"Keharakk" – prokarüootsete rakkude keskmine suurus on 5 mikronit. Sarnased invaginatsioonid (mesosoomid) värvitutes rakkudes täidavad metokondrite funktsioone. 2 Valik geneetiline teave aidates kaasa selle kandjate ellujäämisele ja paljunemisele. Töö bioloogiaga 9 "B" klass. Töögrupp: Kobets V., Dedova A., Fokina A., Netšajev S., Tsvetkov V., Datskevitš Yu.
"Rakk kehas" - Prokarüootne rakk (prokarüoot) eukarüootne rakk (eukarüoot). Esimestes mikroskoopides oli näha väline struktuur rakud. Mis on rakke uuriva teaduse nimi? Millised on raku komponendid? Testi küsimused. Keha kuded. üherakulised organismid. taimerakk.
"Rakud" - kromoplastid - kollased, punased, pruunid plastiidid. Kesta ehitus: Funktsioonid – annab rakule värvi, fotosüntees. Funktsioon - valkude biosüntees. Kamber. Mitokondrid. Plastiidid. Rakk on struktuurne ja funktsionaalne üksus kõik elusolendid. Teadmiste kinnistamine. Raku põhiosad. Kuju Suurus Värvifunktsioonid.
"Raku orgaanilised ained" - Kinnitage omandatud teadmisi. Loetlege valkude funktsioonid. Süsivesikud koosnevad süsinikuaatomitest ja veemolekulidest. Konsolideerimine. Raku orgaanilised ühendid: valgud, rasvad, süsivesikud. Millised on süsivesikute ja lipiidide funktsioonid? Tee järeldus. RNA: i-RNA, t-RNA, r-RNA. Orgaanilised ained, mis moodustavad raku.
"Meioos" – algset rakku, millest hiljem moodustub küps munarakk, nimetatakse esimest järku munarakuks. Meioosi teine jagunemine viib teist järku haploidsete spermatotsüütide moodustumiseni. Meioosi tulemusena moodustub ühest diploidsest rakust neli haploidset rakku. Meioosi teine jagunemine.
"Meioosi rakkude jagunemine" – meioosi esimest jagunemist (I) nimetatakse redutseerimiseks. Ettekande koostas IMOYAC TPU dotsent, MD. Provalovoy N.V. Interfaas. Konjugatsioon - homoloogsete kromosoomide ühendus. Tütarrakkudel on haploidne komplekt kromosoomid. Profaas II. Meioos. Seal on konjugatsioon ja üleminek. Moodustub tsütoplasmaatiline membraan.
Kokku on teemas 14 ettekannet
Eukarüootsete rakkude võrdlevad omadused - jaotis Bioloogia, Struktuurilt on erinevad eukarüootsed rakud sarnased, kuid koos sarnasusega ...
Töö lõpp -
See teema kuulub:
Rakk kui bioloogiline süsteem
Saidil loe: rakk kui bioloogiline süsteem.
Kui vajate lisamaterjal sellel teemal või te ei leidnud seda, mida otsisite, soovitame kasutada otsingut meie tööde andmebaasis:
Mida teeme saadud materjaliga:
Kui see materjal osutus teile kasulikuks, saate selle sotsiaalvõrgustikes oma lehele salvestada:
| säutsuma |
Kõik selle jaotise teemad:
Rakk kui bioloogiline süsteem
1. Tsütoloogia alused Põhimõisted: rakuteooria, tsütoloogia, rakk - keha struktuuri, elu, kasvu ja arengu üksus, kuni
Raku anorgaanilised ained
Vesi on elusraku üks põhilisi komponente, moodustades keskmiselt 70–80% raku massist. Rakus on vesi vabas (95%) ja seotud (5%) vormis. Peale selle, et see on sissepääs
Nukleiinhapped. ATP
Nukleiinhapped (ladina keelest nucleus - nucleus) - happed, mis avastati esmakordselt leukotsüütide tuumade uurimisel; avastas 1868. aastal I.F. Miescher, Šveitsi biokeemik. Bioloogiline s
Vitamiinid. Bioloogilised katalüsaatorid
Vitamiinid (lat. vita - elu) - bioorgaanilised ühendid, mida tähistatakse ladina tähestiku tähtedega. Eristama rasvlahustuvad vitamiinid(A, D, E, K) ja vees lahustuvad (B, C, PP jne.
Eukarüootse raku struktuur
Eukarüootsel rakul on kolm põhikomponenti: rakumembraan (plasmamembraan, plasmalemma), tsütoplasma ja tuum. Tsütoplasma on sisemine poolvedelik
Ühemembraaniliste rakuorganellide ehitus ja funktsioonid
Rakuorganellid Struktuurilised tunnused Funktsioonid Endoplasmaatiline retikulum (ER): - Rough ER (granulaarne)
Kahe membraaniga rakuorganellide ehitus ja funktsioonid
Rakuorganellid Struktuursed omadused Funktsioonid Mitokondrid Membraani kaks kihti: välimine ja sisemine on väljendunud
Mittemembraansete rakuorganellide struktuur ja funktsioonid
Rakuorganellid Struktuuri tunnused Funktsioonid Ribosoomid Ümar organell, mis koosneb kahest allüksusest
Prokarüootsete ja eukarüootsete rakkude võrdlevad omadused
Prokarüootsed rakud, mille hulka kuuluvad ka bakterid, on suhteliselt lihtsa ehitusega. Prokarüootse raku tsütoplasma on eukarüootse rakuga võrreldes palju kehvema koostisega.
Oma ehituse järgi võib kõigi elusorganismide rakud jagada kaheks suureks osaks: mittetuuma- ja tuumaorganismid.
Taime- ja loomaraku ehituse võrdlemiseks olgu öeldud, et mõlemad struktuurid kuuluvad eukarüootide suprakuningriiki, mis tähendab, et need sisaldavad membraanimembraani, morfoloogiliselt moodustunud tuuma ja erinevatel eesmärkidel organelle. .
Kokkupuutel
Klassikaaslased
| juurvilja | Loom | |
| Söötmisviis | autotroofne | Heterotroofne |
| raku sein | See asub väljaspool ja seda esindab tselluloosist kest. Ei muuda oma kuju | Seda nimetatakse glükokalüksiks - õhuke valgu- ja süsivesikute rakukiht. Struktuur võib muuta oma kuju. |
| Rakukeskus | Ei. Võib esineda ainult madalamatel taimedel | Seal on |
| Jaoskond | Lapsstruktuuride vahele moodustatakse vahesein | Lapsstruktuuride vahel moodustub kitsendus |
| Varu süsivesikuid | Tärklis | Glükogeen |
| plastiidid | Kloroplastid, kromoplastid, leukoplastid; erinevad üksteisest sõltuvalt värvist | Mitte |
| Vacuoolid | Suured õõnsused, mis on täidetud rakumahlaga. Sisaldama suur hulk toitaineid. Tagage turgori rõhk. Neid on puuris suhteliselt vähe. | Arvukalt väike seedimine, mõnel - kontraktiilne. Struktuur erineb taimede vakuoolidest. |
Taimeraku struktuurilised omadused:
Loomarakkude struktuurilised omadused:
Taime- ja loomarakkude lühike võrdlus
Mis sellest järeldub
- Taime- ja loomarakkude struktuuri ja molekulaarse koostise tunnuste põhimõtteline sarnasus näitab nende päritolu seost ja ühtsust, mis on tõenäoliselt pärit üherakulistest veeorganismidest.
- Mõlemad tüübid sisaldavad palju elemente. Perioodilisustabel, mis esinevad peamiselt anorgaanilise ja orgaanilise olemusega kompleksühendite kujul.
- Erinev on aga see, et evolutsiooni käigus on need kaks rakutüüpi üksteisest kaugele lahknenud, sest erinevatest kahjulikud mõjud väliskeskkond neil on absoluutselt erinevatel viisidel kaitse ja neil on ka erinevad söötmisviisid.
- Taimerakk erineb loomarakust peamiselt tugeva tselluloosist koosneva kesta poolest; spetsiaalsed organellid - kloroplastid, mille koostises on klorofülli molekulid, mille abil teostame fotosünteesi; ja hästi arenenud vakuoolid koos toitainetega.
Rakusein: eukarüootid Söö taimedes, seentes; puudub loomadel loomadel. Koosneb tselluloosist (taimedes) või kitiinist (seentes) prokarüootidest: Jah. Koosneb polümeersetest valgu-süsivesikute molekulidest
Raku(plasma)membraan.eukarüootid.On prokarüoote.
Tuum: eukarüootidel olemas ja ümbritsetud membraaniga prokarüootidel Tuuma piirkond; tuumamembraan Ei
Pro- ja eukarüootidel on tsütoplasma
Kromosoomid.eukarüootid.Lineaarne, sisaldavad valku. Transkriptsioon toimub tuumas, translatsioon tsütoplasmas Prokarüootid Ringikujuline; ei sisalda praktiliselt valku. Transkriptsioon ja translatsioon toimuvad tsütoplasmas
Endoplasmaatiline retikulum (EPS) eukarüootidel Jah.prokarüootidel Ei
Eukarüootidel on ribosoomid, prokarüootidel on need olemas, kuid need on väiksemad
Golgi kompleks.eukarüootides Prokarüootidel on nr
Eukarüootidel on lüsosoomid Prokarüootidel pole neid
Eukarüootidel on mitokondrid. Prokarüootidel on nr
Eukarüootidel on vakuoolid. Enamikul rakkudel on vakuoolid. Prokarüootidel pole neid
Eukarüootidel on ripsmed ja lipud Kõikidel organismidel peale kõrgemate taimede on ripsmed Prokarüootidel on mõned bakterid
Kloroplastid eukarüootides taimerakud..prokarüootides.Ei. Rohelise ja lilla fotosüntees toimub bakterioklorofüllides (pigmentides)
Mikrotuubulid, mikrofilamendid eukarüootides Saadaval prokarüootides Nr
10, Raku keemiline koostis
Rakkudest leiti umbes 60 Mendelejevi perioodilise süsteemi elementi, mida leidub ka elutu loodus. See on üks tõendeid elava ja eluta looduse ühisusest. Vesinik, hapnik, süsinik ja lämmastik on kõige levinumad elusorganismides, mis moodustavad umbes 98% rakkude massist. See on tingitud omadustest keemilised omadused vesinik, hapnik, süsinik ja lämmastik, mille tulemusena osutusid need kõige sobivamateks molekulide moodustamiseks, mis täidavad bioloogilised funktsioonid. Need neli elementi on võimelised moodustama väga tugevaid kovalentseid sidemeid kahele aatomile kuuluvate elektronide sidumise kaudu. Kovalentselt seotud süsinikuaatomid võivad moodustada lugematu arvu erinevate orgaaniliste molekulide selgroo. Kuna süsinikuaatomid moodustavad kergesti kovalentseid sidemeid hapniku, vesiniku, lämmastiku ja ka väävliga, saavutavad orgaanilised molekulid erakordse keerukuse ja struktuuri mitmekesisuse.
Lisaks lahtri neljale põhielemendile märgatavates kogustes (10 s ja 100 s protsendi fraktsioonid) sisaldab rauda, kaaliumi, naatriumi, kaltsiumi, magneesiumi, kloori, fosforit ja väävlit. Kõiki teisi elemente (tsink, vask, jood, fluor, koobalt, mangaan jne) leidub rakus väga väikestes kogustes ja seetõttu nimetatakse neid mikroelementideks.
Keemilised elemendid on osa anorgaanilistest ja orgaanilistest ühenditest. Anorgaaniliste ühendite hulka kuuluvad vesi, mineraalsoolad, süsinikdioksiid, happed ja alused. Orgaanilised ühendid on valgud, nukleiinhapped, süsivesikud, rasvad (lipiidid) ja lipoidid. Lisaks hapnikule, vesinikule, süsinikule ja lämmastikule võib nende koostisse lisada ka muid elemente. Mõned valgud sisaldavad väävlit. Lahutamatu osa nukleiinhape on fosfor. Hemoglobiini molekul sisaldab rauda, magneesium osaleb klorofülli molekuli ehituses. Mikroelemendid, hoolimata äärmiselt madal sisaldus elusorganismides oluline roll eluprotsessides. Jood on osa kilpnäärme hormoonist – türoksiinist, koobalt – osa B-vitamiinist 12 . kõhunäärme saarelise osa hormoon – insuliin – sisaldab tsinki. Mõnes kalas hõivab raua koha hapnikku kandvate pigmentide molekulides vask.
11, mitte orgaaniline aine
H 2 O on elusorganismides kõige levinum ühend. Selle sisaldus erinevates rakkudes varieerub üsna laias vahemikus: 10%-st hambaemailis kuni 98%-ni meduuside kehas, kuid keskmiselt on see umbes 80% kehakaalust. Vee ülimalt oluline roll eluprotsesside tagamisel tuleneb sellest füüsilised ja keemilised omadused. Molekulide polaarsus ja vesiniksidemete moodustamise võime muudavad vee hea lahusti tohutu hulk ained. Enamik rakus toimuvatest keemilistest reaktsioonidest saab toimuda ainult rakus vesilahus. Vesi osaleb ka paljudes keemilistes muundumistes.
Veemolekulide vaheliste vesiniksidemete koguarv varieerub sõltuvalt t-st °. Kell t ° sulav jää hävitab ligikaudu 15% vesiniksidemetest, temperatuuril t ° 40 ° C - pool. Gaasilisele olekule üleminekul hävivad kõik vesiniksidemed. See seletab vee suurt erisoojusmahtuvust. Kui väliskeskkonna t ° muutub, neelab või eraldab vesi vesiniksidemete purunemise või uue moodustumise tõttu soojust. Nii osutuvad t° kõikumised raku sees väiksemaks kui keskkonnas. Selle aluseks on kõrge aurustumissoojus tõhus mehhanism soojusülekanne taimedes ja loomades.
Vesi kui lahusti osaleb osmoosi nähtustes, millel on oluline roll organismi rakkude elutegevuses. Osmoos viitab lahusti molekulide tungimisele läbi poolläbilaskva membraani aine lahusesse. Poolläbilaskvad membraanid on membraanid, mis lasevad lahusti molekulidel läbi, kuid ei lase läbi lahustunud aine molekule (või ioone). Seetõttu on osmoos veemolekulide ühesuunaline difusioon lahuse suunas.
mineraalsoolad.
Suurem osa anorgaanilisest rakkude sees on dissotsieerunud või tahkes olekus soolade kujul. Katioonide ja anioonide kontsentratsioon rakus ja selle keskkonnas ei ole sama. Rakk sisaldab üsna palju K-d ja palju Na-d. Rakuvälises keskkonnas, näiteks vereplasmas, merevees, vastupidi, on palju naatriumi ja vähe kaaliumi. Rakkude ärrituvus sõltub Na+, K+, Ca2+, Mg2+ ioonide kontsentratsioonide suhtest. Mitmerakuliste loomade kudedes on K osa paljurakulisest ainest, mis tagab rakkude sidususe ja nende korrastatud paigutuse. Osmootne rõhk rakus ja selle puhveromadused sõltuvad suuresti soolade kontsentratsioonist. Puhverdamine on raku võime säilitada oma sisu kergelt aluseline reaktsioon konstantsel tasemel. Rakusisese puhverduse tagavad peamiselt H2PO4 ja HPO42- ioonid. Rakuvälistes vedelikes ja veres mängivad H2CO3 ja HCO3- puhvri rolli. Anioonid seovad H ioone ja hüdroksiidioone (OH-), mille tõttu rakuvälise vedeliku rakusisene reaktsioon praktiliselt ei muutu. Tugevust annavad lahustumatud mineraalsoolad (nt Ca fosfaat). luukoe selgroogsed ja molluskite kestad.
12. Raku orgaanilised ained
Oravad.
Raku orgaanilistest ainetest on esikohal valgud nii koguseliselt (10 - 12% raku kogumassist) kui ka väärtuselt. Valgud on suure molekulmassiga polümeerid molekulmass 6000 kuni 1 miljon ja rohkem), mille monomeerideks on aminohapped. Elusorganismid kasutavad 20 aminohapet, kuigi neid on palju rohkem. Iga aminohape sisaldab aminorühma (-NH2), millel on aluselised omadused, ja karboksüülrühma (-COOH), millel on happelised omadused. Kaks aminohapet ühendatakse üheks molekuliks, luues HN-CO sideme koos veemolekuli vabanemisega. Sidet ühe aminohappe aminorühma ja teise karboksüülrühma vahel nimetatakse peptiidsidemeks. Valgud on polüpeptiidid, mis sisaldavad kümneid või sadu aminohappeid. Erinevate valkude molekulid erinevad üksteisest molekulmassi, arvu, aminohapete koostise ja järjestuse poolest polüpeptiidahelas. Seetõttu on selge, et valgud on väga mitmekesised, nende arv igat tüüpi elusorganismides on hinnanguliselt 1010–1012.
Kovalentsete peptiidsidemetega teatud järjestuses ühendatud aminohappeühikute ahelat nimetatakse valgu primaarseks struktuuriks. Rakkudes on valgud spiraalselt keerdunud kiudude või kuulide (gloobulite) kujul. Seda seletatakse asjaoluga, et looduslikus valgus on polüpeptiidahel kokku voltitud rangelt määratletud viisil, sõltuvalt selle koostises olevate aminohapete keemilisest struktuurist.
Esiteks keerdub polüpeptiidahel spiraaliks. Külgnevate pöörete aatomite vahel tekib külgetõmme ja vesiniksidemed tekivad eelkõige külgnevatel pööretel paiknevate NH- ja CO-rühmade vahel. Spiraali kujul keerdunud aminohapete ahel moodustab valgu sekundaarse struktuuri. Heeliksi edasise voltimise tulemusena tekib igale valgule omane konfiguratsioon, mida nimetatakse tertsiaarseks struktuuriks. Tertsiaarne struktuur on tingitud adhesioonijõudude toimest mõnes aminohappes esinevate hüdrofoobsete radikaalide vahel ja kovalentsetest sidemetest aminohappe tsüsteiini SH rühmade vahel (S-S sidemed). Aminohapete hüdrofoobsete radikaalide ja tsüsteiini arv, samuti nende paigutuse järjekord polüpeptiidahelas on iga valgu jaoks spetsiifiline. Järelikult määrab valgu tertsiaarse struktuuri tunnused selle esmane struktuur. Valk avaldab bioloogilist aktiivsust ainult tertsiaarse struktuuri kujul. Seetõttu võib polüpeptiidahelas isegi ühe aminohappe asendamine viia valgu konfiguratsiooni muutumiseni ja selle bioloogilise aktiivsuse vähenemiseni või kadumiseni.
Mõnel juhul ühinevad valgumolekulid üksteisega ja saavad oma funktsiooni täita ainult komplekside kujul. Seega on hemoglobiin neljast molekulist koosnev kompleks ja ainult sellisel kujul on ta võimeline hapnikku siduma ja transportima.Sellised agregaadid esindavad valgu kvaternaarset struktuuri.
Koostise järgi jagunevad valgud kahte põhiklassi – lihtsad ja keerulised. Lihtvalgud koosnevad ainult aminohapetest nukleiinhapped (nukleotiidid), lipiidid (lipoproteiinid), Me (metallivalgud), P (fosfoproteiinid).
Valkude funktsioonid rakus on äärmiselt mitmekesised. Üks olulisemaid on ehitusfunktsioon: valgud osalevad kõigi rakumembraanide ja rakuorganellide, aga ka rakusiseste struktuuride moodustamises. Erakordse tähtsusega on valkude ensümaatiline (katalüütiline) roll. Ensüümid kiirendavad keemilised reaktsioonid voolab rakus 10s ja 100s miljoneid kordi. motoorne funktsioon pakuvad spetsiaalsed kontraktiilsed valgud. Need valgud osalevad kõikvõimalikes liikumistes, milleks rakud ja organismid on võimelised: ripsmete värelemine ja vippude löömine algloomadel, lihaste kokkutõmbumine loomadel, lehtede liikumine taimedes jne. Valkude transpordifunktsioon on kinnitumine keemilised elemendid(näiteks hemoglobiin kinnitub O) või bioloogiliselt toimeaineid(hormoonid) ja viivad need üle keha kudedesse ja organitesse. Kaitsefunktsioon väljendub spetsiaalsete valkude, mida nimetatakse antikehadeks, tootmises vastusena võõrvalkude või rakkude tungimisele organismi. Antikehad seovad ja neutraliseerivad võõrkehi. Valgud mängivad olulist rolli energiaallikana. Täieliku poolitamisega 1g. valke vabaneb 17,6 kJ (~ 4,2 kcal).
Süsivesikud.
Süsivesikud ehk sahhariidid on orgaanilised ühendid üldine valem(CH2O)n. Enamikul süsivesikutel on kaks korda rohkem H-aatomeid rohkem numbrit O aatomid, nagu veemolekulides. Seetõttu nimetati neid aineid süsivesikuteks.
Elusrakus leidub süsivesikuid koguses, mis ei ületa 1-2, mõnikord 5% (maksas, lihastes). Süsivesikute poolest on kõige rikkamad taimerakud, kus nende sisaldus ulatub kohati 90%-ni kuivaine massist (seemned, kartulimugulad jne).
Süsivesikud on lihtsad ja keerulised. lihtsad süsivesikud nimetatakse monosahhariidideks. Sõltuvalt süsivesikute aatomite arvust molekulis nimetatakse monosahhariide trioosideks, tetroosideks, pentoosideks või heksoosideks. Kuuest süsinikmonosahhariidist on kõige olulisemad heksoosid, glükoos, fruktoos ja galaktoos. Veres sisaldub glükoos (0,1-0,12%). Pentoosid riboos ja desoksüriboos on osa nukleiinhapetest ja ATP-st. Kui kaks monosahhariidi ühinevad ühes molekulis, nimetatakse sellist ühendit disahhariidiks. Roost või suhkrupeedist saadav toidusuhkur koosneb ühest glükoosi ja ühest fruktoosi molekulist, piimasuhkur - glükoosist ja galaktoosist.
Komplekssed süsivesikud Paljudest monosahhariididest moodustunud nimetatakse polüsahhariidideks. Selliste polüsahhariidide nagu tärklis, glükogeen, tselluloos monomeer on glükoos.
Süsivesikud täidavad kahte peamist funktsiooni: ehitus ja energia. Tselluloos moodustab taimerakkude seinad. Kompleksne polüsahhariid kitiin on lülijalgsete eksoskeleti peamine struktuurikomponent. Kitiin täidab ka seentes ehitusfunktsiooni. Süsivesikud mängivad rakus peamise energiaallika rolli. Oksüdatsiooniprotsessis 1g. süsivesikuid vabaneb 17,6 kJ (~ 4,2 kcal). Taimedes sisalduv tärklis ja loomadel glükogeen salvestuvad rakkudes ja toimivad energiavaruna.
Nukleiinhapped.
Nukleiinhapete väärtus rakus on väga kõrge. Nende keemilise struktuuri omadused võimaldavad talletada, üle kanda ja pärida tütarrakkudele teavet valkumolekulide struktuuri kohta, mis sünteesitakse igas koes teatud etapis. individuaalne areng. Kuna enamik rakkude omadusi ja omadusi on tingitud valkudest, on selge, et nukleiinhapete stabiilsus on hädavajalik tingimus rakkude ja tervete organismide normaalne toimimine. Kõik muutused raku struktuuris või aktiivsuses füsioloogilised protsessid neis, mõjutades seeläbi elu. Nukleiinhapete ehituse uurimine on äärmiselt oluline, et mõista organismide tunnuste pärandumist ja nii üksikute rakkude kui ka rakusüsteemide – kudede ja elundite – talitlusmustreid.
Nukleiinhappeid on kahte tüüpi - DNA ja RNA.
DNA on polümeer, mis koosneb kahest nukleotiidheeliksist, mis on suletud nii, et moodustub topeltheeliks. DNA molekulide monomeerid on nukleotiidid, mis koosnevad lämmastiku alusest (adeniin, tümiin, guaniin või tsütosiin), süsivesikutest (desoksüriboos) ja jäägist fosforhappe. DNA molekulis olevad lämmastikualused on omavahel seotud ebavõrdse arvu H-sidemetega ja paiknevad paarikaupa: adeniin (A) on alati tümiini (T), guaniin (G) tsütosiini (C) vastu. Skemaatiliselt võib nukleotiidide paigutust DNA molekulis kujutada järgmiselt:
Skeemilt on näha, et nukleotiidid on omavahel seotud mitte juhuslikult, vaid valikuliselt. Adeniini ja tümiini ning guaniini ja tsütosiini selektiivse interaktsiooni võimet nimetatakse komplementaarsuseks. Teatud nukleotiidide komplementaarne interaktsioon on seletatav aatomite ruumilise paigutuse iseärasustega nende molekulides, mis võimaldavad neil üksteisele läheneda ja H-sidemeid moodustada. Polünukleotiidahelas on külgnevad nukleotiidid omavahel seotud suhkru (desoksüriboosi) ja fosforhappejäägi kaudu.
RNA, nagu DNA, on polümeer, mille monomeerideks on nukleotiidid. Kolme nukleotiidi lämmastikualused on samad, mis moodustavad DNA (A, G, C); neljas – uratsiil (U) – esineb RNA molekulis tümiini asemel. RNA nukleotiidid erinevad DNA nukleotiididest oma süsivesikute struktuuri poolest (desoksüriboosi asemel riboos).
RNA ahelas ühendatakse nukleotiidid kovalentsete sidemete moodustumisega ühe nukleotiidi riboosi ja teise nukleotiidi fosforhappejäägi vahel.
Kaheahelalised RNA-d erinevad struktuuri poolest. Kaheahelalised RNA-d on mitmete viiruste geneetilise informatsiooni hoidjad, s.t. täidavad kromosoomide funktsioone. Üheahelalised RNA-d edastavad teavet valkude struktuuri kohta kromosoomist nende sünteesikohta ja osalevad valkude sünteesis.
Üheahelalist RNA-d on mitut tüüpi. Nende nimed tulenevad nende funktsioonist või asukohast lahtris. Enamik Tsütoplasmaatiline RNA (kuni 80-90%) on ribosoomides sisalduv ribosomaalne RNA (rRNA). rRNA molekulid on suhteliselt väikesed ja koosnevad keskmiselt 10 nukleotiidist. Teist tüüpi RNA (mRNA), mis kannab teavet ribosoomideks sünteesitavate valkude aminohapete järjestuse kohta. Nende RNA-de suurus sõltub DNA segmendi pikkusest, millest need sünteesiti. Transfer RNA-d täidavad mitmeid funktsioone. Nad toimetavad aminohapped valgusünteesi kohta, "tunnevad ära" (vastavalt komplementaarsuse põhimõttele) ülekantud aminohappele vastava tripleti ja RNA ning teostavad aminohappe täpse orientatsiooni ribosoomil.
Rasvad ja lipoidid.
Rasvad on rasvhapete makromolekulaarsete hapete ja kolmehüdroksüülse alkoholglütserooli ühendid. Rasvad ei lahustu vees – need on hüdrofoobsed. Rakus on alati muid kompleksseid hüdrofoobseid aineid rasvaineid nimetatakse lipoidideks.
Rasvade üks peamisi funktsioone on energia. 1g poolitamise ajal. rasvad CO2-ks ja H2O-ks, vabaneb suur hulk energiat - 38,9 kJ (~ 9,3 kcal). Raku rasvasisaldus jääb vahemikku 5-15% kuivaine massist. Eluskoe rakkudes suureneb rasva hulk kuni 90%. Loomade rasvkoe rakkudesse, taimede seemnetesse ja viljadesse kogunev rasv toimib varuenergiaallikana.
Rasvad ja lipoidid täidavad ka ehitusfunktsiooni, need on osa rakumembraanidest. Halva soojusjuhtivuse tõttu on rasv võimeline täitma kaitsefunktsiooni. Mõnel loomal (hülged, vaalad) ladestub see nahaalusesse rasvkoesse, moodustades kuni 1 m paksuse kihi. Mõnede lipoidide moodustumine eelneb mitmete hormoonide sünteesile. Järelikult on neil ainetel ka ainevahetusprotsesse reguleeriv funktsioon.
18. Energiavahetuse etapid : Üks energia metabolismi protsess võib jagada kolmeks järjestikuseks etapiks:
Esimene on ettevalmistav. Selles etapis lagunevad tsütoplasmas olevad kõrgmolekulaarsed orgaanilised ained sobivate ensüümide toimel väikesteks molekulideks: valgud - aminohapeteks, polüsahhariidid (tärklis, glükogeen) - monosahhariidideks (glükoos), rasvad - glütserooliks ja rasvhape, nukleiinhapped - nukleotiidideks jne. Selles etapis vabaneb väike kogus energiat, mis hajub soojuse kujul.
Teine etapp on anoksiline või mittetäielik. Ettevalmistavas etapis moodustunud ained - glükoos, aminohapped jne - läbivad edasise ensümaatilise lagunemise ilma hapniku juurdepääsuta. Näiteks võib tuua glükoosi ensümaatilise oksüdatsiooni (glükolüüsi), mis on kõigi elusrakkude üks peamisi energiaallikaid. Glükolüüs on raku tsütoplasmas esinev mitmeetapiline glükoosi lagunemisprotsess anaeroobsetes (hapnikuvabades) tingimustes püroviinamarihappeks (PVA) ja seejärel piim-, äädik-, võihappeks või etüülalkoholiks. Nendes redoksreaktsioonides on elektronide ja prootonite kandjaks (NAD) ja selle redutseeritud vorm NAD *H. Glükolüüsi saadused on püroviinamarihape, vesinik NADH kujul ja energia ATP vorm.
Kell erinevad tüübid kääritamisel on glükolüüsiproduktide edasine saatus erinev. Loomarakkudes ja paljudes bakterites redutseeritakse PVC piimhappeks. Tuntud piimhappekäärimist (piima mahakandmisel, hapukoore, keefiri jms moodustumisel) põhjustavad piimhappeseened ja bakterid.
Alkohoolses kääritamises on glükolüüsi saadused etanool ja CO2. Muud mikroorganismide käärimisproduktid võivad olla butüülalkohol, atsetoon, äädikhape jne.
Hapnikuvaba lõhenemise käigus hajub osa vabanenud energiast soojuse kujul ning osa akumuleerub ATP molekulidesse.
Energiavahetuse kolmas etapp – hapniku lõhenemise ehk aeroobse hingamise staadium toimub mitokondrites. Ensüümid, mis on võimelised elektrone üle kandma, mängivad selles etapis oksüdatsiooniprotsessis olulist rolli. Kolmanda etapi läbimist tagavaid struktuure nimetatakse elektronide transpordiahelaks. Molekulid - energiakandjad, mis said energialaengu glükoosi oksüdatsiooni teises etapis, sisenevad elektronide transpordiahelasse. Molekulidest pärinevad elektronid - energiakandjad liiguvad justkui astmeliselt mööda ahela lülisid kõrgemalt energiatasemelt madalamale. Vabanenud energiat kasutatakse ATP molekulide laadimiseks. Molekulide elektronid - energiakandjad, mis andsid energiat ATP "laadimiseks", ühinevad lõpuks hapnikuga. Selle tulemusena moodustub vesi. Elektronide transpordiahelas on hapnik lõplik elektronide vastuvõtja. Seega vajavad hapnikku kõik elusolendid kui ülimat elektronide vastuvõtjat. Hapnik annab elektronide transpordiahelas potentsiaalse erinevuse ja justkui tõmbab elektrone kõrgelt ligi energiatasemed molekulid - energia kandjad nende madala energiatasemeni. Teel sünteesitakse energiarikkaid ATP molekule.
15. Kolmik - koodi oluline ühik on kolme nukleotiidi kombinatsioon (triplet või koodon).
Järjepidevus - kolmikute vahel pole kirjavahemärke ehk infot loetakse pidevalt.
mittekattuvad - sama nukleotiid ei saa olla samaaegselt kahe või enama kolmiku osa (seda ei täheldatud viiruste, mitokondrite ja bakterite kattuvate geenide puhul, mis kodeerivad mitut kaadrinihkevalku).
Ühemõttelisus (spetsiifilisus)- teatud koodon vastab ainult ühele aminohappele (samas kodeerib Euplotes crassuse UGA koodon kahte aminohapet - tsüsteiini ja selenotsüsteiini)
Degeneratsioon (liignemine) Samale aminohappele võib vastata mitu koodonit.
Mitmekülgsus- geneetiline kood töötab erineva keerukusega organismides samamoodi – viirustest inimeseni (meetodid geenitehnoloogia; On mitmeid erandeid, mis on näidatud jaotises "Standardvariandid" tabelis. geneetiline kood" allpool).
Mürakindlus- nukleotiidasenduste mutatsioone, mis ei too kaasa muutust kodeeritud aminohappe klassis, nimetatakse konservatiivseteks; nukleotiidide asenduste mutatsioone, mis viivad kodeeritud aminohappe klassi muutumiseni, nimetatakse radikaalideks. Geneetiline kood on kõigile elusorganismidele ühine meetod valkude aminohappejärjestuse kodeerimiseks nukleotiidide järjestuse abil.
DNA-s kasutatakse nelja lämmastiku alust - adeniini (A), guaniini (G), tsütosiini (C), tümiini (T), mida venekeelses kirjanduses tähistatakse tähtedega A, G, C ja T. Need tähed teevad ülespoole geneetilise koodi tähestikku. RNA-s kasutatakse samu nukleotiide, välja arvatud tümiin, mis on asendatud sarnase nukleotiidiga - uratsiiliga, mida tähistatakse tähega U (venekeelses kirjanduses U). DNA ja RNA molekulides reastuvad nukleotiidid ahelatesse ja seega saadakse geneetiliste tähtede järjestused.
Geneetiline kood
Peaaegu kõigi elusorganismide valgud koosnevad vaid 20 tüüpi aminohapetest. Neid aminohappeid nimetatakse kanoonilisteks. Iga valk on ahel või mitu aminohapete ahelat, mis on ühendatud rangelt määratletud järjestuses. See järjestus määrab valgu struktuuri ja seega kõik selle bioloogilised omadused.
Geneetilise informatsiooni rakendamine elusrakkudes (st geeni poolt kodeeritud valgu süntees) toimub kahe maatriksprotsessi abil: transkriptsioon (st mRNA süntees DNA matriitsil) ja geneetilise koodi translatsioon. aminohappejärjestusse (polüpeptiidahela süntees mRNA-l). 20 aminohappe kodeerimiseks piisab kolmest järjestikusest nukleotiidist ja ka stoppsignaalist, mis tähendab valgujärjestuse lõppu. Kolmest nukleotiidist koosnevat komplekti nimetatakse tripletiks. Aminohapetele ja koodonitele vastavad aktsepteeritud lühendid on näidatud joonisel.
DNA molekulide omadused
Kõigi rakkude geneetiline informatsioon on kodeeritud desoksüribonukleiinhappe nukleotiidide järjestustena. Esimene samm selle teabe rakendamisel on seotud DNA molekuli - ribonukleiinhappe - moodustamine, mis omakorda osaleb spetsiifiliste valkude sünteesis. Mis tahes organismi fenotüübilised tunnused avalduvad lõpuks DNA poolt kodeeritud valkude mitmekesisuses ja arvus. Infoühendus geneetilise aparaadi molekulide – DNA, RNA ja valkude vahel.
Selleks, et geneetiline informatsioon jõuaks ühelt rakkude põlvkonnalt teisele, peab toimuma DNA replikatsioon – protsess, mille käigus dubleeritakse vanem-DNA molekulid ja jaotatakse seejärel järglaste vahel. See protsess tuleb läbi viia suure täpsusega ja kahju või juhuslikud vead mis on tekkinud DNA-s replikatsioonitsüklite ajal või nende vahel, tuleb enne nende järglaste genoomidesse sisenemist korrigeerida. Lisaks peab fenotüübi moodustamiseks väljenduma geneetiline informatsioon. Kõigil on rakulised organismid geeniekspressioon hõlmab DNA kopeerimist RNA moodustamiseks ja seejärel RNA transleerimist valkudeks. Transkriptsioon toodab mitut tüüpi RNA-d. Mõned neist, messenger-RNA-d, kodeerivad valke, teised aga osalevad erinevates protsessides, mis on vajalikud tervikliku valgu kokkupanekuks. DNA mitte ainult ei kodeeri raku ensümaatilist masinavärki; ta osaleb heastamisprotsessides ja teatud tingimustel võib selles toimuda ümberstruktureerimine. DNA replikatsioon, parandamine ja ümberkorraldamine on peamised protsessid, mille abil organismid säilitavad ja muudavad oma fenotüüpi.
Paljude viiruste puhul on geneetiline informatsioon kodeeritud ka DNA-sse. Viiruse DNA replikatsiooni, parandamise, ümberkorraldamise ja ekspressiooni mehhanismid on sarnased mehhanismidega, mida kasutavad teiste organismide rakud. Mõnede viiruste genoomi esindab mitte DNA, vaid RNA. Selliste viiruste genoomne RNA transleeritakse kas otse valkudeks või omab geneetilist informatsiooni, mis on vajalik RNA molekulide sünteesiks, mis omakorda tõlgitakse valkudeks. Need viirused, mille genoomi esindab kogu RNA eluring, peavad ise replitseerima vanem-RNA-d, et saada viirusosakeste järglasi. On olemas retroviiruste klass paljunemistsükkel mis algab sellest, et nende geneetiline informatsioon tõlgitakse nn pöördtranskriptsiooni käigus DNA keelde. Saadud DNA koopiad ehk proviirused on replikatsiooni- ja ekspressioonivõimelised alles pärast integreerumist raku kromosomaalsesse DNA-sse. Selles integreeritud vormis replitseeruvad viiruse genoomid koos peremeesraku DNA-ga ja nad kasutavad raku transkriptsioonimasinaid uue põlvkonna viirusgenoomide ja viirusvalkude sünteesimiseks vajaliku mRNA genereerimiseks.
Nukleiinhapete vahelise geneetilise teabe edastamise võti, olgu see siis replikatsioon, transkriptsioon või pöördtranskriptsioon, seisneb selles, et nukleiinhappemolekuli kasutatakse matriitsina identsete või seotud struktuuride suunatud koostamisel. Teadaolevalt ei kasutata valkudes talletatud infot vastavate nukleiinhapete kokkupanemiseks, s.t. pöördtõlget ei tuvastatud. Sellegipoolest on valkudel võtmeroll teabe edastamisel nii nukleiinhapete vahel kui ka nukleiinhapetelt valkudele.
DNA struktuur ja käitumine DNA molekuli komponendid ja nende ühendamine keemilised sidemed Kemikaalide abil ja füüsilised meetodid on kindlaks tehtud, et DNA on polümeer, mis koosneb neljast erinevast, kuid omavahel seotud monomeerist. Iga monomeer – nukleotiid – sisaldab ühte neljast heterotsüklilisest lämmastikualusest: adeniini, guaniini, tsütosiini või tümiini, mis on seotud desoksüriboosfosfaadiga. Pikad polünukleotiidahelad moodustuvad külgnevate nukleotiidide desoksüriboosijääkide ühendamisel fosfodiestersidemete abil. Iga fosfaat seob ühe nukleotiidi 3-süsiniku desoksüriboosi hüdroksüülrühma külgneva nukleotiidi 5-süsiniku desoksüriboosi OH-rühmaga.
Bakterite, bakteriofaagide ja pärmseente DNA mis tahes kahe aluse teatud naabruses esinemise sagedus sõltub nende aluste kvantitatiivsest sisaldusest DNA-s. 5'-CG-3' ja 5'-GC-3' esinemissagedus prokarüootses DNA-s on peaaegu sama ja lähedal juhuslikule; sama võib öelda dinukleotiidide 5'-GA-3' ja 5'-AG-3' kohta. Loomade, loomaviiruste ja taimede DNA-s on 5'-CG-3' sagedused aga 1/2 kuni 1/5 5'-GC-3' sagedustest. Seega on järjestus 5'-CG-3' kõrgemate eukarüootide DNA-s üsna haruldane; see on tingitud selle dinukleotiidi võimest toimida metüülimise sihtmärgina ja selle rollist geeniekspressiooni reguleerimisel.
Pärast DNA sünteesitsükli lõppu võivad mõned puriini- ja pürimidiinialused keemiliselt modifitseerida. Selle tulemusena sisaldab osa DNA-st 5-metüültsütosiini, 5-hüdroksümetüültsütosiini, 5-hüdroksümetüüluratsiili ja N-metüüladeniini. Mõnede bakteriofaagide DNA-s on mono- või disahhariidid seotud glükosiidsideme kaudu hüdroksümetüültsütosiini hüdroksümetüülrühmaga. Enamiku madalamate eukarüootide ja selgrootute DNA sisaldab suhteliselt vähe 5-metüültsütosiini ja N "-metüüladeniini. Selgroogsetel on aga alusmetüülimine sagedane, kusjuures kõige levinum on 5-metüültsütosiin. On näidatud, et enam kui 95% Selgroogsete DNA metüülrühmi leidub harva tsütosiinijääkides Esinevad CG dinukleotiidid ja üle 50% nendest dinukleotiididest on metüülitud On selgeid viiteid sellele, et mõnede CG-d sisaldavate järjestuste metüülimise aste on oluline tegur teatud geenide ekspressiooni reguleerimine. Taimedes võib 5-metüültsütosiini leida CG dinukleotiidides ja CNG trinukleotiidides.
Rakkude mitmekesisus
Rakkude teooria järgi on rakk organismide väikseim struktuurne ja funktsionaalne üksus, millel on kõik elusolendi omadused. Rakkude arvu järgi jagunevad organismid ühe- ja hulkrakulisteks. Üherakuliste organismide rakud eksisteerivad iseseisvate organismidena ja täidavad kõiki elusolendite funktsioone. Kõik prokarüootid ja mitmed eukarüootid (paljud vetikate, seente ja algloomade liigid) on üherakulised, mis hämmastab nende kuju ja suuruste erakordse mitmekesisusega. Enamik organisme on siiski veel mitmerakulised. Nende rakud on spetsialiseerunud teatud funktsioonide täitmisele ning kudede ja elundite moodustamisele, mis ei kajastu morfoloogilistes tunnustes. Näiteks inimkeha moodustub umbes 1014 rakust, mida esindab umbes 200 liiki, millel on kõige rohkem erinevaid vorme ja suurused.
Lahtrite kuju võib olla ümmargune, silindriline, kuubikujuline, prismakujuline, kettakujuline, spindlikujuline, tähtkujuline jne (joonis 2.1). Niisiis, munad on ümarad, epiteelirakud on silindrilised, kuubikujulised ja prismakujulised, punased verelibled on kaksiknõgusa kujuga, lihaskoe rakud on spindlikujulised ja närvikoe rakud on tähtkujulised. Mõnel rakul pole püsiv vorm. Nende hulka kuuluvad esiteks vere leukotsüüdid.
Rakkude suurused varieeruvad samuti märkimisväärselt: enamiku mitmerakulise organismi rakkude suurus on 10 kuni 100 mikronit ja väikseim - 2-4 mikronit. Alumine piir tuleneb asjaolust, et rakus peab elutegevuse tagamiseks olema minimaalne kogum aineid ja struktuure ning liiga suured raku suurused takistavad ainete ja energia vahetust keskkonnaga ning takistavad ka säilitusprotsesse. homöostaas. Mõned rakud on aga palja silmaga näha. Esiteks hõlmavad need arbuusi- ja õunapuude viljade rakke, aga ka kalade ja lindude mune. Isegi kui üks lahtri lineaarsetest mõõtmetest ületab keskmise, vastavad kõik ülejäänud normile. Näiteks võib neuroni väljakasv olla pikem kui 1 m, kuid selle läbimõõt vastab siiski keskmisele väärtusele. Raku suuruse ja keha suuruse vahel puudub otsene seos. Seega on elevandi ja hiire lihasrakud ühesuurused. .
Prokarüootsed ja eukarüootsed rakud
Nagu eespool mainitud, on rakkudel palju sarnaseid funktsionaalseid omadusi ja morfoloogilisi tunnuseid. Igaüks neist koosneb tsütoplasma, temasse sukeldunud pärilikku teavet ja eraldatud väljast plasmamembraan ehk plasmalemma ei sega ainevahetuse ja energia protsessi. Väljaspool membraani võib rakul olla ka rakusein, mis koosneb erinevaid aineid, mis kaitseb rakku ja on omamoodi selle väline skelett.
Tsütoplasma esindab kogu raku sisu, täites ruumi plasmamembraani ja pärilikku teavet sisaldava struktuuri vahel. See koosneb
alusmaterjalist hüaloplasma- ja sellesse sukeldatud organoidid ja kandmised. Organellid on raku püsivad komponendid, mis täidavad teatud funktsioone, ja lisandid - raku eluea jooksul tekkivad ja kaovad komponendid, mis täidavad peamiselt säilitus- või eritusfunktsioone. Inklusioonid jagunevad sageli tahketeks ja vedelateks. Tahkeid inklusioone esindavad peamiselt graanulid ja need võivad olla erineva iseloomuga, vaakumid ja rasvatilgad aga vedelateks (joon. 2.2).
Praegu on rakukorraldusel kaks peamist tüüpi: prokarüootne ja eukarüootne.
Prokarüootsel rakul ei ole tuuma, tema pärilikkus on tsütoplasmast membraanidega eraldatud.
Tsütoplasma piirkonda, mis talletab prokarüootses rakus geneetilist informatsiooni, nimetatakse nukleoid. Prokarüootsete rakkude tsütoplasmas leidub peamiselt ühte tüüpi organoid - ribosoome ja membraanidega ümbritsetud organellid puuduvad täielikult. Bakterid on prokarüootid.
Eukarüootne rakk - rakk, milles on vähemalt üks arenguetapp tuum- spetsiaalne struktuur, milles DNA asub.
Eukarüootsete rakkude tsütoplasmat iseloomustab märkimisväärne organellide mitmekesisus. Eukarüootsete organismide hulka kuuluvad taimed, loomad ja seened.
Prokarüootsete rakkude suurus on reeglina suurusjärgu võrra väiksem kui eukarüootsete rakkude suurus. Enamik prokarüoote on üherakulised organismid, samas kui eukarüootid on mitmerakulised.
Taimede, loomade, bakterite ja seente rakkude ehituse võrdlusomadused
Lisaks prokarüootidele ja eukarüootidele iseloomulikele tunnustele on taimede, loomade, seente ja bakterite rakkudel mitmeid muid tunnuseid. Niisiis sisaldavad taimerakud spetsiifilisi organelle - kloroplastid, mis määravad nende fotosünteesivõime, samas kui teistes organismides neid organelle ei leidu. Muidugi ei tähenda see, et teised organismid poleks võimelised fotosünteesiks, kuna näiteks bakterites esineb see plasmalemma ja üksikute membraani vesiikulite invaginatsioonidel tsütoplasmas.
Taimerakud sisaldavad tavaliselt suuri rakumahlaga täidetud vakuoole. Neid leidub ka loomade, seente ja bakterite rakkudes, kuid neil on täiesti erinev päritolu ja nad täidavad erinevaid funktsioone. Peamine reservaine, mida leidub tahkete lisanditena, on tärklis taimedes, glükogeen loomades ja seentes ning volutiin bakterites.
Nende organismirühmade teine eristav tunnus on pinnaaparaadi organiseeritus: loomorganismide rakkudel puudub rakuseina, nende plasmamembraan on kaetud ainult õhukese glükokalüksiga, samas kui kõigil ülejäänutel on see olemas. See on täiesti arusaadav, kuna loomade toitumisviis on seotud toiduosakeste kinnipüüdmisega fagotsütoosi protsessis ja rakuseina olemasolu võtaks nad sellest võimalusest ilma. Rakuseina moodustava aine keemiline olemus ei ole erinevatel elusorganismide rühmadel ühesugune: kui taimedes on selleks tselluloos, siis seentes kitiin ja bakterites mureiin (tabel 2.1).
Tabel 2.1
Taimede, loomade, seente ja bakterite rakkude ehituse võrdlusomadused
|
märk |
bakterid |
Loomad |
Seened |
Taimed |
|
Söötmisviis |
heterotroofne või autotroofne |
Heterotroofne |
Heterotroofne |
autotroofne |
|
Organisatsioon pärilik teavet |
prokarüootid |
eukarüootid |
eukarüootid |
eukarüootid |
|
DNA lokaliseerimine |
Nukleoid, plasmiidid |
tuum, mitokondrid |
tuum, mitokondrid |
Tuum, mitokondrid, plastiidid |
|
plasmamembraan | ||||
|
raku sein |
Mureinovaya |
Kitiinne |
Tselluloosi |
|
|
Tsütoplasma | ||||
|
Organellid |
Ribosoomid |
Membraan ja mittemembraan, sealhulgas rakukeskus |
Membraanne ja mittemembraanne |
Membraan ja mittemembraan, sealhulgas plastiidid |
|
Liikumise organellid |
Lipukesed ja villid |
Lipud ja ripsmed |
Lipud ja ripsmed |
Lipud ja ripsmed |
|
kontraktiilne, seedimine |
Tsentraalne vakuool rakumahlaga |
|||
|
Kaasamised |
Glükogeen |
Glükogeen |
Erinevate eluslooduse kuningriikide esindajate rakkude struktuuri erinevused on näidatud joonisel fig. 2.3.
Riis. 2.3. Bakterite (A), loomade (B), seente (C) ja taimede (D) rakustruktuur
2.3. Raku keemiline organisatsioon. Rakku moodustavate anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete (valgud, nukleiinhapped, süsivesikud, lipiidid, ATP) ehituse ja funktsioonide seos. Organismide suguluse põhjendamine nende rakkude keemilise koostise analüüsi põhjal.
Raku keemiline koostis.
Elusorganismide koostisest on leitud suurem osa praeguseks avastatud D. I. Mendelejevi elementide perioodilise tabeli keemilistest elementidest. Ühelt poolt ei sisalda need ainsatki elementi, mida elutus looduses poleks, teisalt erinevad nende kontsentratsioonid eluta looduse kehades ja elusorganismides oluliselt (tabel 2.2).
Need keemilised elemendid moodustavad anorgaanilisi ja orgaanilisi aineid. Vaatamata sellele, et elusorganismides on ülekaalus anorgaanilised ained (joonis 2.4), määravad nende unikaalsuse just orgaanilised ained. keemiline koostis ja elu kui terviku nähtust, kuna neid sünteesivad peamiselt organismid eluprotsessis ja neil on oluline roll reaktsioonides.
Teadus tegeleb organismide keemilise koostise ja neis toimuvate keemiliste reaktsioonide uurimisega. biokeemia.
Tuleb märkida, et kemikaalide sisaldus erinevates rakkudes ja kudedes võib oluliselt erineda. Näiteks kui loomarakkudes on orgaaniliste ühendite hulgas ülekaalus valgud, siis taimerakkudes on ülekaalus süsivesikud.
Tabel 2.2
|
Keemiline element |
Maakoor |
Merevesi |
Elavad organismid |
Makro- ja mikroelemendid
Elusorganismides leidub umbes 80 keemilist elementi, kuid ainult 27 neist elementidest täidavad rakus ja organismis oma funktsiooni. Ülejäänud elemendid esinevad väikestes kogustes ja näivad olevat alla neelatud toidu, vee ja õhu kaudu. Keemiliste elementide sisaldus organismis varieerub oluliselt (vt tabel 2.2). Sõltuvalt kontsentratsioonist jagatakse need makro- ja mikroelementideks.
Igaühe kontsentratsioon makrotoitained kehas ületab 0,01% ja nende kogusisaldus on 99%. Makrotoitainete hulka kuuluvad hapnik, süsinik, vesinik, lämmastik, fosfor, väävel, kaalium, kaltsium, naatrium, kloor, magneesium ja raud. Nimetatakse ka nelja esimest neist elementidest (hapnik, süsinik, vesinik ja lämmastik). orgaaniline, sest need on osa peamistest orgaanilistest ühenditest. Fosfor ja väävel on ka mitmete orgaaniliste ainete, näiteks valkude ja nukleiinhapete komponendid. Fosfor on oluline luude ja hammaste moodustamiseks.
Ilma ülejäänud makrotoitaineteta on keha normaalne toimimine võimatu. Niisiis osalevad kaalium, naatrium ja kloor rakkude ergastamise protsessides. Kaaliumi on vaja ka paljude ensüümide toimimiseks ja vee hoidmiseks rakus. Kaltsiumi leidub taimede rakuseintes, luudes, hammastes ja molluskite kestades ning see on vajalik lihaste kokkutõmbumiseks ja rakusiseseks liikumiseks. Magneesium on klorofülli komponent – pigment, mis tagab fotosünteesi voolu. Ta osaleb ka valkude biosünteesis. Raud on lisaks hemoglobiini osale, mis kannab hapnikku veres, vajalik hingamis- ja fotosünteesiprotsesside jaoks, aga ka paljude ensüümide toimimiseks.
mikroelemendid sisalduvad kehas kontsentratsioonides alla 0,01% ja nende kogukontsentratsioon rakus ei ulatu isegi 0,1% -ni. Mikroelementide hulka kuuluvad tsink, vask, mangaan, koobalt, jood, fluor jne. Tsink on osa pankrease hormooni molekulist insuliinist, vask on vajalik fotosünteesiks ja hingamiseks. Koobalt on vitamiini B 12 komponent, mille puudumine põhjustab aneemiat. Jood on vajalik kilpnäärmehormoonide sünteesiks, mis tagavad ainevahetuse normaalse kulgemise ning fluor on seotud hambaemaili tekkega.
Arenguni viivad nii makro- kui ka mikroelementide ainevahetuse puudus ja liig või rikkumine mitmesugused haigused. Eelkõige põhjustab kaltsiumi ja fosfori puudus rahhiiti, lämmastikupuudus põhjustab tõsist valgupuudust, rauapuudus põhjustab aneemiat ja joodipuudus põhjustab kilpnäärmehormoonide moodustumise häireid ja ainevahetuse kiiruse langust. Fluoriidi tarbimise vähendamine vee ja toiduga põhjustab suurel määral hambaemaili uuenemise rikkumist ja sellest tulenevalt kaariese eelsoodumust. Plii on mürgine peaaegu kõigile organismidele. Selle liig põhjustab pöördumatuid aju- ja kesknärvisüsteemi kahjustusi, mis väljenduvad nägemis- ja kuulmiskaotuses, unetuses, neerupuudulikkuses, krambihoogudes ning võivad põhjustada ka halvatust ja haigusi nagu vähk. Ägeda pliimürgitusega kaasnevad äkilised hallutsinatsioonid ning see lõpeb kooma ja surmaga.
Makro- ja mikroelementide puudust saab kompenseerida nende sisalduse suurendamisega toidus ja joogivesi, samuti võttes ravimid. Niisiis leidub joodi mereandides ja jodeeritud soolas, kaltsiumi munakoortes jne.