Bunka

Z pohľadu koncepcie živých systémov A. Lehningera.

Živá bunka je izotermický systém organických molekúl schopný sebaregulácie a sebareprodukcie, ktorý extrahuje energiu a zdroje z okolitého prostredia.

V bunke prebieha veľké množstvo postupných reakcií, ktorých rýchlosť je regulovaná bunkou samotnou.

Bunka sa udržiava v stacionárnom dynamickom stave, ďaleko od rovnováhy s prostredím.

Bunky fungujú podľa princípu minimálnej spotreby komponentov a procesov.

tak bunka je elementárny živý otvorený systém schopný samostatnej existencie, reprodukcie a vývoja. Je to elementárna štruktúrna a funkčná jednotka všetkých živých organizmov.

Chemické zloženie buniek.

Zo 110 prvkov periodického systému Mendelejeva sa 86 nachádza nepretržite v ľudskom tele. 25 z nich je nevyhnutných pre normálny život a 18 z nich je nevyhnutných a 7 z nich je užitočných. Podľa percenta v bunke sú chemické prvky rozdelené do troch skupín:

Makroživiny Hlavné prvky (organogény) sú vodík, uhlík, kyslík, dusík. Koncentrácia: 98 - 99,9%. Sú univerzálnymi zložkami organických bunkových zlúčenín.

Stopové prvky - sodík, horčík, fosfor, síra, chlór, draslík, vápnik, železo. Ich koncentrácia je 0,1%.

Ultramikroelementy - bór, kremík, vanád, mangán, kobalt, meď, zinok, molybdén, selén, jód, bróm, fluór. Ovplyvňujú metabolizmus. Ich absencia je pôvodcom chorôb (zinok - diabetes mellitus, jód - endemická struma, železo - zhubná anémia atď.).

Moderná medicína pozná fakty o negatívnej interakcii vitamínov a minerálov:

Zinok znižuje absorpciu medi a pri vstrebávaní súťaží so železom a vápnikom; (a nedostatok zinku spôsobuje oslabenie imunitného systému, množstvo patologických stavov zo strany endokrinných žliaz).

Vápnik a železo znižujú absorpciu mangánu;

Vitamín E je zle kombinovaný so železom a vitamín C s vitamínmi B.

Pozitívny vzájomný vplyv:

Vitamín E a selén, rovnako ako vápnik a vitamín K, pôsobia synergicky;

Vitamín D je potrebný na absorpciu vápnika;

Meď pomáha pri vstrebávaní a využití železa v tele.

Anorganické zložky bunky.

voda - najdôležitejšia zložka bunky, univerzálne disperzné médium živej hmoty. Aktívne bunky suchozemských organizmov tvoria 60 - 95% vody. V pokojových bunkách a tkanivách (semená, spóry) voda 10 - 20%. Voda v bunke je v dvoch formách - voľná a viazaná na bunkové koloidy. Voľná \u200b\u200bvoda je rozpúšťadlom a disperzným médiom protoplazmatického koloidného systému. Jeho 95%. Viazaná voda (4 - 5%) všetkej bunkovej vody vytvára krehké vodíkové a hydroxylové väzby s bielkovinami.

Vlastnosti vody:

Voda je prírodným rozpúšťadlom minerálnych iónov a ďalších látok.

Voda je dispergovaná fáza koloidného systému protoplazmy.

Voda je médiom pre reakcie bunkového metabolizmu, pretože fyziologické procesy prebiehajú výlučne vo vodnom prostredí. Poskytuje reakcie hydrolýzy, hydratácie, opuchu.

Podieľa sa na mnohých enzymatických reakciách bunky a vytvára sa v procese metabolizmu.

Voda je zdrojom vodíkových iónov počas fotosyntézy v rastlinách.

Biologický význam vody:

Väčšina biochemických reakcií prebieha iba vo vodnom roztoku; veľa látok vstupuje do buniek a odstraňuje sa z nich v rozpustenej forme. To charakterizuje transportnú funkciu vody.

Voda poskytuje hydrolýzne reakcie - štiepenie bielkovín, tukov a sacharidov pôsobením vody.

Vďaka vysokému odparovaciemu telu je telo ochladené. Napríklad potenie u ľudí alebo potenie u rastlín.

Vysoká tepelná kapacita a tepelná vodivosť vody prispieva k rovnomernému rozloženiu tepla v článku.

Vďaka silám adhézie (voda - pôda) a kohézie (voda - voda) má voda vlastnosť kapilarity.

Nestlačiteľnosť vody určuje namáhaný stav bunkových stien (turgor), hydrostatický skelet v škrkavkách.

Rastlinné a živočíšne bunky obsahujú anorganické a organické látky. Voda a minerály sú klasifikované ako anorganické. Medzi organické látky patria bielkoviny, tuky, sacharidy, nukleové kyseliny.

Anorganické látky

voda- Toto je zlúčenina, ktorú obsahuje živá bunka v najväčšom množstve. Voda tvorí asi 70% bunkovej hmoty. Väčšina intracelulárnych reakcií prebieha vo vodnom prostredí. Voda v bunke je vo voľnom a viazanom stave.

Hodnota vody po celý život bunky je určená jej štruktúrou a vlastnosťami. Obsah vody v bunkách sa môže meniť. 95% vody v klietke je zadarmo. Je nevyhnutný ako rozpúšťadlo pre organické a anorganické látky. Všetky biochemické reakcie v bunke prebiehajú za účasti vody. Voda sa používa na odstránenie rôznych látok z bunky. Voda má vysokú tepelnú vodivosť a zabraňuje náhlym výkyvom teploty. 5% vody je vo viazanom stave a vytvára krehké väzby s bielkovinami.

minerály v bunke môže byť v disociovanom stave alebo v kombinácii s organickými látkami.

Chemické prvky, ktoré sa podieľajú na metabolických procesoch a majú biologickú aktivitu, sa nazývajú biogénne.

cytoplazmaobsahuje asi 70% kyslíka, 18% uhlíka, 10% vodíka, vápnika, dusíka, draslíka, fosforu, horčíka, síry, chlóru, sodíka, hliníka, železa. Tieto prvky tvoria 99,99% zloženia bunky a sú tzv macronutrients.Napríklad vápnik a fosfor sa nachádzajú v kostiach. Železo je neoddeliteľnou súčasťou hemoglobínu.

Mangán, bór, meď, zinok, jód, kobalt - stopové prvky.Tvoria tisíciny percenta bunkovej hmoty. Stopové prvky sú potrebné na tvorbu hormónov, enzýmov, vitamínov. Ovplyvňujú metabolické procesy v tele. Napríklad jód je súčasťou hormónu štítnej žľazy, kobalt je súčasťou vitamínu B 12.

Zlato, ortuť, rádium atď. - ultramicroelements- tvoria milióntiny percenta zloženia bunky.

Nedostatok alebo nadbytok minerálnych solí narúša životné funkcie tela.

Organická hmota

Kyslík, vodík, uhlík, dusík sú súčasťou organických látok. Organické zlúčeniny sú veľké molekuly, ktoré sa nazývajú polyméry. Polyméry sú zložené z mnohých opakujúcich sa jednotiek (monomérov). Organické polymérne zlúčeniny zahŕňajú sacharidy, tuky, proteíny, nukleové kyseliny a ATP.

sacharidy

sacharidypozostáva z uhlíka, vodíka a kyslíka.

monomérysacharidy sú monosacharidy.Sacharidy sa delia na monosacharidy, disacharidy a polysacharidy.

monosacharidy- jednoduché cukry so vzorcom (CH20) n, kde n je celé číslo od troch do siedmich. V závislosti od počtu atómov uhlíka v molekule sa rozlišujú triózy (3C), tetrózy (4C), pentózy (5C), hexóza (6C), heptózy (7C).

triosesС 3 Н 6 О 3 - napríklad glyceraldehyd a dihydroxyacetón - zohrávajú úlohu medziproduktov v procese dýchania, zúčastňujú sa fotosyntézy. Tetrózy C 4 H 8 O 4 sa nachádzajú v baktériách. Pentóza C 5 H 10 O 5 - napríklad ribóza - je súčasťou RNA, deoxyribóza je súčasťou DNA. Hexózy - С 6 Н 12 О 6 - napríklad glukóza, fruktóza, galaktóza. Glukóza je zdrojom energie pre bunku. Spolu s fruktózou a galaktózou sa glukóza môže podieľať na tvorbe disacharidov.

disacharidyvznikajú v dôsledku kondenzačnej reakcie medzi dvoma monosacharidmi (hexózami) so stratou molekuly vody.

Vzorec disacharidov С 12 Н 22 О 11 Z disacharidov sú najrozšírenejšie maltóza, laktóza a sacharóza.

Sacharóza alebo trstinový cukor sa syntetizuje v rastlinách. Maltóza sa tvorí zo škrobu počas jeho trávenia u zvierat. Laktóza alebo mliečny cukor sa nachádza iba v mlieku.

Polysacharidy (jednoduché) vznikajú v dôsledku kondenzačnej reakcie veľkého množstva monosacharidov. Jednoduché polysacharidy zahŕňajú škrob (syntetizovaný v rastlinách), glykogén (nachádza sa v pečeňových bunkách a svaloch zvierat a ľudí), celulóza (tvorí bunkovú stenu v rastlinách).

Komplexné polysacharidy vznikajú v dôsledku interakcie sacharidov s lipidmi. Napríklad glykolipidy sú súčasťou membrán. Komplexné polysacharidy zahŕňajú aj zlúčeniny sacharidov s proteínmi (glykoproteíny). Napríklad glykoproteíny sú súčasťou hlienu vylučovaného žľazami gastrointestinálneho traktu.

Funkcie sacharidov:

1. energetická trieda:60% energie, ktorú telo prijme z rozkladu sacharidov. Pri odbúraní 1 g sacharidov sa uvoľní 17,6 kJ energie.

2. Štrukturálne a podporné:sacharidy sú súčasťou plazmatickej membrány, membrány rastlinných a bakteriálnych buniek.

3. ukladanie:živiny (glykogén, škrob) sa ukladajú v bunkách.

4. ochranný:sekréty (hlien) vylučované rôznymi žľazami chránia steny dutých orgánov, priedušiek, žalúdka, čriev pred mechanickým poškodením, škodlivými baktériami a vírusmi.

5. Zúčastnite sa fotosyntéza.

Tuky a mastné látky

tukypozostáva z uhlíka, vodíka a kyslíka. monomérytuky sú mastné kyselinya glycerolu.Vlastnosti tukov sú určené kvalitatívnym zložením mastných kyselín a ich kvantitatívnym pomerom. Rastlinné tuky sú tekuté (oleje), živočíšne tuky sú tuhé (napr. Masť). Tuky sú nerozpustné vo vode - sú to hydrofóbne zlúčeniny. Tuky v kombinácii s bielkovinami tvoria lipoproteíny kombinované so sacharidmi - glykolipidmi. Glykolipidy a lipoproteíny sú látky podobné tukom.

Tukové látky sú súčasťou bunkových membrán, membránových organel a nervového tkaniva. Tuky sa môžu kombinovať s glukózou a vytvárať glykozidy. Napríklad digitoxín glykozid je látka používaná pri liečbe srdcových chorôb.

Funkcie tukov:

1. energetická trieda:pri úplnom rozklade 1 g tuku na oxid uhličitý a vodu sa uvoľní 38,9 kJ energie.

2. štrukturálne:sú súčasťou bunkovej membrány.

3. ochranný:vrstva tuku chráni telo pred hypotermiou, mechanickými nárazmi a nárazmi.

4. predpisoch:steroidné hormóny regulujú metabolické procesy a reprodukciu.

5. tuk- zdroj endogénna voda.Po oxidácii 100 g tuku sa uvoľní 107 ml vody.

proteín

Medzi proteíny patrí uhlík, kyslík, vodík, dusík. monoméryveveričky sú aminokyseliny.Proteíny sú tvorené z dvadsiatich rôznych aminokyselín. Vzorec aminokyselín:

Aminokyseliny pozostávajú z: NH2 - aminoskupiny so základnými vlastnosťami; COOH - karboxylová skupina, má kyslé vlastnosti. Aminokyseliny sa navzájom líšia svojimi radikálmi - R. Aminokyseliny sú amfotérne zlúčeniny. Spájajú sa navzájom v molekule proteínu pomocou peptidových väzieb.

Schéma kondenzácie aminokyselín (tvorba peptidovej väzby)

Existujú primárne, sekundárne, terciárne a kvartérne proteínové štruktúry. Poradie, množstvo a kvalita aminokyselín, ktoré tvoria molekulu proteínu, určuje jej primárnu štruktúru. Bielkoviny primárnej štruktúry je možné pomocou vodíkových väzieb spojiť do skrutkovice a vytvoriť tak sekundárnu štruktúru. Polypeptidové reťazce sú určitým spôsobom skrútené do kompaktnej štruktúry a vytvárajú guľu (guľu) - to je terciárna štruktúra proteínu. Väčšina bielkovín je terciárna. Aminokyseliny sú aktívne iba na povrchu globuly. Bielkoviny s globulárnou štruktúrou sa spájajú a vytvárajú kvartérnu štruktúru. Substitúcia jednej aminokyseliny vedie k zmene vlastností proteínu (obr. 30).

Pri vystavení vysokým teplotám, kyselinám a iným faktorom môže dôjsť k deštrukcii molekuly proteínu. Tento jav sa nazýva denaturácia (obr. 31). Niekedy denaturované

Obrázok: tridsať.Rôzne štruktúry proteínových molekúl.

1 - primárny; 2 - sekundárne; 3 - terciárny; 4 - kvartérne (napríklad hemoglobín v krvi).

Obrázok: 31.Denaturácia bielkovín.

1 - molekula proteínu pred denaturáciou;

2 - denaturovaný proteín;

3 - obnova pôvodnej molekuly proteínu.

zmenený proteín môže pri zmene podmienok znova obnoviť svoju štruktúru. Tento proces sa nazýva renaturácia a je možný iba vtedy, keď nie je zničená primárna štruktúra proteínu.

Bielkoviny sú jednoduché a zložité. Jednoduché proteíny sú zložené iba z aminokyselín: napríklad albumíny, globulíny, fibrinogén, myozín.

Komplexné proteíny sa skladajú z aminokyselín a iných organických zlúčenín: napríklad lipoproteínov, glykoproteínov a nukleoproteínov.

Funkcie bielkovín:

1. Energia.Rozkladom 1 g bielkovín sa uvoľní 17,6 kJ energie.

2. Catalytic.Slúžia ako katalyzátory pre biochemické reakcie. Katalyzátory sú enzýmy. Enzýmy urýchľujú biochemické reakcie, ale nie sú zahrnuté do konečných produktov. Enzýmy sú prísne špecifické. Každý substrát má svoj vlastný enzým. Názov enzýmu zahrnuje názov substrátu a koncovku „aza“: maltáza, ribonukleáza. Enzýmy sú aktívne pri určitej teplote (35 - 45 ° C).

3. Štrukturálne.Bielkoviny sú súčasťou membrán.

4. Transport.Napríklad hemoglobín prenáša kyslík a CO 2 v krvi stavovcov.

5. Ochranný účinok.Ochrana tela pred škodlivými účinkami: tvorba protilátok.

6. Stiahnuteľný.Vďaka prítomnosti proteínov aktínu a myozínu vo svalových vláknach dochádza k svalovej kontrakcii.

Nukleové kyseliny

Existujú dva typy nukleových kyselín: DNA(kyselina deoxyribonukleová) a RNA(kyselina ribonukleová). monomérynukleové kyseliny sú nukleotidy.

DNA (kyselina deoxyribonukleová). DNA nukleotid obsahuje jednu z dusíkatých báz: adenín (A), guanín (G), tymín (T) alebo cytozín (C) (obr. 32), deoxyribózový uhľohydrát a zvyšok kyseliny fosforečnej. Molekula DNA je dvojitá špirála zostavená podľa princípu komplementarity. Nasledujúce dusíkaté bázy sú komplementárne v molekule DNA: A \u003d T; Г \u003d Ц. Dve helixy DNA sú spojené vodíkovými väzbami (obr. 33).

Obrázok: 32.Štruktúra nukleotidov.

Obrázok: 33.Časť molekuly DNA. Doplnkové spojenie nukleotidov rôznych vlákien.

DNA je schopná vlastnej duplikácie (replikácie) (obr. 34). Replikácia začína oddelením dvoch komplementárnych vlákien. Každý reťazec sa používa ako templát na vytvorenie novej molekuly DNA. Enzýmy sa podieľajú na procese syntézy DNA. Každá z dvoch dcérskych molekúl nevyhnutne obsahuje jednu starú špirálu a jednu novú. Nová molekula DNA je v nukleotidovej sekvencii absolútne identická s tou starou. Táto metóda replikácie zaisťuje presnú reprodukciu informácií, ktoré boli zaznamenané v materskej molekule DNA, v dcérskych molekulách.

Obrázok: 34.Zdvojnásobenie molekuly DNA.

1 - templátová DNA;

2 - vytvorenie dvoch nových obvodov na základe matice;

3 - dcérske molekuly DNA.

Funkcie DNA:

1. Uchovávanie dedičných informácií.

2. Zabezpečenie prenosu genetickej informácie.

3. Prítomnosť v chromozóme ako štrukturálnej zložke.

DNA sa nachádza v jadre bunky, ako aj v takých organelách bunky, ako sú mitochondrie, chloroplasty.

RNA (kyselina ribonukleová). Ribonukleové kyseliny sú z 3 typov: ribozomálny, transporta informačnéRNA. Nukleotid RNA sa skladá z jednej z dusíkatých báz: adenín (A), guanín (G), cytozín (C), uracil (U), uhľohydrát - ribóza a zvyšok kyseliny fosforečnej.

Ribozomálna RNA (rRNA) v spojení s proteínom je súčasťou ribozómov. rRNA tvorí 80% všetkej RNA v bunke. Syntéza bielkovín prebieha na ribozómoch.

Messenger RNA (mRNA) tvorí od 1 do 10% všetkej RNA v bunke. Svojou štruktúrou je mRNA komplementárna s časťou molekuly DNA, ktorá nesie informácie o syntéze určitého proteínu. Dĺžka mRNA závisí od dĺžky segmentu DNA, z ktorého sa informácie načítali. mRNA prenáša informácie o syntéze proteínov z jadra do cytoplazmy do ribozómu.

Transportná RNA (tRNA) tvorí asi 10% všetkej RNA. Má krátky nukleotidový reťazec v tvare trojlístka a nachádza sa v cytoplazme. Na jednom konci trojlístka je nukleotidový triplet (antikodón), ktorý kóduje špecifickú aminokyselinu. Na druhom konci je triplet nukleotidov, ku ktorým je pripojená aminokyselina. Každá aminokyselina má svoju vlastnú tRNA. tRNA transportuje aminokyseliny do miesta syntézy proteínov, t.j. na ribozómy (obr. 35).

RNA sa nachádza v jadre, cytoplazme, ribozómoch, mitochondriách a plastidoch.

ATP - kyselina adenazín trifosforečná. Kyselina adenazín trifosforečná (ATP) pozostáva z dusíkatej bázy - adenín, cukor - ribóza,a tri zvyšky kyseliny fosforečnej(obr. 36). Molekula ATP akumuluje veľké množstvo energie potrebnej pre biochemické procesy v bunke. Syntéza ATP sa vyskytuje v mitochondriách. Molekula ATP je veľmi nestabilná

je silná a schopná štiepiť jednu alebo dve fosfátové molekuly za uvoľnenia veľkého množstva energie. Väzby v molekule ATP sa nazývajú makroergných.

ATP → ADP + F + 40 kJ ADP → AMP + F + 40 kJ

Obrázok: 35.Štruktúra tRNA.

A, B, C a D - miesta komplementárneho spojenia v jednom vlákne RNA; D - miesto (aktívne centrum) zlúčeniny s aminokyselinou; E - miesto komplementárneho spojenia s molekulou.

Obrázok: 36.Štruktúra ATP a jej transformácia na ADP.

Otázky pre sebaovládanie

1. Aké látky v bunke sú klasifikované ako anorganické?

2. Aké látky v bunke sú klasifikované ako organické?

3. Čo je to monomér uhľohydrátov?

4. Aká je štruktúra sacharidov?

5. Aké funkcie vykonávajú sacharidy?

6. Čo je to tukový monomér?

7. Aká je štruktúra tukov?

8. Aké funkcie vykonávajú tuky?

9. Čo je to bielkovinový monomér? 10. Akú štruktúru majú proteíny? 11. Aké štruktúry majú proteíny?

12. Čo sa stane, keď je molekula proteínu denaturovaná?

13. Aké sú funkcie bielkovín?

14. Aké nukleové kyseliny sú známe?

15. Čo je monomér nukleovej kyseliny?

16. Čo je obsiahnuté v DNA nukleotide?

17. Aká je štruktúra nukleotidu RNA?

18. Aká je štruktúra molekuly DNA?

19. Aké sú funkcie molekuly DNA?

20. Aká je štruktúra rRNA?

21. Aká je štruktúra mRNA?

22. Aká je štruktúra tRNA?

23. Aké sú funkcie ribonukleových kyselín?

24. Aká je štruktúra ATP?

25. Aké funkcie vykonáva ATP v bunke?

Kľúčové slová k téme "Chemické zloženie buniek"

albumín dusíkatá zásada

aminokyselinová skupina aminokyselín

amfotérne zlúčeniny

antikodon

baktérie

proteíny

biologická aktivita biologický katalyzátor

biochemické reakcie

choroba

látky

druhová špecifickosť

vitamíny

voda

vodíkové väzby sekundárna štruktúra produkcia protilátok vysokoteplotná galaktóza hexóza hemoglobín heparín

hydrofóbne zlúčeniny

glykogén

glykozidy

glykoproteíny

glycerol

globule

globulíny

glukóza

hormóny

guanín

dvojitá špirála deoxyribóza denaturačná disacharid

disociovaný stav

DNA

jednotka informácií živý organizmus zvieracia vitálna aktivita mastné kyseliny tukové tkanivo tukové látky tuky

nadmerný prísun živín

individuálna špecifickosť

zdroj energie

kvapky

karboxylová skupina

kvalitná kyselina

kodón bunkovej steny

kolísanie teploty

množstvo

komplementarita

konečné výrobky

ostatky

škrob

laktóza

liečba

lipoproteíny

macronutrients

makroergické spojenia

sladový cukor

závažia

bunková membrána

stopové prvky

minerálne soli

myosin

mitochondrie

molekula

mliečny cukor

monoméru

monosacharid

mukopolysacharidy

mukoproteínov

dedičný nedostatok informácií

anorganické látky nervové tkanivo nukleové kyseliny nukleoproteíny nukleotidový metabolizmus metabolické procesy organické látky pentózy

peptidové väzby primárna štruktúra prenos kyslíka ovocie

podkožia

polymér polysacharid

polopriepustná membrána

objednať

strata

prienik vody

percento

radikálnej

zničenie

úpadok

solventný

rastlina

rozdeliť

kondenzačná reakcia

renaturace

ribóza

ribonukleázy

ribozómu

RNA

cukor

zrážanie krvi

slobodný štát

viazaný stav

semeno

srdce

syntézy bielkovín

vrstva

slina

kontraktilné proteíny

štruktúra

substrát

tepelná vodivosť

tetrolizuje tymín

tkanivová špecifickosť

terciárna štruktúra

trojlístok

trioses

trojica

sacharidy z trstinového cukru

ultramicroelements

uracil

sprisahania

enzýmy

fibrinogénu

vzorec

funkcia fotosyntézy kyseliny fosforečnej fruktóza

chemické prvky

chloroplasty

chromozóm

celulóza

reťaz

cytozín

cytoplazma

štruktúra kvartérnej gule

štítna

prvky

jadro

Bunka: chemické zloženie, štruktúra, funkcie organel.

Chemické zloženie bunky. Makro a mikroelementy. Vzťah medzi štruktúrou a funkciami anorganických a organických látok (bielkoviny, nukleové kyseliny, sacharidy, lipidy, ATP), ktoré tvoria bunku. Úloha chemických látok v bunke a ľudskom tele.

Organizmy sa skladajú z buniek. Bunky rôznych organizmov majú podobné chemické zloženie. Tabuľka 1 ukazuje hlavné chemické prvky nachádzajúce sa v bunkách živých organizmov.

Tabuľka 1. Obsah chemických prvkov v bunke

Prvá skupina zahrnuje kyslík, uhlík, vodík a dusík. Predstavujú takmer 98% celkového zloženia buniek.

Do druhej skupiny patria draslík, sodík, vápnik, síra, fosfor, horčík, železo, chlór. Ich obsah v bunke je desatiny a stotiny percenta. Prvky týchto dvoch skupín patria do macronutrients (z gréčtiny. makro - veľký).

Zvyšok prvkov, ktoré sú v bunke zastúpené stotinami a tisícinami percenta, sú zahrnuté v tretej skupine. to stopové prvky (z gréčtiny. micro - malý).

V bunke sa nenašli žiadne prvky obsiahnuté iba v živej prírode. Všetky uvedené chemické prvky sú tiež súčasťou neživej prírody. To naznačuje jednotu živej a neživej prírody.

Nedostatok akéhokoľvek prvku môže viesť k chorobe a dokonca k smrti tela, pretože každý prvok zohráva osobitnú úlohu. Makronutrienty prvej skupiny tvoria základ biopolymérov - bielkoviny, sacharidy, nukleové kyseliny, ako aj lipidy, bez ktorých nie je možný život. Síra je súčasťou niektorých bielkovín, fosfor je súčasťou nukleových kyselín, železo je súčasťou hemoglobínu a horčík je súčasťou chlorofylu. Vápnik hrá dôležitú úlohu v metabolizme.

Niektoré z chemických prvkov obsiahnutých v bunke sú súčasťou anorganických látok - minerálnych solí a vody.

Minerálne soli sú v bunke spravidla vo forme katiónov (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) a aniónov (HPO 2- / 4, H 2 PO - / 4, CI -, HCO 3), ktorých pomer je určuje kyslosť prostredia, ktorá je dôležitá pre životne dôležitú činnosť buniek.

(V mnohých bunkách je médium slabo alkalické a jeho pH sa takmer nemení, pretože sa v ňom neustále udržuje určitý pomer katiónov a aniónov.)

Z anorganických látok v živej prírode hrá obrovskú úlohu voda.

Bez vody sa život nedá. Tvorí významnú masu väčšiny buniek. Veľa vody je obsiahnutých v bunkách ľudského mozgu a embryí: viac ako 80% vody; v bunkách tukového tkaniva - iba 40% V starobe klesá obsah vody v bunkách. Osoba, ktorá stratila 20% vody, zomiera.

Jedinečné vlastnosti vody určujú jej úlohu v tele. Podieľa sa na regulácii tepla, čo je dané vysokou tepelnou kapacitou vody - spotrebou veľkého množstva energie počas kúrenia. Čo určuje vysokú tepelnú kapacitu vody?

V molekule vody je atóm kyslíka kovalentne naviazaný na dva atómy vodíka. Molekula vody je polárna, pretože atóm kyslíka má čiastočne záporný náboj a každý z dvoch atómov vodíka má

Čiastočne kladný náboj. Medzi atómom kyslíka jednej molekuly vody a atómom vodíka inej molekuly sa vytvorí vodíková väzba. Vodíkové väzby spájajú veľké množstvo molekúl vody. Pri zahrievaní vody sa značná časť energie vynakladá na prerušenie vodíkových väzieb, čo určuje jej vysokú tepelnú kapacitu.

Voda - dobré rozpúšťadlo... Vďaka svojej polarite interagujú jeho molekuly s pozitívne a negatívne nabitými iónmi, čím uľahčujú rozpúšťanie látky. Vo vzťahu k vode sa všetky bunkové látky delia na hydrofilné a hydrofóbne.

hydrofilné (z gréčtiny. hydro - voda a phileo - Milujem) sa nazývajú látky, ktoré sa rozpúšťajú vo vode. Patria sem iónové zlúčeniny (napr. Soli) a niektoré neiónové zlúčeniny (napr. Cukry).

hydrofóbna (z gréčtiny. hydro - voda a phobos - strach) sú látky, ktoré sú nerozpustné vo vode. Patria sem napríklad lipidy.

Voda hrá dôležitú úlohu pri chemických reakciách v bunke vo vodných roztokoch. Rozpúšťa metabolické produkty, ktoré sú pre telo zbytočné, a tým uľahčuje ich odstránenie z tela. Vysoký obsah vody v bunke mu to dáva pružnosť... Voda uľahčuje pohyb rôznych látok v bunke alebo z bunky.

Telá živej a neživej povahy pozostávajú z rovnakých chemických prvkov. Živé organizmy obsahujú anorganické látky - vodu a minerálne soli. Početné životne dôležité funkcie vody v bunke sú dôsledkom charakteristík jej molekúl: ich polarita, schopnosť tvoriť vodíkové väzby.

ANORGANICKÉ KOMPONENTY BUNIEK

Ďalší typ klasifikácie prvkov v bunke:

Makronutrienty zahŕňajú kyslík, uhlík, vodík, fosfor, draslík, síru, chlór, vápnik, horčík, sodík a železo.
Medzi stopové prvky patrí mangán, meď, zinok, jód, fluór.
Ultramikroelementy zahŕňajú striebro, zlato, bróm, selén.

KOMPONENTY ORGANICKÝCH BUNIEK

Štruktúra proteínov

Enzýmy.

Najdôležitejšia funkcia proteínov je katalytická. Molekuly proteínov, ktoré zvyšujú rýchlosť chemických reakcií v bunke o niekoľko rádov, sa nazývajú enzýmy... Bez účasti enzýmov nedochádza v tele k jedinému biochemickému procesu.

Doteraz bolo objavených viac ako 2000 enzýmov. Ich účinnosť je mnohokrát vyššia ako účinnosť anorganických katalyzátorov používaných vo výrobe. Takže 1 mg železa v enzýme katalázy nahrádza 10 ton anorganického železa. Kataláza zvyšuje 11-násobne rýchlosť rozkladu peroxidu vodíka (H202). Enzým, ktorý katalyzuje reakciu tvorby kyseliny uhličitej (C02 + H20 \u003d H2C03), akceleruje reakciu 10 krát.

Dôležitou vlastnosťou enzýmov je špecifickosť ich pôsobenia, pričom každý enzým katalyzuje iba jednu alebo malú skupinu podobných reakcií.

Nazýva sa látka, ktorú enzým ovplyvňuje substrát... Štruktúra molekuly enzýmu a substrátu sa musia presne zhodovať. To vysvetľuje špecifickosť pôsobenia enzýmu. Ak sa substrát skombinuje s enzýmom, zmení sa priestorová štruktúra enzýmu.

Sekvencia interakcie medzi enzýmom a substrátom môže byť znázornená schematicky:

Substrát + enzým - komplex enzým-substrát - enzým + produkt.

Diagram ukazuje, že substrát sa kombinuje s enzýmom za vzniku komplexu enzým-substrát. V tomto prípade sa substrát zmení na novú látku - produkt. V záverečnej fáze sa enzým zbaví produktu a znovu vstúpi do interakcie s ďalšou molekulou substrátu.

Enzýmy fungujú iba pri určitej teplote, koncentrácii látok, kyslosti prostredia. Meniace sa podmienky vedú k zmene terciárnej a kvartérnej štruktúry proteínovej molekuly a následne k potlačeniu enzýmovej aktivity. Ako sa to deje? Nazýva sa iba určitá časť molekuly enzýmu aktívne centrum... Aktívne miesto obsahuje 3 až 12 aminokyselinových zvyškov a je tvorené v dôsledku ohybu polypeptidového reťazca.

Pod vplyvom rôznych faktorov sa mení štruktúra molekuly enzýmu. V tomto prípade je narušená priestorová konfigurácia aktívneho centra a enzým stráca svoju aktivitu.

Enzýmy sú bielkoviny, ktoré pôsobia ako biologické katalyzátory. Vďaka enzýmom sa rýchlosť chemických reakcií v bunkách zvyšuje o niekoľko rádov. Dôležitou vlastnosťou enzýmov je špecifickosť účinku za určitých podmienok.

Nukleové kyseliny.

Nukleové kyseliny boli objavené v druhej polovici 19. storočia. Švajčiarsky biochemik F. Mischer, ktorý izoloval látku s vysokým obsahom dusíka a fosforu z jadier buniek a nazval ju "jadro" (z lat. jadro - jadro).

Nukleové kyseliny uchovávajú dedičné informácie o štruktúre a fungovaní každej bunky a všetkých živých vecí na Zemi. Existujú dva typy nukleových kyselín - DNA (kyselina deoxyribonukleová) a RNA (kyselina ribonukleová). Nukleové kyseliny, ako proteíny, sú druhovo špecifické, to znamená, že každý druh má svoj vlastný typ DNA. Ak chcete zistiť dôvody druhovej špecifickosti, zvážte štruktúru nukleových kyselín.

Molekuly nukleovej kyseliny sú veľmi dlhé reťazce pozostávajúce zo stoviek alebo dokonca miliónov nukleotidov. Akákoľvek nukleová kyselina obsahuje iba štyri typy nukleotidov. Funkcie molekúl nukleových kyselín závisia od ich štruktúry, ich podstatných nukleotidov, ich počtu v reťazci a sekvencie zlúčeniny v molekule.

Každý nukleotid pozostáva z troch zložiek: dusíkatá báza, uhľohydrát a kyselina fosforečná. Každý nukleotid DNA obsahuje jeden zo štyroch typov dusíkatých báz (adenín - A, tymín - T, guanín - G alebo cytozín - C), ako aj deoxyribózový uhľohydrát a zvyšok kyseliny fosforečnej.

Nukleotidy DNA sa teda líšia iba typom dusíkatej bázy.

Molekula DNA pozostáva z obrovskej sady nukleotidov spojených v reťazci v špecifickej sekvencii. Každý druh molekuly DNA má svoj vlastný počet a sekvenciu nukleotidov.

Molekuly DNA sú veľmi dlhé. Napríklad zapisovanie sekvencie nukleotidov do molekúl DNA z jednej ľudskej bunky (46 chromozómov) písmenami by si vyžadovalo knihu s približne 820 000 stranami. Striedanie štyroch typov nukleotidov môže tvoriť nekonečné množstvo variantov molekúl DNA. Tieto štruktúrne vlastnosti molekúl DNA im umožňujú ukladať obrovské množstvo informácií o všetkých vlastnostiach organizmov.

V roku 1953 vytvorili americký biológ J. Watson a anglický fyzik F. Crick model štruktúry molekuly DNA. Vedci zistili, že každá molekula DNA sa skladá z dvoch reťazcov, ktoré sú navzájom spojené a špirálovito skrútené. Vyzerá to ako dvojitá špirála. V každom vlákne sa postupne striedajú štyri typy nukleotidov.

Nukleotidové zloženie DNA sa líši v rôznych typoch baktérií, húb, rastlín, zvierat. Ale s vekom sa nemení, záleží len na zmenách prostredia. Nukleotidy sú spárované, to znamená, že počet adenínových nukleotidov v akejkoľvek molekule DNA sa rovná počtu tymidínových nukleotidov (AT) a počet cytozínových nukleotidov sa rovná počtu guanínových nukleotidov (C-G). Je to spôsobené skutočnosťou, že spojenie dvoch reťazcov navzájom v molekule DNA sa riadi určitým pravidlom, konkrétne: adenín jedného reťazca je vždy spojený dvoma vodíkovými väzbami iba s tymínom druhého reťazca a guanín je vždy spojený tromi vodíkovými väzbami s cytozínom, to znamená nukleotidovými reťazcami jednej molekuly DNA je komplementárna, navzájom sa komplementárna.

Molekuly nukleových kyselín - DNA a RNA sú tvorené nukleotidmi. Zloženie nukleotidov DNA obsahuje dusíkatú bázu (A, T, G, C), uhľohydrát deoxyribózy a zvyšok molekuly kyseliny fosforečnej. Molekula DNA je dvojitá špirála pozostávajúca z dvoch reťazcov spojených vodíkovými väzbami podľa princípu komplementarity. Funkciou DNA je uchovávanie dedičných informácií.

V bunkách všetkých organizmov sú molekuly ATP - adenozíntrifosforečnej kyseliny. ATP je univerzálna bunková látka, ktorej molekula má väzby bohaté na energiu. Molekula ATP je jeden zvláštny nukleotid, ktorý sa rovnako ako ostatné nukleotidy skladá z troch zložiek: dusíkatej bázy - adenínu, sacharidu - ribózy, ale namiesto jednej obsahuje tri zvyšky molekúl kyseliny fosforečnej (obr. 12). Spojenia označené na obrázku ikonou sú bohaté na energiu a nazývajú sa makroergných... Každá molekula ATP obsahuje dve vysoko energetické väzby.

Ak dôjde k prerušeniu vysokoenergetickej väzby a k odštiepeniu jednej molekuly kyseliny fosforečnej pomocou enzýmov, uvoľní sa 40 kJ / mol energie, zatiaľ čo ATP sa prevedie na ADP - kyselinu adenozíndifosforečnú. Keď sa odštiepi jedna ďalšia molekula kyseliny fosforečnej, uvoľní sa ďalšia 40 kJ / mol; Vzniká AMP - kyselina adenozínmonofosforečná. Tieto reakcie sú reverzibilné, to znamená, že AMP je možné previesť na ADP, ADP - na ATP.

Molekuly ATP sa nielen štiepia, ale aj syntetizujú, preto je ich obsah v bunke relatívne konštantný. Hodnota ATP v živote bunky je obrovská. Tieto molekuly hrajú vedúcu úlohu v energetickom metabolizme potrebnom na zabezpečenie životnej činnosti bunky a tela ako celku.

Molekula RNA je spravidla jednoreťazcová, pozostávajúca zo štyroch typov nukleotidov - A, Y, G, C. Existujú tri hlavné typy RNA: mRNA, rRNA, tRNA. Obsah molekúl RNA v bunke nie je konštantný, podieľa sa na biosyntéze proteínov. ATP je univerzálna energetická látka bunky, ktorá obsahuje energeticky bohaté spojenia. ATP hrá ústrednú úlohu v energetickom metabolizme v bunke. RNA a ATP sa nachádzajú v jadre aj v cytoplazme bunky.

Lekcia číslo 2.

Téma lekcie : Anorganické látky z bunky.

Účel lekcie: prehĺbiť vedomosti o anorganických látkach bunky.

Ciele lekcie:

vzdelávacie: Zvážte štrukturálne vlastnosti molekúl vody v súvislosti s jej najdôležitejšou úlohou v živote bunky, odhalte úlohu vody a minerálnych solí v živote živých organizmov;

rozvíjanie: Pokračovať vo vývoji logického myslenia študentov, pokračovať vo formovaní zručností pre prácu s rôznymi zdrojmi informácií;

vzdelávacie: Pokračovať vo formovaní vedeckého svetonázoru, vzdelávania biologicky gramotného človeka; formovanie a rozvoj morálnych a ideologických základov jednotlivca; pokračovať vo formovaní environmentálneho povedomia, výchove k láske k prírode;

vybavenie: multimediálna príloha k učebnici, projektoru, počítaču, kartám s priradeniami,schéma "Prvky. Bunkové látky". Skúmavky, kadička, ľad, liehová lampa, kuchynská soľ, etylalkohol, sacharóza, rastlinný olej.

Základné pojmy: dipól, hydrofilnosť, hydrofóbnosť, katióny, anióny.

Typ lekcie : kombinované

Vyučovacie metódy: reprodukčný, čiastočne prieskumný, experimentálny.

Študenti by mali:

know hlavné chemické prvky a zlúčeniny, ktoré tvoria bunku;

Byť schopný vysvetliť dôležitosť anorganických látok v životných procesoch.

Štruktúra hodiny

1.Organizačný okamih

Zdravím, príprava na prácu.

Na začiatku a na konci hodiny sa uskutoční psychologické rozcvičenie. Jeho účelom je určiť emocionálny stav študentov. Každý študent dostane dosku so šiestimi tvárami - mierku na určenie emočného stavu (obr. 1). Každý študent umiestni na tvár začiarknutie, ktorého výraz odráža jeho náladu.

2. Testovanie vedomostí študentov

Test „Chemické zloženie bunky“ (dodatok)

3. Stanovenie cieľov a motivácia

"Voda! Nemáte chuť, farbu ani vôňu, nedajú sa popísať. Človek si vás užíva, nechápe, čo ste v skutočnosti. To neznamená, že ste pre život nevyhnutní, ste život sám. Vy všade a všade dávate pocit blaženosti, ktorému žiadny z našich zmyslov nerozumie. Dáte nám späť silu. Vaše milosrdenstvo oživí sušené pramene nášho srdca. Ste najväčšie bohatstvo na svete. Ste bohatstvom, ktoré sa dá ľahko vystrašiť, ale dávate nám také jednoduché a vzácne šťastie “, - napísal tento nadšený hymnus na vodu francúzsky spisovateľ a pilot Antoine de Saint-Exupery, ktorý musel v horúcej púšti zažiť muky smädu.

Týmito úžasnými slovami začíname lekciu, ktorej cieľom je rozšíriť pochopenie vody - látky, ktorá vytvorila našu planétu.

1. aktualizácie

Aký význam má voda v ľudskom živote?

(Odpovede študentov na dôležitosť vody v ľudskom živote

1. Prezentácia nového materiálu.

Voda je najbežnejšou anorganickou látkou v živých organizmoch, jej povinnou zložkou, biotopom mnohých organizmov, hlavným rozpúšťadlom bunky.

Čiary básne M. Dudnika:

Hovorí sa, že osemdesiat percent vody je človek,

Z vody dodám jeho pôvodné rieky,

Z vody dodám dážď, ktorý ho opil,

Z vody dodám, zo starej vody prameňov,

Z ktorých pili dedovia a pradedovia.

Príklady obsahu vody v rôznych bunkách tela:

V mladom ľudskom alebo zvieracom tele - 80% bunkovej hmoty;

V bunkách starého organizmu - 60%

V mozgu - 85%;

V bunkách zubnej skloviny - 10-15%.

Keď človek stratí 20% vody, zomrie.

Zoberme si štruktúru molekuly vody:

H2O - molekulový vzorec,

Н - О - Н - štruktúrny vzorec,

Molekula vody má uhlovú štruktúru: je to rovnoramenný trojuholník s vrcholovým uhlom 104,5 °.

Molekulová hmotnosť vody v plynnom stave je 18 g / mol. Molekulová hmotnosť kvapalnej vody je však vyššia. To naznačuje, že v kvapalnej vode existuje spojenie molekúl spôsobené vodíkovými väzbami.

Aká je úloha vody v bunke?

V dôsledku vysokej polarity molekúl je voda pre ostatné polárne zlúčeniny bezkonkurenčným rozpúšťadlom. Vo vode sa rozpustí viac látok ako v akejkoľvek inej tekutine. Preto vo vodnom prostredí bunky dochádza k mnohým chemickým reakciám. Voda rozpúšťa metabolické produkty a odstraňuje ich z bunky a tela ako celku.

Voda má vysokú tepelnú kapacitu, t.j. schopnosť absorbovať teplo. Pri minimálnej zmene vlastnej teploty sa uvoľňuje alebo absorbuje významné množstvo tepla. Vďaka tomu chráni bunku pred náhlymi zmenami teploty. Pretože odparovanie vody spotrebováva veľa tepla, môžu sa organizmy chrániť pred prehriatím (napríklad počas potenia) odparovaním vody.

Voda má vysokú tepelnú vodivosť. Táto vlastnosť umožňuje rovnomerne distribuovať teplo medzi telesnými tkanivami.

Voda je jednou z hlavných prírodných látok, bez ktorých nie je možný rozvoj organického sveta rastlín, živočíchov a ľudí. Tam, kde to je, je život.

Preukázanie experimentov. Zostavenie stola so študentmi.

a) Vo vode rozpustite tieto látky: jedlá soľ, etylalkohol, sacharóza, rastlinný olej.

Prečo sa niektoré látky rozpúšťajú vo vode, zatiaľ čo iné nie?

Je uvedený koncept hydrofilných a hydrofóbnych látok.

Hydrofilné látky sú látky ľahko rozpustné vo vode.

Hydrofóbne látky - látky ťažko rozpustné vo vode.

B) Ponorte kúsok ľadu do pohára vody.

Čo môžete povedať o hustote vody a ľadu?

Pomocou učebnice v skupinách je potrebné vyplniť tabuľku „Minerálne soli“. Na konci práce je rozprava o údajoch zadaných v tabuľke.

Tlmenie - schopnosť bunky udržiavať relatívnu stálosť slabo alkalického prostredia.

1. Konsolidácia študovaného materiálu.

Riešenie biologických problémov v skupinách.

Cieľ 1.

Pri niektorých ochoreniach sa do krvi vstrekuje 0,85% roztok chloridu sodného nazývaný soľný roztok. Vypočítajte: a) koľko gramov vody a soli musíte vziať, aby ste dostali 5 kg soľného roztoku; b) koľko gramov soli sa zavádza do tela, keď sa podáva 400 g fyziologického roztoku.

Cieľ 2.

V lekárskej praxi sa na umývanie rán a kloktanie používa 0,5% roztok manganistanu draselného. Aký objem nasýteného roztoku (obsahujúceho 6,4 g tejto soli v 100 g vody) a čistej vody sa musí odobrať na prípravu 1 litra 0,5% roztoku (ρ \u003d 1 g / cm3 ).

Úloha.

Napíšte nám tému sinkwine: voda

1. Domáce úlohy: s. 2.3

V literárnych prácach nájdeme príklady opisujúce vlastnosti a vlastnosti vody, jej biologický význam.

Schéma "Prvky. Bunkové látky"

Podporné poznámky k lekcii

Živá bunka obsahuje rovnaké chemické prvky, ktoré sú súčasťou neživej prírody. Zo 104 prvkov periodického systému D.I. Mendeleeva sa ich v bunkách našlo 60.

Sú rozdelené do troch skupín:

1. hlavnými prvkami sú kyslík, uhlík, vodík a dusík (98% bunkového zloženia);
2. prvky, ktoré tvoria desatiny a stotiny percenta - draslík, fosfor, síra, horčík, železo, chlór, vápnik, sodík (spolu 1,9%);
3. všetky ostatné prvky prítomné v ešte menšom množstve sú stopové prvky.

Molekulárne zloženie bunky je zložité a heterogénne. Samostatné zlúčeniny - voda a minerálne soli - sa nachádzajú aj v neživej prírode; iné - organické zlúčeniny: uhľohydráty, tuky, bielkoviny, nukleové kyseliny atď. - sú charakteristické iba pre živé organizmy.

ANORGANICKÉ LÁTKY

Voda tvorí asi 80% bunkovej hmoty; v mladých rýchlo rastúcich bunkách - až 95%, v starých - 60%.

Úloha vody v bunke je veľká.

Je hlavným médiom a rozpúšťadlom, podieľa sa na väčšine chemických reakcií, pohybe látok, termoregulácii, tvorbe bunkových štruktúr, určuje objem a pružnosť bunky. Väčšina látok vstupuje do tela a vylučuje sa z nich vo vodnom roztoku. Biologická úloha vody je určená špecifickosťou jej štruktúry: polaritou jej molekúl a schopnosťou vytvárať vodíkové väzby, vďaka čomu vznikajú komplexy niekoľkých molekúl vody. Ak je energia príťažlivosti medzi molekulami vody menšia ako medzi vodou a molekulami látky, rozpúšťa sa vo vode. Takéto látky sa nazývajú hydrofilné (z gréckeho „hydro“ - voda, „fylee“ - milujem). Jedná sa o veľa minerálnych solí, bielkovín, uhľohydrátov atď. Ak je energia príťažlivosti medzi molekulami vody väčšia ako energia príťažlivosti medzi molekulami vody a látkou, tieto látky sú nerozpustné (alebo mierne rozpustné), nazývajú sa hydrofóbne (od gréckych „fobos“ - strach) - tuky, lipidy atď.

Minerálne soli vo vodných roztokoch bunky sa disociujú na katióny a anióny a poskytujú stabilné množstvo potrebných chemických prvkov a osmotický tlak. Z katiónov sú najdôležitejšie K +, Na +, Ca2 +, Mg +. Koncentrácia jednotlivých katiónov v bunke a v extracelulárnom prostredí nie je rovnaká. V živej bunke je koncentrácia K vysoká, Na + nízka a naopak v krvnej plazme je vysoká koncentrácia Na + a nízka K +. Je to spôsobené selektívnou permeabilitou membrány. Rozdiel v koncentrácii iónov v bunke a prostredí zabezpečuje tok vody z prostredia do bunky a absorpciu vody koreňmi rastlín. Nedostatok určitých prvkov - Fe, P, Mg, Co, Zn - blokuje tvorbu nukleových kyselín, hemoglobínu, bielkovín a ďalších životne dôležitých látok a vedie k závažným chorobám. Anióny určujú stálosť prostredia pH-buniek (neutrálne a mierne zásadité). Z aniónov sú najdôležitejšie НРО 4 2-, Н 2 РО 4 -, Cl -, HCO 3 -

ORGANICKÉ LÁTKY

Organické látky v komplexnej forme tvoria asi 20 až 30% bunkového zloženia.

sacharidy - organické zlúčeniny pozostávajúce z uhlíka, vodíka a kyslíka. Delia sa na jednoduché - monosacharidy (z gréckeho „monos“ - jeden) a komplexné - polysacharidy (z gréckeho „poly“ - veľa).

monosacharidy (ich všeobecný vzorec je С n Н 2n О n) - bezfarebné látky s príjemnou sladkou chuťou, ľahko rozpustné vo vode. Líšia sa počtom atómov uhlíka. Z monosacharidov najbežnejšie hexózy (s 6 atómami uhlíka): glukóza, fruktóza (v ovocí, mede, krvi) a galaktóza (v mlieku). Z pentóz (s 5 atómami uhlíka) sú najbežnejšie ribóza a deoxyribóza, ktoré sú súčasťou nukleových kyselín a ATP.

polysacharidy označujú polyméry - zlúčeniny, v ktorých sa rovnaký monomér opakuje mnohokrát. Monoméry polysacharidov sú monosacharidy. Polysacharidy sú rozpustné vo vode a mnohé majú sladkú chuť. Z nich sú najjednoduchšie disacharidy pozostávajúce z dvoch monosacharidov. Napríklad sacharóza je zložená z glukózy a fruktózy; mliečny cukor - z glukózy a galaktózy. So zvyšujúcim sa počtom monomérov klesá rozpustnosť polysacharidov. Z polysacharidov s vysokou molekulovou hmotnosťou je glykogén najbežnejší u zvierat a škrob a celulóza (celulóza) v rastlinách. Druhá z nich pozostáva zo 150 - 200 molekúl glukózy.

sacharidy - hlavný zdroj energie pre všetky formy bunkovej aktivity (pohyb, biosyntéza, sekrécia atď.). Rozkladajúc sa na najjednoduchšie výrobky CO 2 a H20, 1 g uhľohydrátov uvoľňuje 17,6 kJ energie. Sacharidy plnia v rastlinách stavebnú funkciu (ich membrány sa skladajú z celulózy) a úlohu rezervných látok (v rastlinách - škrob, u zvierat - glykogén).

lipidy sú vo vode nerozpustné mastné látky a tuky pozostávajúce z glycerolu a mastných kyselín s vysokou molekulovou hmotnosťou. Živočíšne tuky sa nachádzajú v mlieku, mäse a podkožnom tkanive. Pri izbovej teplote sú to tuhé látky. V rastlinách sa tuky nachádzajú v semenách, plodoch a iných orgánoch. Sú to kvapaliny pri izbovej teplote. Látky podobné tukom majú podobnú chemickú štruktúru ako tuky. Existuje veľa z nich v žĺtku vajec, mozgových buniek a iných tkanív.

Úloha lipidov je určená ich štrukturálnou funkciou. Bunkové membrány sa skladajú z nich, ktoré z dôvodu svojej hydrofóbnosti bránia zmiešaniu obsahu buniek s prostredím. Lipidy majú energetickú funkciu. Pri rozklade na CO 2 a H 2 O 1 g tuku uvoľní 38,9 kJ energie. Vedú zle teplo, akumulujú sa v podkoží (a iných orgánoch a tkanivách), vykonávajú ochrannú funkciu a úlohu rezervných látok.

proteín - najšpecifickejšie a najdôležitejšie pre telo. Sú klasifikované ako nevsádzkové polyméry. Na rozdiel od iných polymérov sú ich molekuly zložené z podobných, ale neidentických monomérov - 20 rôznych aminokyselín.

Každá aminokyselina má svoj vlastný názov, špeciálnu štruktúru a vlastnosti. Ich všeobecný vzorec môže byť znázornený nasledujúcim spôsobom

Aminokyselinová molekula pozostáva zo špecifickej časti (zvyšok R) a časti, ktorá je rovnaká pre všetky aminokyseliny, vrátane aminoskupiny (-NH2) so zásaditými vlastnosťami, a karboxylovej skupiny (COOH) s kyselinovými vlastnosťami. Prítomnosť kyslých a zásaditých skupín v jednej molekule určuje ich vysokú reaktivitu. Prostredníctvom týchto skupín sa aminokyseliny kombinujú počas tvorby polyméru - proteínu. V tomto prípade sa molekula vody uvoľní z aminoskupiny jednej aminokyseliny a karboxylovej skupiny druhej a uvoľnené elektróny sa spoja a vytvoria peptidovú väzbu. Preto sa proteíny nazývajú polypeptidy.

Proteínová molekula je reťazec niekoľkých desiatok alebo stoviek aminokyselín.

Proteínové molekuly sú obrovské, a preto sa nazývajú makromolekuly. Bielkoviny, ako sú aminokyseliny, sú vysoko reaktívne a môžu reagovať s kyselinami a zásadami. Líšia sa zložením, počtom a postupnosťou aminokyselín (počet takýchto kombinácií 20 aminokyselín je takmer nekonečný). Toto vysvetľuje rozmanitosť proteínov.

V štruktúre proteínových molekúl existujú štyri úrovne organizácie (59)

• Primárna štruktúra - polypeptidový reťazec aminokyselín spojený v špecifickej sekvencii kovalentnými (silnými) peptidovými väzbami.
• Sekundárna štruktúra - polypeptidový reťazec stočený do pevnej špirály. V ňom vznikajú vodíkové väzby s nízkou pevnosťou medzi peptidovými väzbami susedných závitov (a iných atómov). Spoločne poskytujú pomerne silnú štruktúru.
• Terciárna štruktúra predstavuje bizarné, ale pre každú konfiguráciu špecifickú pre proteíny - globule. Je držaná pohromade hydrofóbnymi väzbami alebo kohéznymi silami medzi nepolárnymi radikálmi, ktoré sa nachádzajú v mnohých aminokyselinách. Vzhľadom na ich hojnosť poskytujú dostatočnú stabilitu proteínovej makromolekuly a jej pohyblivosť. Terciárna štruktúra proteínov je tiež udržiavaná vďaka kovalentným väzbám S - S (es - es), ktoré vznikajú medzi zvyškami aminokyselín obsahujúcich síru, cysteínu, ktoré sa nachádzajú vo vzájomnej vzdialenosti.
• Kvartérna štruktúra nie je typické pre všetky proteíny. Vyskytuje sa, keď sa kombinuje niekoľko proteínových makromolekúl za vzniku komplexov. Napríklad ľudský krvný hemoglobín je komplexom štyroch makromolekúl tohto proteínu.

Táto komplexnosť štruktúry proteínových molekúl je spojená s celým radom funkcií, ktoré sú pre tieto biopolyméry vlastné. Štruktúra proteínových molekúl však závisí od vlastností prostredia.

Porušenie prirodzenej štruktúry proteínu sa nazýva denaturácia... Môže to byť spôsobené teplom, chemikáliami, sálavou energiou a ďalšími faktormi. Pri slabom pôsobení sa iba kvartérna štruktúra rozpadne, silnejšia je terciárna štruktúra a potom sekundárna a proteín zostáva vo forme primárnej štruktúry - polypeptidového reťazca. Tento proces je čiastočne reverzibilný a denaturovaný proteín je schopný obnoviť svoju štruktúru.

Úloha proteínu v bunkovom živote je obrovská.

proteín je stavebný materiál tela. Podieľajú sa na stavbe škrupiny, organel a membrán bunky a jednotlivých tkanív (vlasy, cievy atď.). Mnohé proteíny hrajú v bunke úlohu katalyzátorov - enzýmov, ktoré urýchľujú bunkové reakcie, desiatky až stovky miliónov krát. Je známych asi tisíc enzýmov. Okrem bielkovín zahŕňajú kovy Mg, Fe, Mn, vitamíny atď.

Každá reakcia je katalyzovaná svojím vlastným špecifickým enzýmom. V tomto prípade nepôsobí celý enzým, ale určité miesto - aktívne centrum. Zapadá do substrátu ako kľúč k zámku. Enzýmy fungujú pri určitej teplote a pH prostredia. Špeciálne kontraktilné bielkoviny poskytujú motorické funkcie buniek (pohyb bičíkovcov, cilátov, svalových kontrakcií atď.). Jednotlivé proteíny (krvný hemoglobín) vykonávajú transportnú funkciu a dodávajú kyslík do všetkých orgánov a tkanív tela. Špecifické proteíny - protilátky - vykonávajú ochrannú funkciu, neutralizujúc cudzie látky. Niektoré bielkoviny majú energetickú funkciu. Rozdelením na aminokyseliny a potom na ešte jednoduchšie látky uvoľní 1 g bielkovín 17,6 kJ energie.

Nukleové kyseliny (z lat. "jadra" - jadra) sa prvýkrát objavili v jadre. Sú dvoch typov - deoxyribonukleové kyseliny (DNA) a ribonukleové kyseliny (RNA). Ich biologická úloha je veľká, určujú syntézu bielkovín a prenos dedičných informácií z jednej generácie na druhú.

Molekula DNA má komplexnú štruktúru. Skladá sa z dvoch špirálovo skrútených reťazí. Šírka dvojzávitnice je 2 nm 1, dĺžka je niekoľko desiatok až stoviek mikromikrónov (stokrát alebo tisíckrát väčšia ako najväčšia molekula proteínu). DNA je polymér, ktorého monoméry sú nukleotidy - zlúčeniny pozostávajúce z molekuly kyseliny fosforečnej, uhľohydrátov - deoxyribózy a dusíkatej bázy. Ich všeobecný vzorec je nasledujúci:

Kyselina fosforečná a uhľohydrát sú rovnaké pre všetky nukleotidy a dusíkaté bázy sú štyroch typov: adenín, guanín, cytozín a tymín. Určujú názov zodpovedajúcich nukleotidov:

• adenyl (A),
• guanyl (G),
• cytosyl (C),
• tymidyl (T).

Každé vlákno DNA je polynukleotid pozostávajúci z niekoľkých desiatok tisíc nukleotidov. V ňom sú susedné nukleotidy spojené silnou kovalentnou väzbou medzi kyselinou fosforečnou a deoxyribózou.

Vzhľadom na obrovskú veľkosť molekúl DNA môže byť kombinácia štyroch nukleotidov v nich nekonečne veľká.

Počas tvorby dvojitej špirály DNA sú dusíkaté bázy jedného reťazca usporiadané v striktne definovanom poradí oproti dusíkatým bázam druhého. V tomto prípade sa T vždy ukazuje proti A a iba C proti G.To sa vysvetľuje skutočnosťou, že A a T, ako aj G a C si navzájom presne zodpovedajú, rovnako ako dve polovice rozbitého skla, a sú ďalšie alebo komplementárne (z gréckeho „doplnok“ - doplnenie) navzájom. Ak je známa postupnosť usporiadania nukleotidov v jednom vlákne DNA, potom je možné určiť nukleotidy druhého vlákna podľa princípu komplementarity (pozri prílohu, úloha 1). Doplnkové nukleotidy sú spojené vodíkovými väzbami.

Existujú dve spojenia medzi A a T, tri medzi G a C.

Zdvojnásobenie molekuly DNA je jej jedinečná vlastnosť, ktorá zabezpečuje prenos dedičných informácií z materskej bunky do dcérskej. Proces duplikácie DNA sa nazýva DNA reduplikácia. Vykonáva sa nasledovne. Krátko pred bunkovým delením sa molekula DNA odvíja a jej dvojité vlákno pôsobením enzýmu z jedného konca je rozdelené na dva nezávislé reťazce. Na každej polovici voľných nukleotidov bunky je podľa princípu komplementarity vybudovaný druhý reťazec. V dôsledku toho sa namiesto jednej molekuly DNA objavia dve úplne identické molekuly.

RNA - polymér, štruktúrne podobný jednému vláknu DNA, ale oveľa menší. Monoméry RNA sú nukleotidy pozostávajúce z kyseliny fosforečnej, uhľohydrátov (ribózy) a dusíkatej bázy. Tri dusíkaté bázy RNA - adenín, guanín a cytozín - zodpovedajú základom DNA a štvrtá je iná. Namiesto tymínu je v RNA prítomný uracil. RNA polymér je tvorený kovalentnými väzbami medzi ribózou a kyselinou fosforečnou susedných nukleotidov. Existujú tri typy RNA: messengerová RNA (i-RNA) prenáša informácie o štruktúre proteínu z molekuly DNA; transportná RNA (t-RNA) transportuje aminokyseliny do miesta syntézy proteínov; ribozomálna RNA (r-RNA) je obsiahnutá v ribozómoch a podieľa sa na syntéze proteínov.

ATF - kyselina adenozíntrifosforečná je dôležitou organickou zlúčeninou. Štruktúrou je nukleotid. Obsahuje dusíkatú bázu adenín, sacharid - ribózu a tri molekuly kyseliny fosforečnej. ATP je nestabilná štruktúra, vplyvom enzýmu sa väzba medzi „P“ a „O“ rozbije, molekula kyseliny fosforečnej sa odštiepi a ATP sa prevedie na