有机物质，宏观和微量元素：细胞的化学组织

在19世纪后期才形成生物学的一个分支，叫生化。 她正在研究活细胞的化学成分。 科学的主要任务 - 代谢和能量的特殊性的认识，调节植物和动物细胞的重要功能。

细胞的化学组合物的概念

正如科学家广泛研究的结果，细胞的化学组织进行了研究，发现有生命的东西是由超过85个化学元素。 其中一些所需要的几乎所有的生物，而有些则是具体的，发生在特定的物种。 第三组存在于微生物，植物和动物的足够少量的细胞的化学元素。 细胞的化学元素在阳离子和由其中形成矿物盐和水的阴离子的形式常常是，并被合成有机碳化合物：碳水化合物，蛋白质，脂质。

器官元素

在生物化学中，这些包括碳，氢，氧和氮。 他们的组是存在于它的其它化学元素的88〜97％的细胞。 尤其重要的是碳。 在所有细胞的组合物中的有机物质由包含在其组合物中的原子的碳分子。 它们可以被相互连接以形成一个链（支链和无支链的），以及循环。 这种能力碳原子underlies的包含在细胞质和细胞器的有机物质引人注目多样性。

例如，电池的内部内容由可溶性寡糖，亲水性蛋白质，脂质，各种类型的RNA的：转移RNA，核糖体RNA和信使RNA，以及游离单体 - 核苷酸。 这样的化学组合物具有细胞核。 它还包含脱氧核糖核酸的分子，染色体的一部分。 所有上述化合物的是在氮，碳与氧，氢的其组成原子。 这是他们特别重要的证明，因为电池的化学组织取决于生源要素组成细胞结构的内容：hyaloplasm和细胞器。

宏量营养素及其含义

化学元素，这也是很常见的各种类型的生物的细胞，生物化学被称为常量营养物。 它们在细胞中的含量为1.2％ - 1.9％。 由大量元素细胞包括：磷，钾，氯，硫，镁，钙，铁和钠。 他们都具有重要的功能，是各种细胞器的一部分。 因此，亚铁离子是存在于血液中的蛋白质 - 血红蛋白，其携带氧气（在这种情况下它被称为氧合血红蛋白），二氧化碳（karbogemoglobin）或二氧化碳（碳氧血红蛋白）。

钠离子提供细胞间的运输重要形式：所谓的钠 - 钾泵。 他们还组织间液和血浆的一部分。 镁离子存在于叶绿素分子（感光色素高等植物）和参与光合作用的过程中，以及形式反应中心的光能量陷阱光子。

钙离子提供沿着纤维神经脉冲的传导和骨细胞是的主要成分 - 骨细胞。 钙化合物是在世界上无脊椎动物，其壳由碳酸钙的普遍。

氯离子参与充电细胞膜和提供底层神经刺激的电脉冲的外观。

硫原子是天然蛋白质的一部分，并且使它们的三级结构“缝合”多肽链上，由此形成球状蛋白质分子。

钾离子参与的物质通过细胞膜的运输。 磷原子是这一重要的能源密集型的物质，如三磷酸腺苷的一部分，并且是的脱氧核糖核酸和核糖核酸的分子，其是主要的物质的细胞遗传的重要组成部分。

在细胞代谢跟踪功能

在细胞中构成小于0.1％约50的化学元素，称为微小区。 这些包括锌，钼，碘，铜，钴，氟。 随着低维护他们的表现非常重要的功能，因为许多生物活性物质的一部分。

例如，锌原子是胰岛素分子（胰腺激素调节血糖水平）中，碘是甲状腺激素的构成 - 甲状腺素和三碘甲状腺氨酸控制代谢的体内水平。 铜，随着参与造血（红血细胞，血小板和白血细胞在脊椎动物的骨髓的形成）铁离子。 铜离子包含在存在于无脊椎动物，如贝的血蓝蛋白血颜料。 因此，他们的血淋巴蓝色的颜色。

在细胞中，例如化学元素如铅，金，溴，银更少的内容。 他们被称为植物和动物细胞的ultromikroelementami和组成部分。 例如，在化学分析中检测到玉米象金离子。 溴原子中的大量包含于棕色和红藻，如马尾藻，海带，墨角藻的菌体细胞。

所有以前这些例子和事实说明了如何相互关联的化学成分，功能和细胞结构。 下表显示了在活生物体的细胞的多种化学元素的含量。

有机化合物的一般特性

以某种方式的生物体不同组的细胞的化学性质依赖于碳原子，占细胞团的50％以上。 实际上，所有干电池物质被表示碳水化合物，蛋白质，核酸和脂质，其具有复杂的结构和高的分子量。 这样的分子被称为大分子（聚合物）和由更简单的元件 - 的单体。 蛋白质物质发挥着极其重要的作用，并执行各种功能，这在下面讨论。

蛋白质在细胞中的作用

的化合物进入到活细胞生化分析，证实了有机物质含量高，例如蛋白质。 这一事实有一个合乎逻辑的解释：蛋白质执行多种功能，并参与细胞生活的各个方面。

例如，蛋白质的保护功能是抗体的形成 - 由淋巴细胞产生的抗体。 这样的保护蛋白质如凝血酶，血纤维蛋白和tromboblastin提供血液凝固，防止其在创伤和损伤损失。 细胞的复杂组合物包括具有以识别外来化合物的能力的细胞的膜蛋白 - 抗原。 他们改变自己的配置和潜在危害的报告细胞（报警功能）。

一些蛋白质具有调节功能和是激素，如催产素，由下丘脑产生的，垂体保留。 从它出发进入血液，催产素作用于子宫肌壁，导致其降低。 加压素蛋白也用于通过控制血压调节功能。

肌肉细胞的肌动蛋白是肌球蛋白和，能够收缩，这会导致肌肉组织的运动功能。 对于蛋白质，典型的和营养的功能，例如，用于白蛋白胚胎作为发展的养分。 各种生物体，如血红蛋白和血蓝蛋白的血液蛋白，氧分子被转移 - 操作传输功能。 如果有更多的能量消耗的物质，例如碳水化合物和脂质，充分利用，细胞开始分解蛋白质。 这种材料17的一克给出2千焦耳能量。 之一的蛋白质的最重要的功能是催化（蛋白质，酶加快在胞质区室的化学反应）。 基于上述，我们已经看到，这些蛋白质有一些非常重要的功能和动物细胞的必要组成部分。

蛋白质的生物合成

考虑在细胞中，发生在细胞器经由细胞质如核糖体蛋白质合成的过程。 由于特定的酶的活性，与核糖体的钙离子的参与结合的多核糖体。 蛋白质分子的合成，在启动转录过程 - 在细胞中的核糖体的主要功能。 作为它的一个结果被合成的mRNA分子，其上连接的多核糖体。 然后开始第二次审判 - 广播。 运输RNA结合至二十种不同类型的氨基酸，将他们的多核糖体，并且由于在细胞中的核糖体的功能 - 多肽的合成，这些细胞器形成的tRNA络合物，氨基酸分子通过肽键连接在一起以形成蛋白质大分子。

水在代谢中的作用

细胞学研究证实，细胞的结构和组成，其中我们学习，平均70％的水，并在许多动物中，领先的生命的水的方式（例如，腔肠动物）的含量达97％-98％的事实。 鉴于细胞的这种化学品组织的包括亲水性（能够溶解的）和 疏水性（拒水的）材料。 作为一种通用的极性溶剂，水起着至关重要的作用，并有直接的影响，不仅在功能上，而且在细胞的结构本身。 下表显示了在不同类型的活的生物体的细胞中的水含量。

碳水化合物在细胞中的作用

正如我们前面所解释的，重要的有机化工原料 - 聚合物 - 也是碳水化合物。 这些措施包括多糖，寡糖和单糖。 碳水化合物是更复杂的系统的一部分 - 糖脂和糖蛋白，其被构造细胞膜和nadmembrannye结构，例如糖萼的。

此外碳在碳水化合物包括氢和充氧的原子，并且一些多糖含有更多的氮，硫和磷。 许多植物中的碳水化合物的细胞：马铃薯块茎含有种子和果实的碳水化合物含量高达90％的淀粉高达70％，和动物细胞中糖原，壳多糖和海藻糖这样的化合物的形式被发现。

简单的糖（单糖）有通式CnH2nOn并分成丁糖，丙糖，戊糖和己糖。 最后两个是在生物体的细胞中最常见的，例如，核糖和脱氧核糖是核酸的一部分，并且葡萄糖和果糖参与同化和异化的反应。 寡糖通常在植物细胞中发现：蔗糖被存储在糖用甜菜和甘蔗，包含在发芽黑麦和大麦的颖果麦芽糖的细胞。

二糖有甜味，是易溶于水。 多糖是生物聚合物主要包括淀粉，纤维素，糖原和昆布。 结构形式包括多糖甲壳素。 在细胞中碳水化合物的主要功能 - 能量。 作为水解反应和能量代谢的结果裂解多糖成葡萄糖，并且其然后被氧化成二氧化碳和水。 其结果是，葡萄糖释放17.6千焦耳的能量，以及淀粉和糖原储备一克，基本上是细胞能量储存器。

糖原主要沉积在肌肉和肝脏细胞，植物淀粉 - 块茎，鳞茎，根，种子和节肢动物，如蜘蛛，昆虫和甲壳类动物，在能源供应的主要角色扮演寡糖海藻糖。

碳水化合物是由脂质和蛋白质，有能力缺氧降解不同。 这是生活在不足或缺乏氧气的条件下，如厌氧菌，和蠕虫生物体极其重要的 - 人类和动物的寄生虫。

有在细胞碳水化合物的另一个功能 - 构造（结构）。 它位于这些物质被支持细胞结构的事实。 例如，纤维素是植物的细胞壁的一部分，几丁质形成外骨架，并用脂质和蛋白质分子形成糖萼发生在真菌细胞许多无脊椎动物，olisaharidy一起 - nadmembranny复杂。 它提供了粘附 - 结团的动物细胞之间，从而导致组织的形成。

血脂：结构与功能

这些有机物质，其疏水性（水不溶性）可以被去除，即通过非极性溶剂，如丙酮或氯仿从细胞中提取。 在细胞间脂质的功能取决于其三组所属：以油脂，蜡或类固醇。 脂肪存在于所有类型的细胞中最常见的。

动物蓄积在皮下脂肪组织，神经组织含有的脂肪形式 髓鞘 神经。 它也积聚在肾脏，肝脏，昆虫 - 脂肪体。 液体脂肪 - 油 - 在许多植物的种子中发现：松子，花生，向日葵，橄榄。 在细胞中的脂质含量范围为5至90％（在脂肪组织）。

类固醇和蜡之处在于，它们不在脂肪酸残基的分子具有脂肪不同。 所以，类固醇 - 这是荷尔蒙肾上腺皮质，影响青春期身体的，哪些是睾丸激素的成分。 它们也是维生素（例如，维生素D）的一部分。

在细胞间脂质的主要功能 - 是能源，建设和保护。 第一是由于这样的事实，1克脂肪的裂解，得到能量的38.9千焦 - 蛋白质和碳水化合物 - 比其它有机物质等等。 此外，在脂肪1d的氧化它所代表近110℃。 水。 这就是为什么有些动物具有脂肪在你的身体的股票可以是一个长时间不喝水。 例如，鼠可以蛰伏两个多月，而不需要水，没有在过渡穿越沙漠10-12天喝水骆驼。

血脂功能的建设就在于它们是细胞膜的重要组成部分，以及神经的一部分。 脂质的保护功能包括一个事实，即围绕肾等内脏器官的皮下脂肪层保护他们免受机械性损伤。 具体保温功能为长时间在水是在动物中固有：鲸，海豹，海狗。 厚的皮下脂肪层，例如，蓝鲸是0.5μm时，它可以保护动物免受低温。

在细胞代谢值氧

需氧生物，其中包括绝大多数动物，植物和人的，使用用于能量交换反应导致的有机物质的裂解和在三磷酸腺苷分子的形式积累了一定量的能量的分配大气氧。

因此，1摩尔葡萄糖发生在线粒体嵴的完全氧化，能量的2800千焦被分配，其中1596千焦（55％）被存储在包含macroergic连接ATP分子的形式。 因此，在细胞氧的主要功能-的实施有氧呼吸，这是基于一组酶反应的所谓的 呼吸链 中的细胞器中发生-线粒体。 在原核生物 - 光养细菌和蓝细菌 - 营养素的氧化氧扩散到在质膜的内部突起部的细胞的影响下发生。

我们细胞的化学组织进行了研究，以及蛋白质合成和氧功能的细胞能量代谢的过程。