KOKIA GYVŲ DAIKTŲ CHEMINĖ SUDĖTIS? - BIOLOGIJA - 2025

Cheminė sudėtis gyvų būtybių yra pagrįstas organinių molekulių ir kai neorganinių elementų, daugiau ar mažiau tomis pačiomis proporcijomis, kurios atlieka panašias funkcijas juos visus.

Gyvus organizmus sudaro ląstelės ir šios ląstelės savo organizaciniu lygmeniu yra skirtingo sudėtingumo. Kai kurios yra gana paprastos, tokios kaip bakterijos, o kitoms būdingi sudėtingesni organizaciniai modeliai, kurių vidinėje organizacijoje yra daug daugiau elementų, kaip tai yra daugelyje eukariotų ląstelių.

„Oblako3011“ nuotrauka www.pixabay.com

Gyvosios medžiagos struktūrinius elementus sudaro biomolekulės, o žmogaus atveju daugumos šių biomolekulių pagrindinės sudedamosios dalys yra, pavyzdžiui, anglis (50%), deguonis (20%), vandenilis (10%). ), azoto (8,5%), kalcio (4%) ir fosforo (2,5%) (visos vertės, susijusios su sausu svoriu).

Šie šeši elementai sudaro maždaug 95% visos organinių medžiagų sudėties, likę 5% atitinka kitus elementus, tokius kaip: kalis, siera, natris, chloras, magnis, geležis, manganas ir jodas.

Reikėtų pažymėti, kad didžiąją dalį organizmų (daugiau kaip 60% kūno svorio) sudaro skystas vanduo, kuris yra pagrindinis gyvenimo elementas, nes į jį yra panardintos tiek viduląstelinės struktūros, tiek pačios ląstelės. .

Ši skysta terpė suteikia ląstelėms svarbiausias būtinas sąlygas ir joje vyksta visos svarbios išgyvenimo biocheminės reakcijos.

gyvos būtybės cheminė sudėtis

- Sudėtingos biomolekulės

Keletas pagrindinių elementų, patenkančių į gyvosios medžiagos sudėtį, skirtingomis proporcijomis susijungia, sudarydami skirtingus mažų organinių molekulių rinkinius, kurie savo ruožtu tarnauja kaip struktūriniai elementai sudėtingesnėms biomolekulėms formuoti.

Šių struktūrinių elementų ir pagrindinių organizmų biomolekulių santykis yra toks:

- Dezoksiribonukleotidai ir dezoksiribonukleino rūgštis (DNR)

- Ribonukleotidai ir ribonukleino rūgštis (RNR)

- Amino rūgštys ir baltymai

- Monosacharidai ir polisacharidai

- Riebalų rūgštys ir lipidai

Dezoksiribonukleotidai ir dezoksiribonukleino rūgštis

Dezoksiribonukleorūgštis arba DNR turi paveldimą informaciją apie visus gyvus daiktus, prokariotus ir eukariotus. Ši svarbi biomolekulė taip pat lemia pagrindines ląstelės savybes tiek morfologiniu, tiek metaboliniu, tiek struktūriniu, tiek vystymosi požiūriu.

DNR koduoja informaciją, reikalingą baltymų sintezei, taip pat informaciją, reikalingą RNR sintezei, kuri yra dar viena svarbi organinė molekulė, reikalinga daugelio ląstelių procesų sintezei ir valdymui.

Tai yra polimeras, sudarytas iš dviejų subvienetų, vadinamų nukleotidais, sruogų, kurių struktūras sudaro dezoksiribozės (monosacharidas su 5 anglies atomais) molekulė, viena ar daugiau fosfato grupių ir azotinė bazė su vienu arba dviem žiedais (purinas arba pirimidinas, atitinkamai).

Grynosios DNR bazės yra adeninas (A) ir guaninas (G), o pirimidino bazės yra timinas (T) ir citozinas (C).

Linijiškai tos pačios DNR grandinės nukleotidai yra sujungti vienas su kitu fosfodiesteriniais ryšiais, kuriuos sudaro fosfato grupės ir cukrūs, su kuriais jie yra kovalentiškai sujungti.

Bazės, esančios vienoje iš sruogų, papildo tas, kurios priešingos kitoje sruogoje vandenilio ryšiais, visada tuo pačiu būdu: adeninas su timinu (AT) ir guaninas su citozinu (GC) ).

Skirtingos azoto bazės DNR ir RNR.
Šaltinis: Vertimas raštu: Naudotojas: Jcfidy

Ribonukleotidai ir ribonukleino rūgštis

Kaip ir DNR, ribonukleino rūgštis yra biomolekulė ir yra atsakinga už aminorūgščių, kurios sudaro baltymus, surišimo procesą, taip pat už kitus sudėtingesnius genų ekspresijos reguliavimo ir kontrolės procesus.

Tai taip pat yra biopolimeras, tačiau jį sudarantys nukleotidai yra vadinami ribonukleotidais, nes juos struktūruojantis monosacharidas nėra deoksiribozė, kaip DNR, bet ribozė. Jie taip pat turi vieną ar daugiau fosfatų grupių ir jų azotinės bazės skiriasi nuo DNR bazių tuo, kad nėra guanino, bet uracilo (U).

Amino rūgštys ir baltymai

Baltymai yra biomolekulės, kurios gali pasiekti skirtingo sudėtingumo laipsnį ir yra labai universalios struktūros ir funkcijos atžvilgiu. Jie ne tik suteikia ląstelėms struktūrą ir formą, bet taip pat gali atlikti veiklą, leidžiančią greitai vystyti esmines biochemines reakcijas (fermentus).

Nepriklausomai nuo aptariamo baltymo tipo, jie visi yra sudaryti iš bazinių „blokų“, vadinamų aminorūgštimis , kurios yra molekulės, turinčios „asimetrinį“ anglies atomą, prijungtą prie amino grupės (-NH2), prie karboksilo grupės (-COOH), vandenilio atomas (-H) ir juos skirianti R grupė.

Grafinis ribosomų baltymo struktūros vaizdas (Šaltinis: Jawahar Swaminathan ir MSD darbuotojai Europos bioinformatikos institute per „Wikimedia Commons“)

Dažniausiai gamtoje yra 20 aminorūgščių ir yra klasifikuojamos pagal R grupės tapatumą; Šitie yra:

- asparaginas, glutaminas, tirozinas, serinas, treoninas (poliariniai)

- asparto rūgštis, glutamo rūgštis, argininas, lizinas, histidinas (užkraunami) ir

- glicinas, alaninas, valinas, leucinas, izoleucinas, triptofanas, prolinas, cisteinas, metioninas ir fenilalaninas (apoliariniai).

Kai DNR yra perkelta į RNR molekulę, kiekvienas nukleotidų trejetas žymi kodą, kuris nurodo struktūrą, sintetinančią baltymus (ribosomas), kokio tipo aminorūgštį įtraukti į augančią peptido grandinę.

Polipeptidai, iš kurių susidaro baltymai, yra gaminami, tada, dėka jų aminorūgščių jungties, kuri susideda iš peptidinio ryšio užmezgimo tarp aminorūgšties karboksilo grupės anglies ir gretimos aminorūgšties aminogrupės azoto.

Monosacharidai ir polisacharidai

Angliavandeniai yra viena gausiausių gyvų būtybių biomolekulių. Jie atlieka pagrindines funkcijas, tokias kaip struktūriniai, mitybos, signaliniai elementai ir kt. Jie yra sudaryti iš skirtingų proporcijų cheminių anglies, vandenilio ir deguonies kompleksų.

Augalai yra vienas pagrindinių natūralių gyvų būtybių angliavandenių augintojų ir dauguma gyvūnų priklauso nuo jų išgyvenimo, nes iš jų išskiria energiją, vandenį ir anglį.

Celiuliozė, struktūrinis biopolimeras (Šaltinis: Vicente Neto per „Wikimedia Commons“)

Daržovių struktūriniai angliavandeniai (celiuliozė, ligninas ir kt.), Taip pat augalų (krakmolo) ir daugelio gyvūnų atsarginiai angliavandeniai (glikogenas) yra daugiau ar mažiau sudėtingi polisacharidai, sudaryti iš paprastų cukraus vienetų arba monosacharidai (daugiausia gliukozė).

Riebalų rūgštys ir lipidai

Lipidai yra vandenyje netirpūs junginiai, kurie sudaro pagrindinę biologinių membranų medžiagą, visų gyvų ląstelių funkciniu ir struktūriniu požiūriu elementarią.

Tai yra amfipatinės molekulės, tai yra, molekulės, turinčios hidrofilinį ir hidrofobinį galus. Jie yra sudaryti iš riebalų rūgščių grandinių, prijungtų prie anglies skeleto, paprastai glicerolio, kurio trečiasis „laisvasis“ anglies atomas yra prijungtas prie konkretaus pakaitalo, kuris kiekvienai molekulei suteikia tapatumą.

Vieni iš labiausiai paplitusių lipidų (Šaltinis: originalus įkėlėjas buvo Lmaps angliškoje Vikipedijoje. Via Wikimedia Commons)

Riebalų rūgštys yra angliavandeniliai, tai yra, jas sudaro tik sujungti anglies ir vandenilio atomai.

Daugybinių lipidų susiejimas dvisluoksniu pavidalu sudaro sąlygas membranos susidarymui, o šios struktūros hidrofobiškumo savybės, taip pat integruotų ir periferinių baltymų buvimas padaro šią pusiau pralaidžią struktūrą.

- Vanduo

Nuotrauka: José Manuelis Suárezas per „Wikimedia Commons“

Vanduo (H2O) yra vienas iš svarbiausių gyvų būtybių ir jas sudarančių ląstelių cheminių elementų. Didžiąją dalį gyvūnų ir augalų kūno svorio sudaro šis bespalvis skystis.

Augalų fotosintezės metu vanduo yra pagrindinis deguonies, kuriuo kvėpuoja gyvūnai, ir vandenilio atomų, kurie yra organinių junginių, šaltinis.

Jis laikomas universaliu tirpikliu ir jo savybės daro jį ypač svarbiu vystant beveik visas biochemines reakcijas, būdingas gyviesiems organizmams.

Jei žiūrima iš ląstelių, vanduo yra padalijamas į „skyrius“:

• Tarpląstelinė erdvė, kurioje citozolį sudaro vanduo, sumaišytas su kitomis medžiagomis, yra skystis, kuriame suspenduotos eukariotų ląstelių organelės.
• Tarpląstelinė erdvė, kurią sudaro ląstelę supanti aplinka audinyje arba natūralioje aplinkoje (vienaląsčiai organizmai).

- Jonai

Didžioji dalis cheminių elementų ląstelėse randama pirmiau minėtų biomolekulių pavidalu, o daugelis kitų - šiame tekste. Tačiau kiti svarbūs cheminiai elementai yra jonų pavidalu.

Ląstelių membranos paprastai yra nelaidžios jonams, ištirpusiems vidinėje ar išorinėje ląstelių aplinkoje, todėl jie gali patekti į juos arba iš jų išeiti per nešiklius ar specialius kanalus.

Jonitinė tarpląstelinės terpės arba citozolio koncentracija daro įtaką ląstelių osmosinėms ir elektrinėms savybėms, taip pat skirtingiems ląstelių signalizacijos procesams, kurie nuo jų priklauso.

Tarp svarbiausių gyvūnų ir augalų audinių jonų yra kalcis, kalis ir natris, chloras ir magnis.

Nuorodos

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J ir kt. Ląstelės molekulinė biologija. 4-asis leidimas. Niujorkas: „Garland Science“; 2002. Ląstelės cheminiai komponentai. Galima įsigyti iš: ncbi.nlm.nih.gov
2. Gladyševas, GP, Kitaeva, DK, ir „Ovcharenko“, EN (1996). Kodėl gyvų daiktų cheminė sudėtis prisitaiko prie aplinkos? Journal of Biological Systems, 4 (04), 555-564.
3. „Murray“, R. K., „Granner“, DK, „Mayes“, PA ir „Rodwell“, VW (2014 m.). Harperio iliustruota biochemija. Mcgraw-hill.
4. Nelsonas, D. L., Lehningeris, AL ir „Cox“, MM (2008). Lehningerio biochemijos principai. Macmillanas.
5. Prescher, JA, & Bertozzi, CR (2005). Chemija gyvosiose sistemose. Gamtos cheminė biologija, 1 (1), 13–21.
6. Saliamonas, EP, Bergas, LR ir Martinas, DW (2011). Biologija (9-asis leidimas). Brooks / Cole, Cengage mokymasis: JAV.