कार्बनिक पदार्थों, स्थूल और microelements: कोशिकाओं के रासायनिक संगठन

19 वीं सदी में यह जीव विज्ञान की एक शाखा जैव रसायन कहा जाता है का गठन किया। वह जीवित कोशिकाओं की रासायनिक संरचना का अध्ययन कर रहा है। विज्ञान का मुख्य कार्य - चयापचय और ऊर्जा की विशेषताओं का ज्ञान, पौधों और जानवरों की कोशिकाओं के महत्वपूर्ण कार्यों को विनियमित करने।

कोशिकाओं की रासायनिक संरचना की अवधारणा

वैज्ञानिकों द्वारा व्यापक अनुसंधान के परिणामस्वरूप कोशिकाओं के रासायनिक संगठन का अध्ययन किया और पाया कि जीवित चीजों 85 से अधिक रासायनिक तत्वों से बने होते हैं किया गया है। और उनमें से कुछ, लगभग सभी जीवों के लिए आवश्यक हैं, जबकि अन्य विशिष्ट हैं और विशिष्ट प्रजातियों में पाए जाते हैं कर रहे हैं। पर्याप्त रूप से कम मात्रा में सूक्ष्मजीवों, पौधों और जानवरों की कोशिकाओं में मौजूद रासायनिक तत्वों की एक तीसरा समूह। सेल के रासायनिक तत्वों फैटायनों और anions जहाँ से खनिज नमक और पानी का गठन कर रहे के रूप में अक्सर होते हैं, और जैविक कार्बन यौगिकों संश्लेषित कर रहे हैं: कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, वसा।

organogenic तत्वों

जैव रसायन में, इन कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन शामिल हैं। उनके सेट अन्य रासायनिक इसमें मौजूद तत्वों के 88 97 के लिए% की एक सेल में है। विशेष रूप से महत्वपूर्ण कार्बन है। सभी कोशिकाओं की संरचना में कार्बनिक पदार्थों इसकी संरचना परमाणुओं में कार्बन युक्त अणुओं से मिलकर बनता है। वे एक श्रृंखला (शाखाओं और unbranched), और साथ ही चक्र के रूप में परस्पर जा सकता है। इस क्षमता कार्बन परमाणुओं कार्बनिक पदार्थों सेल कोशिका द्रव्य और organelles में शामिल की हड़ताली विविधता के आधार हैं।

- न्यूक्लियोटाइड ट्रांसफर आरएनए, राइबोसोमल आरएनए और मैसेंजर आरएनए, साथ ही नि: शुल्क मोनोमर: उदाहरण के लिए, सेल की आंतरिक सामग्री एक घुलनशील oligosaccharide, हाइड्रोफिलिक प्रोटीन, वसा, शाही सेना के विभिन्न प्रकार के होते हैं। इस तरह के एक रासायनिक संरचना एक है सेल नाभिक। यह भी डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड के एक अणु, गुणसूत्रों का एक हिस्सा होता है। ऊपर यौगिकों के सभी नाइट्रोजन, ऑक्सीजन के साथ कार्बन, हाइड्रोजन की इसकी संरचना परमाणुओं में हैं। यह उनके लिए विशेष महत्व का प्रमाण है के बाद से सेल के एक रासायनिक संगठन है कि सेलुलर संरचनाओं को बनाने के biogenic तत्वों की सामग्री पर निर्भर करता है: hyaloplasm और अंगों।

Macronutrients और उनके अर्थ

रासायनिक तत्व है, जो जीवों के विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में भी बहुत आम हैं, जैव रसायन macronutrients कहा जाता है। 1.9% - सेल में मौजूद अपनी सामग्री 1.2% है। द्वारा macroelements कोशिकाओं में शामिल हैं: फास्फोरस, पोटेशियम, क्लोरीन, सल्फर, मैग्नीशियम, कैल्शियम, आयरन और सोडियम। वे सब के सब महत्वपूर्ण कार्य किया है और विभिन्न सेल अंगों का हिस्सा हैं। इस प्रकार, लौह आयन रक्त प्रोटीन में मौजूद है - हीमोग्लोबिन, ऑक्सीजन (जिस स्थिति में यह oxyhaemoglobin कहा जाता है), कार्बन डाइऑक्साइड (karbogemoglobin) या कार्बन डाइऑक्साइड (carboxyhaemoglobin) किया जाता है जो।

सोडियम आयनों मायत परिवहन के महत्वपूर्ण रूप प्रदान करते हैं: तथाकथित सोडियम पोटेशियम पंप। उन्होंने यह भी बीच के द्रव और रक्त प्लाज्मा का हिस्सा हैं। क्लोरोफिल अणु (photopigment उच्च पौधों) में वर्तमान और प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया है, साथ ही प्रपत्र प्रतिक्रिया केंद्रों प्रकाश ऊर्जा के उस जाल फोटॉनों में शामिल हैं मैग्नीशियम आयनों।

कैल्शियम आयनों तंतुओं के साथ तंत्रिका दालों के चालन उपलब्ध कराने और osteocytes के मुख्य घटक हैं - अस्थि कोशिकाओं। कैल्शियम यौगिकों दुनिया अकशेरुकी जानवरों जिसका गोले कैल्शियम कार्बोनेट का बना रहे हैं में बड़े पैमाने पर कर रहे हैं।

क्लोराइड आयनों कोशिका झिल्ली रिचार्जिंग में शामिल और अंतर्निहित तंत्रिका उत्तेजना के बिजली दालों की उपस्थिति प्रदान कर रहे हैं।

सल्फर परमाणुओं देशी प्रोटीन का हिस्सा हैं और उनके तृतीयक संरचना "सिलाई" पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का कारण है, जिससे गोलाकार प्रोटीन अणु के गठन।

पोटेशियम आयनों कोशिका झिल्ली के माध्यम से पदार्थों के परिवहन में शामिल हैं। फास्फोरस परमाणुओं एडिनोसिन ट्राई के रूप में इस महत्वपूर्ण ऊर्जा प्रधान पदार्थों का एक हिस्सा हैं, और डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक और ribonucleic एसिड के अणु है, जो मुख्य पदार्थों सेल आनुवंशिकता हैं का एक महत्वपूर्ण घटक है।

सेलुलर चयापचय में ट्रेस समारोह

लगभग 50 रासायनिक कोशिकाओं में कम से कम 0.1% का गठन तत्वों, microcells कहा जाता है। ये जस्ता, मोलिब्डेनम, आयोडीन, तांबा, कोबाल्ट, फ्लोरीन शामिल हैं। कम रखरखाव के साथ वे, एक बहुत ही महत्वपूर्ण कार्य करते हैं कई जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों के हिस्से के रूप में।

थायरोक्सिन और ट्राईआयोडोथायरोनिन शरीर में चयापचय के स्तर को नियंत्रित - उदाहरण के लिए, जस्ता परमाणुओं इंसुलिन अणु (अग्नाशय हार्मोन विनियमन रक्त शर्करा का स्तर) में हैं, आयोडीन थायराइड हार्मोन का एक घटक है। कॉपर, hematopoiesis (लाल रक्त कोशिकाओं, प्लेटलेट्स और रीढ़ की अस्थि मज्जा में सफेद रक्त कोशिकाओं के निर्माण) में शामिल लोहा आयनों के साथ। कॉपर आयनों hemocyanin वर्णक अकशेरूकीय, इस तरह के शंख के रक्त में मौजूद में शामिल हैं। इसलिए, उनके hemolymph नीले रंग से रंग।

जैसे कि सीसा, सोना, ब्रोमीन, चांदी के रूप में सेल इस तरह के रासायनिक तत्वों में अधिक कम सामग्री। वे पौधों और जानवरों की कोशिकाओं के ultromikroelementami और हिस्सा कहा जाता है। उदाहरण के लिए, रासायनिक विश्लेषण में मक्का घुन सोना आयनों पाया गया। इस तरह के Sargassum, Laminaria, fucus के रूप में भूरा और लाल शैवाल, की Thalli में शामिल कोशिकाओं की एक बड़ी संख्या में ब्रोमीन परमाणुओं।

सभी पहले इन उदाहरणों और तथ्यों कैसे परस्पर रासायनिक संरचना, समारोह और कोशिकाओं की संरचना की व्याख्या। नीचे दी गई तालिका रहने वाले जीवों की कोशिकाओं में विभिन्न रासायनिक तत्वों की सामग्री को दर्शाता है।

कार्बनिक यौगिकों की सामान्य विशेषताओं

एक निश्चित तरीके से जीवों के विभिन्न समूहों की कोशिकाओं के रासायनिक गुण कार्बन परमाणुओं, जो कोशिका द्रव्यमान का 50% से अधिक के लिए खाते पर निर्भर है। व्यावहारिक रूप से सभी ड्राई सेल बात कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड और लिपिड, जो एक जटिल संरचना और उच्च आणविक भार है प्रतिनिधित्व किया है। इस तरह के अणुओं बड़े अणुओं (पॉलिमर) कहा जाता है और सरल तत्वों से बने होते हैं - मोनोमर। प्रोटीन पदार्थों एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं और काम करता है, जो नीचे चर्चा कर रहे हैं की एक किस्म प्रदर्शन करते हैं।

सेल में प्रोटीन की भूमिका

यौगिकों एक जीवित कोशिका में प्रवेश करने की जैव-रासायनिक विश्लेषण, इस तरह के प्रोटीन के रूप में कार्बनिक पदार्थों की उच्च सामग्री पुष्टि करता है। इस तथ्य को एक तार्किक व्याख्या है: प्रोटीन कार्यों की एक किस्म प्रदर्शन और सेल जीवन के सभी पहलुओं में शामिल हैं।

लिम्फोसाइटों द्वारा उत्पादित एंटीबॉडी - उदाहरण के लिए, प्रोटीन की सुरक्षात्मक कार्य एंटीबॉडी के गठन है। इस तरह के थ्रोम्बिन, फाइब्रिन और tromboblastin के रूप में इस तरह के सुरक्षात्मक प्रोटीन रक्त के थक्के प्रदान करते हैं और आघात और चोट में अपने नुकसान को रोकने के। एंटीजन - सेल की जटिल संरचना कोशिका झिल्ली विदेशी यौगिकों पहचान करने के लिए क्षमता होने प्रोटीन भी शामिल है। वे अपने विन्यास और संभावित खतरों की रिपोर्ट सेल (अलार्म समारोह) बदल जाते हैं।

कुछ प्रोटीन एक विनियामक कार्य किया है और इस तरह के ऑक्सीटोसिन हार्मोन,, हाइपोथैलेमस द्वारा उत्पादित कर रहे हैं, पिट्यूटरी सुरक्षित। रक्त में इसे से आगे बढ़ने, ऑक्सीटोसिन गर्भाशय की मांसपेशियों दीवार पर कार्य करता है, इसकी कमी के कारण। वैसोप्रेसिन प्रोटीन भी रक्तचाप को नियंत्रित करके एक नियामक कार्य करती है।

मांसपेशियों की कोशिकाओं, एक्टिन और मायोसिन हैं हटना है, जो मांसपेशियों के ऊतकों के मोटर समारोह का कारण बनता है में सक्षम हैं। प्रोटीन, ठेठ और पौष्टिकता संबंधी समारोह, उदा के लिए, एल्बुमिन भ्रूण के विकास के लिए एक पोषक तत्व के रूप में इस्तेमाल किया। ऐसे हीमोग्लोबिन और hemocyanin के रूप में विभिन्न जीवों के रक्त प्रोटीन, ऑक्सीजन के अणु स्थानांतरित कर रहे हैं - परिवहन समारोह कार्य करते हैं। ऐसे कार्बोहाइड्रेट और लिपिड के रूप में अधिक ऊर्जा खपत पदार्थ, पूरी तरह से उपयोग किया है, सेल प्रोटीन को तोड़ने के लिए शुरू होता है। इस सामग्री को 17 साल की एक ग्राम ऊर्जा के 2 केजे देता है। प्रोटीन का सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक उत्प्रेरक है (प्रोटीन, एंजाइमों cytoplasmic डिब्बों में रासायनिक प्रतिक्रियाओं में तेजी लाने के)। इसके बाद के संस्करण के आधार पर, हमने देखा है कि प्रोटीन बहुत महत्वपूर्ण कार्य करता है और जंतु कोशिका का आवश्यक हिस्सा की एक संख्या है।

प्रोटीन जैवसंश्लेषण

एक सेल, जो इस प्रकार राइबोसोम के रूप में अंगों के माध्यम से कोशिका द्रव्य में होता है में प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया पर विचार करें। विशिष्ट एंजाइमों की गतिविधि, राइबोसोम कैल्शियम आयनों की भागीदारी के साथ के लिए धन्यवाद polysomes गठबंधन। प्रोटीन अणुओं के संश्लेषण, प्रतिलेखन प्रक्रिया शुरू करने से - सेल में राइबोसोम के मुख्य कार्य। के रूप में यह का एक परिणाम, mRNA अणुओं संश्लेषित कर रहे हैं polysomes से जुड़े होते हैं जो करने के लिए। फिर दूसरे परीक्षण शुरू होता है - प्रसारण। एमिनो एसिड की बीस विभिन्न प्रकार के परिवहन आरएनए बाँध और उन्हें polysomes को लाने, और सेल में राइबोसोम के समारोह के बाद से - polypeptides का एक संश्लेषण, इन अंगों tRNA के साथ परिसरों फार्म, और एमिनो एसिड अणुओं पेप्टाइड बंधन के साथ एक जुड़े हुए हैं एक प्रोटीन मैक्रो मोलेक्यूल बनाने के लिए।

चयापचय में पानी की भूमिका

कोशिकाविज्ञान पढ़ाई तथ्य यह है कि कोशिका की संरचना और संरचना जिनमें से हम अध्ययन करते हैं, 70% पानी के एक औसत है, और कई जानवरों में, जीवन का एक पानी रास्ता (जैसे, coelenterates) अपनी सामग्री 97-98% तक पहुँच जाता प्रमुख की पुष्टि की है। कोशिकाओं के इस रसायन संगठन को ध्यान में रखते हाइड्रोफिलिक (भंग करने में सक्षम) और शामिल हाइड्रोफोबिक (पानी से बचाने वाली क्रीम) सामग्री। एक सार्वभौमिक ध्रुवीय विलायक के रूप में, पानी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और सीधा असर न केवल समारोह पर, लेकिन यह भी कोशिकाओं की बहुत संरचना में है। नीचे दी गई तालिका रहने वाले जीवों की विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में पानी की मात्रा को दर्शाता है।

सेल में कार्बोहाइड्रेट के समारोह

जैसा कि हमने पहले बताया गया है, महत्वपूर्ण कार्बनिक रसायन के लिए - पॉलिमर - भी कार्बोहाइड्रेट कर रहे हैं। ये पॉलीसैकराइड, oligosaccharides और मोनोसैक्राइड शामिल हैं। glycolipids और ग्लाइकोप्रोटीन, जो सेलुलर झिल्ली और nadmembrannye संरचना, उदा glycocalyx का निर्माण कर रहे हैं - कार्बोहाइड्रेट अधिक जटिल प्रणालियों का हिस्सा हैं।

इसके अलावा कार्बोहाइड्रेट में कार्बन हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के परमाणुओं में शामिल हैं, और कुछ पॉलीसैकराइड अधिक नाइट्रोजन, सल्फर और फास्फोरस होते हैं। कई संयंत्र कार्बोहाइड्रेट की कोशिकाओं: आलू कंद 70% तक बीज और फल कार्बोहाइड्रेट सामग्री में 90% तक स्टार्च, और पशु कोशिकाओं ग्लाइकोजन, काइटिन और trehalose के रूप में इस तरह के यौगिकों के रूप में पाए जाते हैं।

सरल शर्करा (मोनोसैक्राइड) सामान्य सूत्र CnH2nOn और tetroses, ट्रायोज, पेन्टोज़ और hexose में बांटा गया है। पिछले दो, रहने वाले जीवों की कोशिकाओं में सबसे आम हैं उदाहरण के लिए, राइबोज़ और deoxyribose के लिए न्यूक्लिक एसिड का हिस्सा हैं, और ग्लूकोज और फ्रुक्टोज आत्मसात और विषमीकरण की प्रतिक्रियाओं में शामिल हैं। Oligosaccharides अक्सर पौधों की कोशिकाओं में पाए जाते हैं: सुक्रोज चुकंदर और गन्ना, माल्टोज़ अंकुरित राई और जौ caryopses में निहित कोशिकाओं में संग्रहित है।

डिसैक्राइड एक मीठा स्वाद है और पानी में आसानी से घुलनशील होते हैं। पॉलिसैक्राइड, बायोपॉलिमरों जा रहा है स्टार्च, सेल्यूलोज, ग्लाइकोजन और laminarin के मुख्य रूप से मिलकर बनता है। संरचनात्मक रूपों पॉलीसैकराइड काइटिन शामिल हैं। सेल में कार्बोहाइड्रेट का प्राथमिक कार्य - ऊर्जा। हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाओं और ऊर्जा चयापचय का एक परिणाम के रूप में cleaved ग्लूकोज के पॉलीसैकराइड, और यह तो कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के लिए ऑक्सीकरण है। नतीजतन, ग्लूकोज विज्ञप्ति ऊर्जा का 17.6 जूल, और स्टार्च और ग्लाइकोजन के भंडार का एक ग्राम, अनिवार्य रूप से सेलुलर ऊर्जा जलाशय हैं।

ग्लाइकोजन मांसपेशियों और जिगर की कोशिकाओं, सब्जी स्टार्च में मुख्य रूप से जमा किया जाता है - कंद, बल्ब, जड़ें, मकड़ियों, कीड़े और क्रसटेशियन के रूप में बीज और arthropods, में, ऊर्जा की आपूर्ति में मुख्य भूमिका एक oligosaccharide trehalose निभाता है।

कार्बोहाइड्रेट लिपिड और प्रोटीन, ऑक्सीजन में कमी की गिरावट की क्षमता से अलग हैं। मनुष्यों और पशुओं के परजीवी - यह इस तरह के अवायवीय जीवाणु, और helminths के रूप में की कमी या ऑक्सीजन के अभाव की स्थिति, में रहने वाले जीवों के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

निर्माण (संरचनात्मक) - वहाँ सेल में कार्बोहाइड्रेट की एक और कार्य है। यह तथ्य यह है कि इन पदार्थों कोशिकाओं की संरचनाओं समर्थन कर रहे हैं में निहित है। उदाहरण के लिए, सेल्यूलोज पौधों की कोशिका दीवारों का एक हिस्सा है, काइटिन एक बाहरी कंकाल रूपों और कई अकशेरूकीय लिपिड और प्रोटीन अणुओं glycocalyx फार्म के साथ, फंगल कोशिकाओं में होता है olisaharidy एक साथ - nadmembranny जटिल। यह आसंजन प्रदान करता है - एक का एकत्रीकरण पशु कोशिकाओं के बीच है, जो ऊतक के गठन की ओर जाता है।

लिपिड: संरचना और समारोह

ये कार्बनिक पदार्थ, जो हाइड्रोफोबिक (पानी अघुलनशील) कर रहे हैं हटाया जा सकता है, अर्थात ऐसे एसीटोन या क्लोरोफॉर्म के रूप में अध्रुवीय सॉल्वैंट्स, द्वारा कोशिकाओं से निकाला। सेल में लिपिड के समारोह निर्भर करता है तीन समूहों की, जिस पर वे हैं: वसा को, waxes या स्टेरॉयड। वसा कोशिकाओं के सभी प्रकार में सबसे आम हैं।

पशु उन्हें चमड़े के नीचे वसा ऊतकों में जमा, तंत्रिका ऊतक के रूप में वसा होता है माइलिन आवरण नसों की। यह भी गुर्दे, यकृत, कीड़ों में जम जाता है - वसा शरीर में। तरल वसा - तेल - कई पौधों के बीज में पाया: पाइन, मूंगफली, सूरजमुखी, जैतून का। कोशिकाओं में लिपिड सामग्री 5 से 90% से (वसा ऊतकों में) हो सकती है।

स्टेरॉयड और मोम में वे फैटी एसिड के अवशेष के अणुओं में की जरूरत नहीं है कि वसा से भिन्न होते हैं। तो, स्टेरॉयड - यह हार्मोन अधिवृक्क प्रांतस्था है, यौवन शरीर और जो टेस्टोस्टेरोन के घटक हैं को प्रभावित करने वाले। उन्होंने यह भी विटामिन (जैसे, विटामिन डी) का हिस्सा हैं।

सेल में लिपिड का मुख्य कार्य - ऊर्जा, निर्माण और सुरक्षा है। प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट - अन्य कार्बनिक पदार्थों की तुलना में अधिक - पहले तथ्य दरार में वसा की 1 ग्राम ऊर्जा का 38.9 केजे देता है कि के कारण है। इसके अलावा, वसा 1 दिन के ऑक्सीकरण में यह लगभग 1.1 ग खड़ा है। पानी। यही कारण है कि कुछ जानवरों आपके शरीर में वसा का एक शेयर कर रहे हैं पानी के बिना एक लंबे समय हो सकता है। उदाहरण के लिए, Gophers दो महीने के लिए निष्क्रिय किया जा सकता है, पानी की आवश्यकता के बिना, और 10-12 दिनों के लिए रेगिस्तान के माध्यम से संक्रमण पर पानी ऊंट नहीं पीता।

लिपिड समारोह का निर्माण तथ्य है कि वे कोशिका झिल्ली का एक अभिन्न हिस्सा है, साथ ही तंत्रिका का हिस्सा हैं में निहित है। लिपिड के सुरक्षात्मक कार्य तथ्य यह है कि वसा की परत गुर्दे और अन्य आंतरिक अंगों के आसपास त्वचा के नीचे उन्हें यांत्रिक चोट से बचाता है में होते हैं। व्हेल, जवानों, फर जवानों: विशिष्ट थर्मल इन्सुलेशन समारोह एक लंबे समय के लिए पानी में होने के लिए जानवरों में निहित है। मोटी चमड़े के नीचे वसा की परत, उदाहरण के लिए, नीली व्हेल 0.5 मीटर है, यह हाइपोथर्मिया से पशु रक्षा करता है।

सेलुलर चयापचय में मूल्य ऑक्सीजन

एरोबिक जीवधारी है, जो, पशुओं, पौधों और आदमी के भारी बहुमत शामिल ऊर्जा विनिमय प्रतिक्रियाओं कार्बनिक पदार्थों की दरार और एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट के अणुओं के रूप में संचित ऊर्जा का एक निश्चित राशि के आवंटन के लिए अग्रणी के लिए वायुमंडलीय ऑक्सीजन का उपयोग कर।

इस प्रकार, कि माइटोकॉन्ड्रियल cristae में होता है ग्लूकोज के एक तिल की पूरी ऑक्सीकरण, ऊर्जा 2800 जूल आवंटित किया जाता है, जिनमें से 1596 जूल (55%) macroergic कनेक्शन युक्त एटीपी अणुओं के रूप में संग्रहीत किया जाता है। इस प्रकार, सेल में ऑक्सीजन का प्राथमिक कार्य - के कार्यान्वयन वायुजीवी श्वसन, जो एंजाइमों की अभिक्रियाएं के एक समूह पर आधारित है तथाकथित सांस की श्रृंखला अंगों में होने वाली - माइटोकॉन्ड्रिया। phototrophic बैक्टीरिया और साइनोबैक्टीरीया - - प्रोकार्योटिक जीवों में पोषक तत्वों के ऑक्सीकरण ऑक्सीजन प्लाज्मा झिल्ली की आंतरिक protuberances में कोशिकाओं में diffusing के प्रभाव में होता है।

हम कोशिकाओं के रासायनिक संगठन अध्ययन किया गया है, साथ ही सेलुलर ऊर्जा चयापचय में प्रोटीन संश्लेषण और ऑक्सीजन समारोह की प्रक्रिया है।