Struttura cellulare. Composizione chimica cellulare, struttura, funzioni degli organelli Sostanze contenute nelle cellule nelle funzioni biologiche

Cellulaè l'unità di base della vita sulla Terra. Ha tutte le caratteristiche di un organismo vivente: cresce, si riproduce, scambia sostanze ed energia con l'ambiente, reagisce agli stimoli esterni. L'inizio dell'evoluzione biologica è associato alla comparsa di forme di vita cellulare sulla Terra. Gli organismi unicellulari sono cellule che esistono separatamente l'una dall'altra. Il corpo di tutti gli organismi multicellulari - animali e piante - è costituito da più o meno cellule, che sono una sorta di elementi costitutivi che compongono un organismo complesso. Indipendentemente dal fatto che la cellula sia un sistema vivente integrale - un organismo separato o ne sia solo una parte, è dotata di un insieme di caratteristiche e proprietà comuni a tutte le cellule.

La composizione chimica della cellula

Nelle cellule sono stati trovati circa 60 elementi del sistema periodico di Mendeleev, che si trovano anche in natura inanimata. Questa è una delle prove della comunanza di natura animata e inanimata. Più comune negli organismi viventi idrogeno, ossigeno, carbonio E azoto, che costituiscono circa il 98% della massa cellulare. Ciò è dovuto alle peculiarità delle proprietà chimiche di idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto, per cui si sono rivelate le più adatte alla formazione di molecole che svolgono funzioni biologiche. Questi quattro elementi sono in grado di formare legami covalenti molto forti attraverso l'accoppiamento di elettroni appartenenti a due atomi. Gli atomi di carbonio legati in modo covalente possono formare la spina dorsale di innumerevoli molecole organiche diverse. Poiché gli atomi di carbonio formano facilmente legami covalenti con ossigeno, idrogeno, azoto e anche con zolfo, le molecole organiche raggiungono un'eccezionale complessità e varietà di struttura.

Oltre ai quattro elementi principali, la cella contiene in quantità notevoli (decima e centesima frazione di percentuale) ferro, potassio, sodio, calcio, magnesio, cloro, fosforo E zolfo. Tutti gli altri elementi ( zinco, rame, iodio, fluoro, cobalto, manganese ecc.) si trovano nella cellula in piccolissime quantità e quindi sono chiamati oligoelementi.

Gli elementi chimici fanno parte di composti inorganici e organici. I composti inorganici includono acqua, sali minerali, anidride carbonica, acidi e basi. I composti organici sono scoiattoli, acidi nucleici, carboidrati, grassi(lipidi) e lipoidi.

Alcune proteine ​​contengono zolfo. Una parte integrante degli acidi nucleici è fosforo. La molecola di emoglobina contiene ferro, magnesio partecipa alla costruzione della molecola clorofilla. Gli oligoelementi, nonostante il loro contenuto estremamente basso negli organismi viventi, svolgono un ruolo importante nei processi vitali. Iodio parte dell'ormone tiroideo - tiroxina, cobalto- nella composizione dell'ormone vitamina B 12 della parte insulare del pancreas - insulina - contiene zinco. In alcuni pesci, il posto del ferro nelle molecole dei pigmenti che trasportano l'ossigeno è occupato dal rame.

sostanze inorganiche

Acqua

H 2 O è il composto più comune negli organismi viventi. Il suo contenuto in diverse cellule varia in un intervallo abbastanza ampio: dal 10% nello smalto dei denti al 98% nel corpo di una medusa, ma in media è circa l'80% del peso corporeo. Il ruolo eccezionalmente importante dell'acqua nel fornire processi vitali è dovuto alle sue proprietà fisico-chimiche. La polarità delle molecole e la capacità di formare legami idrogeno rendono l'acqua un buon solvente per un numero enorme di sostanze. La maggior parte delle reazioni chimiche che avvengono in una cellula possono avvenire solo in una soluzione acquosa. L'acqua è anche coinvolta in molte trasformazioni chimiche.

Il numero totale di legami idrogeno tra le molecole d'acqua varia a seconda di t °. A t ° lo scioglimento del ghiaccio distrugge circa il 15% dei legami idrogeno, a t ° 40 ° C - metà. Al passaggio allo stato gassoso, tutti i legami idrogeno vengono distrutti. Questo spiega l'elevata capacità termica specifica dell'acqua. Al variare della t° dell'ambiente esterno, l'acqua assorbe o cede calore a causa della rottura o della nuova formazione di legami idrogeno. In questo modo le fluttuazioni di t° all'interno della cella risultano essere minori che nell'ambiente. L'elevato calore di evaporazione è alla base dell'efficiente meccanismo di trasferimento del calore nelle piante e negli animali.

L'acqua come solvente partecipa ai fenomeni di osmosi, che svolge un ruolo importante nell'attività vitale delle cellule del corpo. L'osmosi si riferisce alla penetrazione di molecole di solvente attraverso una membrana semipermeabile in una soluzione di una sostanza. Le membrane semipermeabili sono membrane che consentono il passaggio delle molecole del solvente, ma non il passaggio delle molecole (o degli ioni) del soluto. Pertanto, l'osmosi è la diffusione unidirezionale delle molecole d'acqua nella direzione della soluzione.

sali minerali

La maggior parte delle cellule inorganiche sono sotto forma di sali allo stato dissociato o solido. La concentrazione di cationi e anioni nella cellula e nel suo ambiente non è la stessa. La cellula contiene parecchio K e molto Na. Nell'ambiente extracellulare, ad esempio, nel plasma sanguigno, nell'acqua di mare, al contrario, c'è molto sodio e poco potassio. L'irritabilità cellulare dipende dal rapporto tra le concentrazioni di ioni Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+. Nei tessuti degli animali multicellulari, K fa parte di una sostanza multicellulare che assicura la coesione delle cellule e la loro disposizione ordinata. La pressione osmotica nella cellula e le sue proprietà tampone dipendono in gran parte dalla concentrazione di sali. Il buffering è la capacità di una cellula di mantenere una reazione leggermente alcalina del suo contenuto a un livello costante. Il buffering all'interno della cella è fornito principalmente dagli ioni H 2 PO 4 e HPO 4 2-. Nei fluidi extracellulari e nel sangue, H 2 CO 3 e HCO 3 svolgono il ruolo di tampone. Gli anioni legano gli ioni H e gli ioni idrossido (OH -), grazie ai quali la reazione all'interno della cellula dei fluidi extracellulari praticamente non cambia. I sali minerali insolubili (ad esempio il fosfato di calcio) forniscono forza al tessuto osseo dei vertebrati e dei gusci dei molluschi.

La materia organica della cellula

Scoiattoli

Tra le sostanze organiche della cellula, le proteine ​​sono al primo posto sia in quantità (10-12% della massa cellulare totale) che in valore. Le proteine ​​sono polimeri ad alto peso molecolare (con un peso molecolare da 6.000 a 1 milione o più) i cui monomeri sono amminoacidi. Gli organismi viventi utilizzano 20 aminoacidi, anche se ce ne sono molti di più. La composizione di qualsiasi amminoacido comprende un gruppo amminico (-NH 2), che ha proprietà basiche, e un gruppo carbossilico (-COOH), che ha proprietà acide. Due aminoacidi sono combinati in una molecola stabilendo un legame HN-CO con il rilascio di una molecola d'acqua. Il legame tra il gruppo amminico di un amminoacido e il gruppo carbossilico di un altro è chiamato legame peptidico. Le proteine ​​sono polipeptidi contenenti decine o centinaia di amminoacidi. Le molecole di varie proteine ​​​​differiscono l'una dall'altra per peso molecolare, numero, composizione di amminoacidi e loro sequenza nella catena polipeptidica. È chiaro, quindi, che le proteine ​​​​sono di grande diversità, il loro numero in tutti i tipi di organismi viventi è stimato in 10 10 - 10 12.

Una catena di unità di amminoacidi collegate da legami peptidici covalenti in una certa sequenza è chiamata struttura primaria di una proteina. Nelle cellule, le proteine ​​hanno la forma di fibre o palline intrecciate elicoidalmente (globuli). Ciò è spiegato dal fatto che in una proteina naturale la catena polipeptidica è ripiegata in modo strettamente definito, a seconda della struttura chimica dei suoi amminoacidi costituenti.

Innanzitutto, la catena polipeptidica si avvolge in un'elica. L'attrazione sorge tra gli atomi delle spire adiacenti e si formano legami idrogeno, in particolare, tra i gruppi NH e CO situati sulle spire adiacenti. Una catena di amminoacidi, attorcigliata a forma di spirale, forma la struttura secondaria di una proteina. Come risultato di un ulteriore ripiegamento dell'elica, si forma una configurazione specifica per ciascuna proteina, chiamata struttura terziaria. La struttura terziaria è dovuta all'azione delle forze di adesione tra i radicali idrofobici presenti in alcuni amminoacidi e dei legami covalenti tra i gruppi SH dell'amminoacido cisteina (legami S-S). Il numero di aminoacidi radicali idrofobici e cisteina, nonché l'ordine della loro disposizione nella catena polipeptidica, è specifico per ciascuna proteina. Di conseguenza, le caratteristiche della struttura terziaria di una proteina sono determinate dalla sua struttura primaria. La proteina esibisce attività biologica solo sotto forma di una struttura terziaria. Pertanto, la sostituzione anche di un solo amminoacido nella catena polipeptidica può portare ad un cambiamento nella configurazione della proteina e ad una diminuzione o perdita della sua attività biologica.

In alcuni casi, le molecole proteiche si combinano tra loro e possono svolgere la loro funzione solo sotto forma di complessi. Quindi l'emoglobina è un complesso di quattro molecole e solo in questa forma è in grado di legare e trasportare ossigeno, aggregati che rappresentano la struttura quaternaria della proteina. Secondo la loro composizione, le proteine ​​​​sono divise in due classi principali: semplici e complesse. Le proteine ​​semplici sono costituite solo da aminoacidi, acidi nucleici (nucleotidi), lipidi (lipoproteine), Me (proteine ​​metalliche), P (fosfoproteine).

Le funzioni delle proteine ​​nella cellula sono estremamente diverse. Una delle più importanti è la funzione di costruzione: le proteine ​​sono coinvolte nella formazione di tutte le membrane cellulari e degli organelli cellulari, nonché delle strutture intracellulari. Di eccezionale importanza è il ruolo enzimatico (catalitico) delle proteine. Gli enzimi accelerano le reazioni chimiche che avvengono nella cellula di 10 ki e 100 milioni di volte. La funzione motoria è fornita da speciali proteine ​​contrattili. Queste proteine ​​sono coinvolte in tutti i tipi di movimenti di cui sono capaci le cellule e gli organismi: sfarfallio delle ciglia e battito dei flagelli nei protozoi, contrazione muscolare negli animali, movimento delle foglie nelle piante, ecc. La funzione di trasporto delle proteine ​​è quella di attaccare elementi chimici (ad esempio, l'emoglobina attacca O) o sostanze biologicamente attive (ormoni) e le trasferisce ai tessuti e agli organi del corpo. La funzione protettiva si esprime sotto forma di produzione di speciali proteine, chiamate anticorpi, in risposta alla penetrazione di proteine ​​o cellule estranee nel corpo. Gli anticorpi legano e neutralizzano le sostanze estranee. Le proteine ​​svolgono un ruolo importante come fonti di energia. Con scissione completa di 1 g. le proteine ​​vengono rilasciate 17,6 kJ (~ 4,2 kcal).

Carboidrati

I carboidrati, o saccaridi, sono sostanze organiche con formula generale (CH 2 O) n. La maggior parte dei carboidrati ha il doppio del numero di atomi di H rispetto agli atomi di O, come nelle molecole d'acqua. Pertanto, queste sostanze erano chiamate carboidrati. In una cellula vivente, i carboidrati si trovano in quantità non superiori all'1-2, a volte al 5% (nel fegato, nei muscoli). Le cellule vegetali sono le più ricche di carboidrati, dove il loro contenuto in alcuni casi raggiunge il 90% della massa di sostanza secca (semi, tuberi di patata, ecc.).

I carboidrati sono semplici e complessi. I carboidrati semplici sono chiamati monosaccaridi. A seconda del numero di atomi di carboidrati nella molecola, i monosaccaridi sono chiamati triosi, tetrosi, pentosi o esosi. Dei sei monosaccaridi di carbonio, esosi, glucosio, fruttosio e galattosio sono i più importanti. Il glucosio è contenuto nel sangue (0,1-0,12%). I pentosi ribosio e desossiribosio fanno parte degli acidi nucleici e dell'ATP. Se due monosaccaridi si combinano in una molecola, tale composto è chiamato disaccaride. Lo zucchero dietetico, ottenuto dalla canna o dalla barbabietola da zucchero, è costituito da una molecola di glucosio e una molecola di fruttosio, zucchero del latte - di glucosio e galattosio.

I carboidrati complessi formati da molti monosaccaridi sono chiamati polisaccaridi. Il monomero di tali polisaccaridi come l'amido, il glicogeno, la cellulosa è il glucosio. I carboidrati svolgono due funzioni principali: costruzione ed energia. La cellulosa forma le pareti delle cellule vegetali. Il complesso polisaccaride chitina è il principale componente strutturale dell'esoscheletro degli artropodi. La chitina svolge anche una funzione costruttiva nei funghi. I carboidrati svolgono il ruolo della principale fonte di energia nella cellula. Nel processo di ossidazione di 1 g di carboidrati vengono rilasciati 17,6 kJ (~ 4,2 kcal). L'amido nelle piante e il glicogeno negli animali sono immagazzinati nelle cellule e fungono da riserva energetica.

Acidi nucleici

Il valore degli acidi nucleici nella cellula è molto alto. Le peculiarità della loro struttura chimica offrono la possibilità di immagazzinare, trasferire e trasmettere informazioni sulla struttura delle molecole proteiche alle cellule figlie, che vengono sintetizzate in ciascun tessuto in un certo stadio dello sviluppo individuale. Poiché la maggior parte delle proprietà e delle caratteristiche delle cellule sono dovute alle proteine, è chiaro che la stabilità degli acidi nucleici è la condizione più importante per il normale funzionamento delle cellule e di interi organismi. Eventuali cambiamenti nella struttura delle cellule o nell'attività dei processi fisiologici in esse, influenzando così la vita. Lo studio della struttura degli acidi nucleici è estremamente importante per comprendere l'ereditarietà dei tratti negli organismi e i modelli di funzionamento sia delle singole cellule che dei sistemi cellulari - tessuti e organi.

Esistono 2 tipi di acidi nucleici: DNA e RNA. Il DNA è un polimero costituito da due eliche nucleotidiche, racchiuse in modo da formare una doppia elica. I monomeri delle molecole di DNA sono nucleotidi costituiti da una base azotata (adenina, timina, guanina o citosina), un carboidrato (desossiribosio) e un residuo di acido fosforico. Le basi azotate nella molecola del DNA sono interconnesse da un numero disuguale di legami H e sono disposte a coppie: l'adenina (A) è sempre contro la timina (T), la guanina (G) contro la citosina (C).

I nucleotidi sono collegati tra loro non in modo casuale, ma in modo selettivo. La capacità di interazione selettiva dell'adenina con la timina e della guanina con la citosina è chiamata complementarità. L'interazione complementare di alcuni nucleotidi è spiegata dalle peculiarità della disposizione spaziale degli atomi nelle loro molecole, che consentono loro di avvicinarsi l'un l'altro e formare legami H. In una catena polinucleotidica, i nucleotidi adiacenti sono collegati tra loro attraverso uno zucchero (desossiribosio) e un residuo di acido fosforico. L'RNA, come il DNA, è un polimero i cui monomeri sono nucleotidi. Le basi azotate dei tre nucleotidi sono le stesse che compongono il DNA (A, G, C); il quarto - uracile (U) - è presente nella molecola di RNA al posto della timina. I nucleotidi dell'RNA differiscono dai nucleotidi del DNA nella struttura del loro carboidrato (ribosio invece di desossiribosio).

In una catena di RNA, i nucleotidi sono uniti dalla formazione di legami covalenti tra il ribosio di un nucleotide e il residuo di acido fosforico di un altro. Gli RNA a due filamenti differiscono nella struttura. Gli RNA a doppio filamento sono i custodi delle informazioni genetiche in un certo numero di virus, ad es. svolgere le funzioni dei cromosomi. Gli RNA a filamento singolo effettuano il trasferimento di informazioni sulla struttura delle proteine ​​dal cromosoma al sito della loro sintesi e partecipano alla sintesi proteica.

Esistono diversi tipi di RNA a singolo filamento. I loro nomi sono dovuti alla loro funzione o posizione nella cella. La maggior parte dell'RNA citoplasmatico (fino all'80-90%) è RNA ribosomiale (rRNA) contenuto nei ribosomi. Le molecole di rRNA sono relativamente piccole e consistono in media di 10 nucleotidi. Un altro tipo di RNA (mRNA) che trasporta informazioni sulla sequenza degli aminoacidi nelle proteine ​​da sintetizzare nei ribosomi. La dimensione di questi RNA dipende dalla lunghezza del segmento di DNA da cui sono stati sintetizzati. Gli RNA di trasferimento svolgono diverse funzioni. Portano amminoacidi nel sito di sintesi proteica, “riconoscono” (secondo il principio di complementarità) la tripletta e l'RNA corrispondenti all'amminoacido trasferito ed effettuano l'esatto orientamento dell'amminoacido sul ribosoma.

Grassi e lipidi

I grassi sono composti di acidi grassi macromolecolari e il glicerolo alcol triidrico. I grassi non si dissolvono in acqua: sono idrofobici. Ci sono sempre altre sostanze idrofobe complesse simili ai grassi nella cellula, chiamate lipoidi. Una delle funzioni principali dei grassi è l'energia. Durante la scomposizione di 1 g di grasso in CO 2 e H 2 O, viene rilasciata una grande quantità di energia: 38,9 kJ (~ 9,3 kcal). Il contenuto di grassi nella cellula varia dal 5 al 15% della massa di sostanza secca. Nelle cellule del tessuto vivente, la quantità di grasso aumenta al 90%. La funzione principale dei grassi nel mondo animale (e in parte vegetale) è la conservazione.

Con la completa ossidazione di 1 g di grasso (ad anidride carbonica e acqua), vengono rilasciate circa 9 kcal di energia. (1 kcal \u003d 1000 cal; caloria (cal, cal) è un'unità fuori sistema della quantità di lavoro ed energia, pari alla quantità di calore richiesta per riscaldare 1 ml di acqua di 1 ° C a una pressione atmosferica standard di 101,325 kPa; 1 kcal \u003d 4,19 kJ) . Quando ossidato (nel corpo) 1 g di proteine ​​​​o carboidrati, vengono rilasciati solo circa 4 kcal / g. In un'ampia varietà di organismi acquatici - dalle diatomee unicellulari agli squali giganti - il grasso "galleggerà", riducendo la densità corporea media. La densità dei grassi animali è di circa 0,91-0,95 g/cm³. La densità ossea dei vertebrati è vicina a 1,7-1,8 g/cm³ e la densità media della maggior parte degli altri tessuti è vicina a 1 g/cm³. È chiaro che è necessario molto grasso per "bilanciare" uno scheletro pesante.

Anche grassi e lipidi svolgono una funzione costruttiva: fanno parte delle membrane cellulari. A causa della scarsa conduttività termica, il grasso è in grado di svolgere una funzione protettiva. In alcuni animali (foche, balene) si deposita nel tessuto adiposo sottocutaneo, formando uno strato spesso fino a 1 M. La formazione di alcuni lipidi precede la sintesi di alcuni ormoni. Di conseguenza, queste sostanze hanno anche la funzione di regolare i processi metabolici.

Video lezione 2: Struttura, proprietà e funzioni dei composti organici Il concetto di biopolimeri

Conferenza: La composizione chimica della cellula. Macro e microelementi. La relazione della struttura e delle funzioni delle sostanze inorganiche e organiche

La composizione chimica della cellula

È stato scoperto che circa 80 elementi chimici sono costantemente contenuti nelle cellule degli organismi viventi sotto forma di composti e ioni insolubili. Tutti loro sono divisi in 2 grandi gruppi in base alla loro concentrazione:

macronutrienti, il cui contenuto non è inferiore allo 0,01%;

oligoelementi - la cui concentrazione è inferiore allo 0,01%.

In ogni cella, il contenuto di microelementi è inferiore all'1%, macroelementi, rispettivamente, superiore al 99%.

Macronutrienti:

Sodio, potassio e cloro - forniscono molti processi biologici - turgore (pressione cellulare interna), comparsa di impulsi elettrici nervosi.

Azoto, ossigeno, idrogeno, carbonio. Questi sono i componenti principali della cellula.

Il fosforo e lo zolfo sono componenti importanti dei peptidi (proteine) e degli acidi nucleici.

Il calcio è la base di qualsiasi formazione scheletrica: denti, ossa, conchiglie, pareti cellulari. Coinvolto anche nella contrazione muscolare e nella coagulazione del sangue.

Il magnesio è un componente della clorofilla. Partecipa alla sintesi delle proteine.

Il ferro è un componente dell'emoglobina, è coinvolto nella fotosintesi, determina le prestazioni degli enzimi.

oligoelementi contenuti in concentrazioni molto basse, sono importanti per i processi fisiologici:

Lo zinco è un componente dell'insulina;

Rame: partecipa alla fotosintesi e alla respirazione;

Il cobalto è un componente della vitamina B12;

Lo iodio è coinvolto nella regolazione del metabolismo. È un componente importante degli ormoni tiroidei;

Il fluoro è un componente dello smalto dei denti.

Lo squilibrio nella concentrazione di micro e macro elementi porta a disturbi metabolici, allo sviluppo di malattie croniche. Mancanza di calcio - la causa del rachitismo, ferro - anemia, azoto - carenza di proteine, iodio - diminuzione dell'intensità dei processi metabolici.

Considera la relazione tra sostanze organiche e inorganiche nella cellula, la loro struttura e funzioni.

Le cellule contengono un numero enorme di micro e macromolecole appartenenti a diverse classi chimiche.

Sostanze inorganiche della cellula

Acqua. Della massa totale di un organismo vivente, costituisce la percentuale maggiore - 50-90% e partecipa a quasi tutti i processi vitali:

termoregolazione;

processi capillari, in quanto è un solvente polare universale, influenza le proprietà del fluido interstiziale, l'intensità del metabolismo. In relazione all'acqua, tutti i composti chimici sono divisi in idrofili (solubili) e lipofili (solubili nei grassi).

L'intensità del metabolismo dipende dalla sua concentrazione nella cellula: più acqua c'è, più velocemente si verificano i processi. Perdita del 12% di acqua da parte del corpo umano - richiede il ripristino sotto la supervisione di un medico, con una perdita del 20% - si verifica la morte.

sali minerali. Contenuti nei sistemi viventi in forma disciolta (essendosi dissociati in ioni) e non disciolti. I sali disciolti sono coinvolti in:

trasporto di sostanze attraverso la membrana. I cationi metallici forniscono una "pompa potassio-sodio" modificando la pressione osmotica della cellula. Per questo motivo l'acqua con sostanze disciolte in essa si precipita nella cellula o la lascia, portando via quelle non necessarie;

la formazione di impulsi nervosi di natura elettrochimica;

contrazione muscolare;

coagulazione del sangue;

fanno parte delle proteine;

lo ione fosfato è un componente degli acidi nucleici e dell'ATP;

ione carbonato - mantiene il Ph nel citoplasma.

I sali insolubili sotto forma di molecole intere formano le strutture di conchiglie, conchiglie, ossa, denti.

La materia organica della cellula

Caratteristica comune delle sostanze organiche- la presenza di una catena scheletrica di carbonio. Questi sono biopolimeri e piccole molecole di una struttura semplice.

Le principali classi presenti negli organismi viventi:

Carboidrati. Ce ne sono di vari tipi nelle cellule: zuccheri semplici e polimeri insolubili (cellulosa). In termini percentuali, la loro quota nella sostanza secca delle piante arriva fino all'80%, gli animali - 20%. Svolgono un ruolo importante nel supporto vitale delle cellule:

Fruttosio e glucosio (monozucchero) - vengono rapidamente assorbiti dall'organismo, sono inclusi nel metabolismo e sono una fonte di energia.

Il ribosio e il desossiribosio (monozucchero) sono uno dei tre componenti principali del DNA e dell'RNA.

Lattosio (si riferisce ai disaccaridi) - sintetizzato dal corpo animale, fa parte del latte dei mammiferi.

Il saccarosio (disaccaride) - una fonte di energia, si forma nelle piante.

Maltosio (disaccaride) - fornisce la germinazione dei semi.

Inoltre, gli zuccheri semplici svolgono altre funzioni: segnalazione, protezione, trasporto.
I carboidrati polimerici sono glicogeno solubile in acqua, così come cellulosa insolubile, chitina e amido. Svolgono un ruolo importante nel metabolismo, svolgono funzioni strutturali, di conservazione e protettive.

lipidi o grassi. Sono insolubili in acqua, ma si mescolano bene tra loro e si dissolvono in liquidi apolari (non contenenti ossigeno, ad esempio, cherosene o idrocarburi ciclici sono solventi apolari). I lipidi sono necessari nel corpo per fornirgli energia - quando sono ossidati, si formano energia e acqua. I grassi sono molto efficienti dal punto di vista energetico: con l'aiuto di 39 kJ per grammo rilasciati durante l'ossidazione, è possibile sollevare un carico del peso di 4 tonnellate ad un'altezza di 1 m Inoltre, il grasso svolge una funzione protettiva e termoisolante: negli animali, è spesso lo strato aiuta a stare al caldo nella stagione fredda. Le sostanze simili al grasso proteggono le piume degli uccelli acquatici dall'umidità, forniscono un aspetto sano e lucido e l'elasticità dei peli degli animali e svolgono una funzione tegumentaria sulle foglie delle piante. Alcuni ormoni hanno una struttura lipidica. I grassi costituiscono la base della struttura delle membrane.

Proteine ​​o proteine sono eteropolimeri di struttura biogenica. Sono costituiti da amminoacidi, le cui unità strutturali sono: gruppo amminico, radicale e gruppo carbossilico. Le proprietà degli amminoacidi e le loro differenze l'una dall'altra determinano i radicali. A causa delle proprietà anfotere, possono formare legami tra loro. Una proteina può essere costituita da pochi o centinaia di amminoacidi. In totale, la struttura delle proteine ​​​​comprende 20 aminoacidi, le loro combinazioni determinano la varietà di forme e proprietà delle proteine. Sono essenziali circa una dozzina di aminoacidi: non sono sintetizzati nel corpo animale e la loro assunzione è fornita da alimenti vegetali. Nel tratto gastrointestinale, le proteine ​​vengono scomposte in singoli monomeri utilizzati per la sintesi delle proprie proteine.

Caratteristiche strutturali delle proteine:

struttura primaria - catena di amminoacidi;

secondario: una catena attorcigliata a spirale, dove si formano legami idrogeno tra le spire;

terziario: una o più spirali, piegate in un globulo e collegate da legami deboli;

quaternario non esiste in tutte le proteine. Questi sono diversi globuli collegati da legami non covalenti.

La forza delle strutture può essere rotta e quindi ripristinata, mentre la proteina perde temporaneamente le sue proprietà caratteristiche e l'attività biologica. Irreversibile è solo la distruzione della struttura primaria.

Le proteine ​​svolgono molte funzioni nella cellula:

accelerazione delle reazioni chimiche (funzione enzimatica o catalitica, ognuna delle quali è responsabile di una specifica singola reazione);
trasporto: il trasferimento di ioni, ossigeno, acidi grassi attraverso le membrane cellulari;

protettivo- tali proteine ​​​​del sangue come la fibrina e il fibrinogeno sono presenti nel plasma sanguigno in una forma inattiva, nel sito delle ferite sotto l'azione dell'ossigeno formano coaguli di sangue. Gli anticorpi forniscono immunità.

strutturale– i peptidi sono in parte o sono la base di membrane cellulari, tendini e altri tessuti connettivi, capelli, lana, zoccoli e unghie, ali e rivestimenti esterni. L'actina e la miosina forniscono l'attività contrattile dei muscoli;

regolamentare- le proteine-ormoni forniscono la regolazione umorale;
energia - durante l'assenza di nutrienti, il corpo inizia a scomporre le proprie proteine, interrompendo il processo della propria attività vitale. Ecco perché, dopo una lunga fame, il corpo non può sempre riprendersi senza l'aiuto medico.

Acidi nucleici. Ce ne sono 2: DNA e RNA. L'RNA è di diversi tipi: informativo, di trasporto, ribosomiale. Inaugurato dallo svizzero F. Fischer alla fine del XIX secolo.

Il DNA è acido desossiribonucleico. Contenuto nel nucleo, nei plastidi e nei mitocondri. Strutturalmente, è un polimero lineare che forma una doppia elica di catene nucleotidiche complementari. L'idea della sua struttura spaziale è stata creata nel 1953 dagli americani D. Watson e F. Crick.

Le sue unità monomeriche sono nucleotidi, che hanno una struttura fondamentalmente comune di:

gruppi fosfato;

desossiribosio;

base azotata (appartenente al gruppo delle purine - adenina, guanina, pirimidina - timina e citosina.)

Nella struttura di una molecola polimerica, i nucleotidi sono combinati in coppia e complementari, a causa del diverso numero di legami idrogeno: adenina + timina - due, guanina + citosina - tre legami idrogeno.

L'ordine dei nucleotidi codifica le sequenze aminoacidiche strutturali delle molecole proteiche. Una mutazione è un cambiamento nell'ordine dei nucleotidi, poiché verranno codificate molecole proteiche di diversa struttura.

L'RNA è acido ribonucleico. Le caratteristiche strutturali della sua differenza dal DNA sono:

invece del nucleotide di timina - uracile;

ribosio al posto del desossiribosio.

Trasferimento dell'RNA - questa è una catena polimerica, che è piegata nel piano sotto forma di una foglia di trifoglio, la sua funzione principale è quella di fornire amminoacidi ai ribosomi.

Matrice (informazione) RNA è costantemente formato nel nucleo, complementare a qualsiasi sezione del DNA. Questa è una matrice strutturale; in base alla sua struttura, una molecola proteica sarà assemblata sul ribosoma. Del contenuto totale di molecole di RNA, questo tipo è il 5%.

ribosomiale- Responsabile del processo di composizione di una molecola proteica. Sintetizzato nel nucleolo. È l'85% nella gabbia.

L'ATP è l'adenosina trifosfato. Questo è un nucleotide contenente:

3 residui di acido fosforico;

Come risultato di processi chimici a cascata, la respirazione viene sintetizzata nei mitocondri. La funzione principale è l'energia, un legame chimico in esso contiene quasi la stessa energia che si ottiene ossidando 1 g di grasso.

Più, altri - meno.

A livello atomico, non ci sono differenze tra il mondo organico e quello inorganico della natura vivente: gli organismi viventi sono costituiti dagli stessi atomi dei corpi della natura inanimata. Tuttavia, il rapporto tra diversi elementi chimici negli organismi viventi e nella crosta terrestre varia notevolmente. Inoltre, gli organismi viventi possono differire dal loro ambiente in termini di composizione isotopica di elementi chimici.

Convenzionalmente, tutti gli elementi della cella possono essere divisi in tre gruppi.

Macronutrienti

Zinco- fa parte degli enzimi coinvolti nella fermentazione alcolica, nella composizione dell'insulina

Rame- fa parte degli enzimi ossidativi coinvolti nella sintesi dei citocromi.

Selenio- partecipa ai processi normativi dell'ente.

Ultramicroelementi

Gli ultramicroelementi costituiscono meno dello 0,0000001% negli organismi degli esseri viventi, includono l'oro, l'argento ha un effetto battericida, inibisce il riassorbimento dell'acqua nei tubuli renali, influenzando gli enzimi. Platino e cesio sono anche indicati come ultramicroelementi. Alcuni includono anche il selenio in questo gruppo, con la sua carenza si sviluppa il cancro. Le funzioni degli ultramicroelementi sono ancora poco conosciute.

Composizione molecolare della cellula

Guarda anche

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La struttura e la composizione chimica di una cellula batterica- La struttura generale di una cellula batterica è mostrata in Figura 2. L'organizzazione interna di una cellula batterica è complessa. Ogni gruppo sistematico di microrganismi ha le sue caratteristiche strutturali specifiche. Parete cellulare... Enciclopedia biologica

Struttura cellulare delle alghe rosse- La particolarità della struttura intracellulare delle alghe rosse consiste sia nelle caratteristiche dei componenti cellulari ordinari sia nella presenza di specifiche inclusioni intracellulari. Membrane cellulari. Nelle membrane cellulari di rosso ... ... Enciclopedia biologica

Elemento chimico d'argento- (Argentum, argent, Silber), chim. Segno dell'AG. S. appartiene al numero di metalli conosciuti dall'uomo nei tempi antichi. In natura si trova sia allo stato nativo che sotto forma di composti con altri corpi (con zolfo, ad esempio Ag 2S ... ...

Argento, elemento chimico- (Argentum, argent, Silber), chim. Segno dell'AG. S. appartiene al numero di metalli conosciuti dall'uomo nei tempi antichi. In natura si trova sia allo stato nativo che sotto forma di composti con altri corpi (con zolfo, ad esempio argento Ag2S ... Dizionario Enciclopedico F.A. Brockhaus e I.A. Efron

Cellula- Questo termine ha altri significati, vedi Cella (significati). Cellule del sangue umano (HEM) ... Wikipedia

Guida di riferimento completa alla biologia- Il termine Biologia fu proposto dall'eccezionale naturalista ed evoluzionista francese Jean Baptiste Lamarck nel 1802 per designare la scienza della vita come un fenomeno naturale speciale. Oggi la biologia è un complesso di scienze che studiano ... ... Wikipedia

cellula vivente

Biologia cellulare)- Una cellula è un'unità elementare di struttura e attività vitale di tutti gli organismi viventi (ad eccezione dei virus, che sono spesso indicati come forme di vita non cellulari), con un proprio metabolismo, capace di un'esistenza indipendente, ... ... Wikipedia

citochimica- (cito + chimica) una sezione di citologia che studia la composizione chimica della cellula e dei suoi componenti, nonché i processi metabolici e le reazioni chimiche che sono alla base della vita della cellula ... Grande dizionario medico

Questa lezione video è dedicata all'argomento "Cellula: struttura, composizione chimica e attività vitale". La scienza che studia la cellula si chiama citologia. In questa lezione discuteremo la struttura della più piccola unità strutturale del nostro corpo, scopriremo la sua composizione chimica e considereremo come si svolge la sua attività vitale.

Argomento: Panoramica generale del corpo umano

Lezione: Cellula: struttura, composizione chimica e attività vitale

Il corpo umano è un enorme stato multicellulare. La cellula è l'unità strutturale degli organismi vegetali e animali. Si chiama la scienza che studia le cellule.

In forma, struttura e funzione, le cellule sono estremamente diverse, ma hanno tutte una struttura comune. Ma la forma, le dimensioni e le caratteristiche dipendono dalla funzione svolta dall'organo.

Per la prima volta l'esistenza delle cellule fu segnalata nel 1665 dall'eccezionale fisico, matematico e microscopista inglese Robert Hooke.

Riso. 1.

Dopo la scoperta di Hooke, le cellule sono state trovate al microscopio in tutti i tipi di animali e piante. E avevano tutti un piano di costruzione comune. Ma in un microscopio ottico si potevano vedere solo il citoplasma e il nucleo. L'avvento del microscopio elettronico ha permesso agli scienziati non solo di vedere gli altri, ma anche di esaminare la loro ultrastruttura.

1. Kolesov D.V., Mash R.D., Belyaev I.N. Biologia 8 M.: Otarda - p. 32, compiti e domanda 2, 3, 5.

2. Quali sono le parti principali della cellula?

3. Parlaci degli organelli cellulari.

4. Preparare una relazione sulla storia della scoperta del microscopio.