაცია მაღალია, Na + დაბალია, ხოლო სისხლის პლაზმაში, პირიქით, Na + მაღალია და K + დაბალი. ეს გამოწვეულია მემბრანების შერჩევითი გამტარიანობით. უჯრედსა და გარემოში იონების კონცენტრაციის განსხვავება უზრუნველყოფს წყლის შემოდინებას გარემოდან უჯრედში და წყლის შეწოვას მცენარეთა ფესვებით. ცალკეული ელემენტების ნაკლებობა - Fe, P, Mg, Co, Zn - ბლოკავს ნუკლეინის მჟავების, ჰემოგლობინის, ცილების და სხვა სასიცოცხლო ნივთიერებების წარმოქმნას და იწვევს სერიოზულ დაავადებებს. ანიონები განსაზღვრავენ pH-უჯრედული გარემოს მუდმივობას (ნეიტრალური და ოდნავ ტუტე). ანიონებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანია HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

ორგანული ნივთიერებები

ორგანული ნივთიერებები კომპლექსში ქმნიან უჯრედის შემადგენლობის დაახლოებით 20-30%-ს.

ნახშირწყლები- ორგანული ნაერთები, რომლებიც შედგება ნახშირბადის, წყალბადისა და ჟანგბადისგან. ისინი იყოფა მარტივ - მონოსაქარიდებად (ბერძნულიდან "monos" - ერთი) და რთულ - პოლისაქარიდებად (ბერძნულიდან "პოლი" - ბევრი).

მონოსაქარიდები(მათი ზოგადი ფორმულა C n H 2n O n) არის უფერო ნივთიერებები სასიამოვნო ტკბილი გემოთი, წყალში ძალიან ხსნადი. ისინი განსხვავდებიან ნახშირბადის ატომების რაოდენობით. მონოსაქარიდებიდან ყველაზე გავრცელებულია ჰექსოზები (6 C ატომით): გლუკოზა, ფრუქტოზა (ნაყოფში, თაფლში, სისხლში) და გალაქტოზა (რძეშია). პენტოზებიდან (5 C ატომით) ყველაზე გავრცელებულია რიბოზა და დეზოქსირიბოზა, რომლებიც ნუკლეინის მჟავების და ატფ-ის ნაწილია.

პოლისაქარიდებიეხება პოლიმერებს - ნაერთებს, რომლებშიც ერთი და იგივე მონომერი ბევრჯერ მეორდება. პოლისაქარიდების მონომერებია მონოსაქარიდები. პოლისაქარიდები წყალში ხსნადია და ბევრს აქვს ტკბილი გემო. მათგან უმარტივესი არის დისაქარიდები, რომლებიც შედგება ორი მონოსაქარიდისგან. მაგალითად, საქაროზა შედგება გლუკოზისა და ფრუქტოზისგან; რძის შაქარი - გლუკოზისა და გალაქტოზისგან. მონომერების რაოდენობის მატებასთან ერთად მცირდება პოლისაქარიდების ხსნადობა. მაღალმოლეკულური პოლისაქარიდებიდან გლიკოგენი ყველაზე გავრცელებულია ცხოველებში, ხოლო სახამებელი და ბოჭკოვანი (ცელულოზა) მცენარეებში. ეს უკანასკნელი შედგება 150-200 გლუკოზის მოლეკულისგან.

ნახშირწყლები- ენერგიის ძირითადი წყარო უჯრედული აქტივობის ყველა ფორმისთვის (მოძრაობა, ბიოსინთეზი, სეკრეცია და ა.შ.). უმარტივეს პროდუქტებად CO 2 და H 2 O დაშლით, 1 გ ნახშირწყლები გამოყოფს 17,6 კჯ ენერგიას. ნახშირწყლები ასრულებენ კონსტრუქციულ ფუნქციას მცენარეებში (მათი გარსი შედგება ცელულოზისგან) და შესანახი ნივთიერებების როლს (მცენარეებში - სახამებელი, ცხოველებში - გლიკოგენი).

ლიპიდები- ეს არის წყალში უხსნადი ცხიმის მსგავსი ნივთიერებები და ცხიმები, რომლებიც შედგება გლიცერინისა და მაღალმოლეკულური ცხიმოვანი მჟავებისგან. ცხოველური ცხიმები გვხვდება რძეში, ხორცსა და კანქვეშა ქსოვილში. ოთახის ტემპერატურაზე არის მყარი. მცენარეებში ცხიმები გვხვდება თესლებში, ხილში და სხვა ორგანოებში. ოთახის ტემპერატურაზე ისინი სითხეებია. ცხიმის მსგავსი ნივთიერებები ქიმიური აგებულებით ცხიმების მსგავსია. ბევრი მათგანია კვერცხის გულში, ტვინის უჯრედებში და სხვა ქსოვილებში.

ლიპიდების როლი განისაზღვრება მათი სტრუქტურული ფუნქციით. ისინი შედგება უჯრედის მემბრანები, რომლებიც ჰიდროფობიურობის გამო ხელს უშლიან უჯრედის შიგთავსის გარემოსთან შერევას. ლიპიდები ასრულებენ ენერგეტიკულ ფუნქციას. CO 2-მდე და H 2 O-მდე დაშლისას 1 გ ცხიმი გამოყოფს 38,9 კჯ ენერგიას. ისინი ცუდად ატარებენ სითბოს, გროვდებიან კანქვეშა ქსოვილში (და სხვა ორგანოებსა და ქსოვილებში) და ასრულებენ დამცავ ფუნქციას და ემსახურებიან როგორც სარეზერვო ნივთიერებებს.

ციყვები- ყველაზე სპეციფიკური და ყველაზე მნიშვნელოვანი ორგანიზმისთვის. ისინი მიეკუთვნებიან არაპერიოდულ პოლიმერებს. სხვა პოლიმერებისგან განსხვავებით, მათი მოლეკულები შედგება მსგავსი, მაგრამ არაიდენტური მონომერებისგან - 20 სხვადასხვა ამინომჟავისგან.

თითოეულ ამინომჟავას აქვს თავისი სახელი, განსაკუთრებული სტრუქტურა და თვისებები. მათი ზოგადი ფორმულა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად

ამინომჟავის მოლეკულა შედგება კონკრეტული ნაწილისგან (რადიკალი R) და ნაწილისგან, რომელიც ერთნაირია ყველა ამინომჟავისთვის, მათ შორის ამინო ჯგუფის (- NH 2) ძირითადი თვისებებით და კარბოქსილის ჯგუფის (COOH) მჟავე თვისებებით. მჟავე და ძირითადი ჯგუფების არსებობა ერთ მოლეკულაში განსაზღვრავს მათ მაღალ რეაქტიულობას. ამ ჯგუფების მეშვეობით ამინომჟავების გაერთიანება ხდება პოლიმერის - პროტეინის წარმოქმნით. ამ შემთხვევაში წყლის მოლეკულა გამოიყოფა ერთი ამინომჟავის ამინო ჯგუფიდან და მეორის კარბოქსილიდან და გამოთავისუფლებული ელექტრონები გაერთიანებულია პეპტიდური ბმის შესაქმნელად. ამიტომ ცილებს პოლიპეპტიდებს უწოდებენ.

ცილის მოლეკულა არის რამდენიმე ათეული ან ასობით ამინომჟავის ჯაჭვი.

ცილის მოლეკულები უზარმაზარი ზომისაა, ამიტომ მათ მაკრომოლეკულებს უწოდებენ. ცილები, ისევე როგორც ამინომჟავები, ძალიან რეაქტიულია და შეუძლიათ რეაგირება მჟავებთან და ტუტეებთან. ისინი განსხვავდებიან ამინომჟავების შემადგენლობით, რაოდენობით და თანმიმდევრობით (20 ამინომჟავის ასეთი კომბინაციების რაოდენობა თითქმის უსასრულოა). ეს ხსნის ცილების მრავალფეროვნებას.

ცილის მოლეკულების სტრუქტურაში ორგანიზების ოთხი დონეა (59)

• პირველადი სტრუქტურა- ამინომჟავების პოლიპეპტიდური ჯაჭვი, რომელიც დაკავშირებულია გარკვეული თანმიმდევრობით კოვალენტური (ძლიერი) პეპტიდური ბმებით.
• მეორადი სტრუქტურა- პოლიპეპტიდური ჯაჭვი გადაუგრიხეს მჭიდრო სპირალში. მასში წარმოიქმნება დაბალი სიმტკიცის წყალბადის ობლიგაციები მეზობელი შემობრუნების პეპტიდურ ობლიგაციებს შორის (და სხვა ატომებს). ისინი ერთად უზრუნველყოფენ საკმაოდ ძლიერ სტრუქტურას.
• მესამეული სტრუქტურაწარმოადგენს უცნაურ, მაგრამ სპეციფიკურ კონფიგურაციას თითოეული ცილისთვის - გლობულისთვის. მას უჭირავს დაბალი სიმტკიცის ჰიდროფობიური ბმები ან შეკრული ძალები არაპოლარულ რადიკალებს შორის, რომლებიც გვხვდება ბევრ ამინომჟავაში. მათი სიმრავლის გამო, ისინი უზრუნველყოფენ ცილის მაკრომოლეკულის საკმარის სტაბილურობას და მის მობილურობას. ცილების მესამეული სტრუქტურა ასევე შენარჩუნებულია კოვალენტური S - S (es - es) ობლიგაციების გამო, რომლებიც წარმოიქმნება გოგირდის შემცველი ამინომჟავის - ცისტეინის შორეულ რადიკალებს შორის.
• მეოთხეული სტრუქტურაარ არის დამახასიათებელი ყველა ცილისთვის. ეს ხდება მაშინ, როდესაც რამდენიმე ცილის მაკრომოლეკულა აერთიანებს კომპლექსებს. მაგალითად, ადამიანის სისხლში ჰემოგლობინი წარმოადგენს ამ ცილის ოთხი მაკრომოლეკულის კომპლექსს.

ცილის მოლეკულების სტრუქტურის ეს სირთულე დაკავშირებულია ამ ბიოპოლიმერების თანდაყოლილი ფუნქციების მრავალფეროვნებასთან. თუმცა, ცილის მოლეკულების სტრუქტურა დამოკიდებულია გარემოს თვისებებზე.

ცილის ბუნებრივი სტრუქტურის დარღვევას უწოდებენ დენატურაცია. ეს შეიძლება მოხდეს სითბოს, ქიმიკატების, სხივური ენერგიის და სხვა ფაქტორების გავლენის ქვეშ. სუსტი ზემოქმედებით იშლება მხოლოდ მეოთხეული სტრუქტურა, უფრო ძლიერით - მესამეული, შემდეგ კი მეორადი და ცილა რჩება პირველადი სტრუქტურის სახით - პოლიპეპტიდური ჯაჭვი, ეს პროცესი ნაწილობრივ შექცევადია, ხოლო დენატურირებული ცილა შეუძლია მისი სტრუქტურის აღდგენა.

ცილის როლი უჯრედის ცხოვრებაში უზარმაზარია.

ციყვები- ეს არის სხეულის სამშენებლო მასალა. ისინი მონაწილეობენ უჯრედისა და ცალკეული ქსოვილების (თმა, სისხლძარღვები და ა.შ.) გარსის, ორგანელებისა და გარსების აგებაში. ბევრი ცილა მოქმედებს როგორც კატალიზატორი უჯრედში - ფერმენტები, რომლებიც აჩქარებენ უჯრედულ რეაქციებს ათობით ან ასეულობით მილიონჯერ. ცნობილია დაახლოებით ათასი ფერმენტი. ცილის გარდა, მათ შემადგენლობაში შედის ლითონები Mg, Fe, Mn, ვიტამინები და ა.შ.

თითოეული რეაქცია კატალიზებულია საკუთარი სპეციფიკური ფერმენტის მიერ. ამ შემთხვევაში მოქმედებს არა მთელი ფერმენტი, არამედ გარკვეული რეგიონი – აქტიური ცენტრი. ის ჯდება სუბსტრატში, როგორც გასაღები საკეტში. ფერმენტები მოქმედებენ გარემოს გარკვეულ ტემპერატურაზე და pH-ზე. სპეციალური კონტრაქტული ცილები უზრუნველყოფს საავტომობილო ფუნქციებიუჯრედები (ფლაგელატების მოძრაობა, წამწამები, კუნთების შეკუმშვა და ა.შ.). ცალკეული ცილები (სისხლის ჰემოგლობინი) ასრულებენ სატრანსპორტო ფუნქციას, აწვდიან ჟანგბადს სხეულის ყველა ორგანოსა და ქსოვილში. სპეციფიკური ცილები - ანტისხეულები - ასრულებენ დამცავ ფუნქციას, ანეიტრალებენ უცხო ნივთიერებებს. ზოგიერთი ცილა ასრულებს ენერგეტიკულ ფუნქციას. ამინომჟავებად დაშლის შემდეგ კიდევ უფრო მარტივ ნივთიერებებად, 1 გ ცილა გამოყოფს 17,6 კჯ ენერგიას.

Ნუკლეინის მჟავა(ლათინური "ბირთვიდან" - ბირთვი) პირველად აღმოაჩინეს ბირთვში. ისინი ორი ტიპისაა - დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავები(დნმ) და რიბონუკლეინის მჟავები(რნმ). მათი ბიოლოგიური როლი დიდია, ისინი განსაზღვრავენ ცილების სინთეზს და მემკვიდრეობითი ინფორმაციის გადაცემას ერთი თაობიდან მეორეზე.

დნმ-ის მოლეკულას აქვს რთული სტრუქტურა. იგი შედგება ორი სპირალურად გადაბმული ჯაჭვისგან. ორმაგი სპირალის სიგანე არის 2 ნმ 1, სიგრძე რამდენიმე ათეული და თუნდაც ასობით მიკრომიკრონი (ასობით ან ათასობით ჯერ აღემატება უდიდეს ცილის მოლეკულას). დნმ არის პოლიმერი, რომლის მონომერებია ნუკლეოტიდები - ნაერთები, რომლებიც შედგება ფოსფორის მჟავის მოლეკულისგან, ნახშირწყლებისგან - დეზოქსირიბოზასა და აზოტოვანი ფუძისგან. მათი ზოგადი ფორმულა ასეთია:

ფოსფორის მჟავა და ნახშირწყლები ერთნაირია ყველა ნუკლეოტიდში, ხოლო აზოტოვანი ფუძეები ოთხი ტიპისაა: ადენინი, გუანინი, ციტოზინი და თიმინი. ისინი განსაზღვრავენ შესაბამისი ნუკლეოტიდების სახელს:

• ადენილი (A),
• გუანილი (G),
• ციტოსილი (C),
• თიმიდილ (T).

დნმ-ის თითოეული ჯაჭვი არის პოლინუკლეოტიდი, რომელიც შედგება რამდენიმე ათეული ათასი ნუკლეოტიდისგან. მასში მეზობელი ნუკლეოტიდები დაკავშირებულია ძლიერი კოვალენტური კავშირით ფოსფორის მჟავასა და დეზოქსირიბოზას შორის.

დნმ-ის მოლეკულების უზარმაზარი ზომის გათვალისწინებით, მათში ოთხი ნუკლეოტიდის კომბინაცია შეიძლება იყოს უსასრულოდ დიდი.

როდესაც დნმ-ის ორმაგი სპირალი იქმნება, ერთი ჯაჭვის აზოტოვანი ფუძეები განლაგებულია მკაცრად განსაზღვრული თანმიმდევრობით მეორის აზოტოვანი ბაზების საპირისპიროდ. ამ შემთხვევაში T ყოველთვის ეწინააღმდეგება A-ს და მხოლოდ C არის G-ის წინააღმდეგ. ეს აიხსნება იმით, რომ A და T, ისევე როგორც G და C, მკაცრად შეესაბამება ერთმანეთს, როგორც ორი ნახევარი. გატეხილი მინა, და არის დამატებითი ან შემავსებელი(ბერძნულიდან "დამატება" - დამატება) ერთმანეთს. თუ ცნობილია ნუკლეოტიდების თანმიმდევრობა დნმ-ის ერთ ჯაჭვში, მაშინ კომპლემენტარობის პრინციპით შესაძლებელია მეორე ჯაჭვის ნუკლეოტიდების დადგენა (იხ. დანართი, ამოცანა 1). დამატებითი ნუკლეოტიდები დაკავშირებულია წყალბადის ბმების გამოყენებით.

არსებობს ორი კავშირი A-სა და T-ს შორის და სამი G-სა და C-ს შორის.

დნმ-ის მოლეკულის გაორმაგება მისი უნიკალური თვისებაა, რომელიც უზრუნველყოფს მემკვიდრეობითი ინფორმაციის გადაცემას დედა უჯრედიდან ქალიშვილ უჯრედებში. დნმ-ის გაორმაგების პროცესს ე.წ დნმ-ის რედუპლიკაცია.იგი ხორციელდება შემდეგნაირად. უჯრედის გაყოფამდე ცოტა ხნით ადრე დნმ-ის მოლეკულა იხსნება და მისი ორმაგი ჯაჭვი, ფერმენტის მოქმედებით, ერთ ბოლოში იყოფა ორ დამოუკიდებელ ჯაჭვად. უჯრედის თავისუფალი ნუკლეოტიდების თითოეულ ნახევარზე, კომპლემენტარობის პრინციპის მიხედვით, აგებულია მეორე ჯაჭვი. შედეგად, ერთი დნმ-ის მოლეკულის ნაცვლად ჩნდება ორი სრულიად იდენტური მოლეკულა.

რნმ- პოლიმერი აგებულებით მსგავსი დნმ-ის ერთი ჯაჭვის, მაგრამ ზომით გაცილებით მცირე. რნმ-ის მონომერები არის ნუკლეოტიდები, რომლებიც შედგება ფოსფორის მჟავას, ნახშირწყლების (რიბოზა) და აზოტოვანი ფუძისგან. რნმ-ის სამი აზოტოვანი ბაზა - ადენინი, გუანინი და ციტოზინი - შეესაბამება დნმ-ს, მაგრამ მეოთხე განსხვავებულია. თიმინის ნაცვლად რნმ შეიცავს ურაცილს. რნმ პოლიმერის წარმოქმნა ხდება კოვალენტური ბმების მეშვეობით მეზობელი ნუკლეოტიდების რიბოზასა და ფოსფორის მჟავას შორის. ცნობილია რნმ-ის სამი ტიპი: მესინჯერი რნმ(i-RNA) დნმ-ის მოლეკულიდან გადასცემს ინფორმაციას ცილის სტრუქტურის შესახებ; გადაცემის რნმ(tRNA) ახორციელებს ამინომჟავების ტრანსპორტირებას ცილის სინთეზის ადგილზე; რიბოსომური რნმ (რ-რნმ) შეიცავს რიბოსომებს და მონაწილეობს ცილების სინთეზში.

ATP- ადენოზინტრიფოსფორის მჟავა - მნიშვნელოვანია ორგანული ნაერთი. მისი სტრუქტურა არის ნუკლეოტიდი. იგი შეიცავს აზოტოვან ფუძე ადენინს, ნახშირწყლების რიბოზას და ფოსფორის მჟავას სამ მოლეკულას. ATP არის არასტაბილური სტრუქტურა ფერმენტის გავლენის ქვეშ, ბმა "P" და "O" იშლება, ფოსფორის მჟავას მოლეკულა იშლება და ATP გადადის;