有機物質，宏觀和微量元素：細胞的化學組織

在19世紀後期才形成生物學的一個分支，叫生化。 她正在研究活細胞的化學成分。 科學的主要任務 - 代謝和能量的特殊性的認識，調節植物和動物細胞的重要功能。

細胞的化學組合物的概念

正如科學家廣泛研究的結果，細胞的化學組織進行了研究，發現有生命的東西是由超過85個化學元素。 其中一些所需要的幾乎所有的生物，而有些則是具體的，發生在特定的物種。 第三組存在於微生物，植物和動物的足夠少量的細胞的化學元素。 細胞的化學元素在陽離子和由其中形成礦物鹽和水的陰離子的形式常常是，並被合成有機碳化合物：碳水化合物，蛋白質，脂質。

器官元素

在生物化學中，這些包括碳，氫，氧和氮。 他們的組是存在於它的其它化學元素的88〜97％的細胞。 尤其重要的是碳。 在所有細胞的組合物中的有機物質由包含在其組合物中的原子的碳分子。 它們可以被相互連接以形成一個鏈（支鏈和無支鏈的），以及循環。 這種能力碳原子underlies的包含在細胞質和細胞器的有機物質引人注目多樣性。

例如，電池的內部內容由可溶性寡糖，親水性蛋白質，脂質，各種類型的RNA的：轉移RNA，核糖體RNA和信使RNA，以及游離單體 - 核苷酸。 這樣的化學組合物具有細胞核。 它還包含脫氧核糖核酸的分子，染色體的一部分。 所有上述化合物的是在氮，碳與氧，氫的其組成原子。 這是他們特別重要的證明，因為電池的化學組織取決於生源要素組成細胞結構的內容：hyaloplasm和細胞器。

宏量營養素及其含義

化學元素，這也是很常見的各種類型的生物的細胞，生物化學被稱為常量營養物。 它們在細胞中的含量為1.2％ - 1.9％。 由大量元素細胞包括：磷，鉀，氯，硫，鎂，鈣，鐵和鈉。 他們都具有重要的功能，是各種細胞器的一部分。 因此，亞鐵離子是存在於血液中的蛋白質 - 血紅蛋白，其攜帶氧氣（在這種情況下它被稱為氧合血紅蛋白），二氧化碳（karbogemoglobin）或二氧化碳（碳氧血紅蛋白）。

鈉離子提供細胞間的運輸重要形式：所謂的鈉 - 鉀泵。 他們還組織間液和血漿的一部分。 鎂離子存在於葉綠素分子（感光色素高等植物）和參與光合作用的過程中，以及形式反應中心的光能量陷阱光子。

鈣離子提供沿著纖維神經脈衝的傳導和骨細胞是的主要成分 - 骨細胞。 鈣化合物是在世界上無脊椎動物，其殼由碳酸鈣的普遍。

氯離子參與充電細胞膜和提供底層神經刺激的電脈衝的外觀。

硫原子是天然蛋白質的一部分，並且使它們的三級結構“縫合”多肽鏈上，由此形成球狀蛋白質分子。

鉀離子參與的物質通過細胞膜的運輸。 磷原子是這一重要的能源密集型的物質，如三磷酸腺苷的一部分，並且是的脫氧核糖核酸和核糖核酸的分子，其是主要的物質的細胞遺傳的重要組成部分。

在細胞代謝跟踪功能

在細胞中構成小於0.1％約50的化學元素，稱為微小區。 這些包括鋅，鉬，碘，銅，鈷，氟。 隨著低維護他們的表現非常重要的功能，因為許多生物活性物質的一部分。

例如，鋅原子是胰島素分子（胰腺激素調節血糖水平）中，碘是甲狀腺激素的構成 - 甲狀腺素和三碘甲狀腺氨酸控制代謝的體內水平。 銅，隨著參與造血（紅血細胞，血小板和白血細胞在脊椎動物的骨髓的形成）鐵離子。 銅離子包含在存在於無脊椎動物，如貝的血藍蛋白血顏料。 因此，他們的血淋巴藍色的顏色。

在細胞中，例如化學元素如鉛，金，溴，銀更少的內容。 他們被稱為植物和動物細胞的ultromikroelementami和組成部分。 例如，在化學分析中檢測到玉米象金離子。 溴原子中的大量包含於棕色和紅藻，如馬尾藻，海帶，墨角藻的菌體細胞。

所有以前這些例子和事實說明了如何相互關聯的化學成分，功能和細胞結構。 下表顯示了在活生物體的細胞的多種化學元素的含量。

有機化合物的一般特性

以某種方式的生物體不同組的細胞的化學性質依賴於碳原子，佔細胞團的50％以上。 實際上，所有乾電池物質被表示碳水化合物，蛋白質，核酸和脂質，其具有複雜的結構和高的分子量。 這樣的分子被稱為大分子（聚合物）和由更簡單的元件 - 的單體。 蛋白質物質發揮著極其重要的作用，並執行各種功能，這在下面討論。

蛋白質在細胞中的作用

的化合物進入到活細胞生化分析，證實了有機物質含量高，例如蛋白質。 這一事實有一個合乎邏輯的解釋：蛋白質執行多種功能，並參與細胞生活的各個方面。

例如，蛋白質的保護功能是抗體的形成 - 由淋巴細胞產生的抗體。 這樣的保護蛋白質如凝血酶，血纖維蛋白和tromboblastin提供血液凝固，防止其在創傷和損傷損失。 細胞的複雜組合物包括具有以識別外來化合物的能力的細胞的膜蛋白 - 抗原。 他們改變自己的配置和潛在危害的報告細胞（報警功能）。

一些蛋白質具有調節功能和是激素，如催產素，由下丘腦產生的，垂體保留。 從它出發進入血液，催產素作用於子宮肌壁，導致其降低。 加壓素蛋白也用於通過控制血壓調節功能。

肌肉細胞的肌動蛋白是肌球蛋白和，能夠收縮，這會導致肌肉組織的運動功能。 對於蛋白質，典型的和營養的功能，例如，用於白蛋白胚胎作為發展的養分。 各種生物體，如血紅蛋白和血藍蛋白的血液蛋白，氧分子被轉移 - 操作傳輸功能。 如果有更多的能量消耗的物質，例如碳水化合物和脂質，充分利用，細胞開始分解蛋白質。 這種材料17的一克給出2千焦耳能量。 之一的蛋白質的最重要的功能是催化（蛋白質，酶加快在胞質區室的化學反應）。 基於上述，我們已經看到，這些蛋白質有一些非常重要的功能和動物細胞的必要組成部分。

蛋白質的生物合成

考慮在細胞中，發生在細胞器經由細胞質如核糖體蛋白質合成的過程。 由於特定的酶的活性，與核糖體的鈣離子的參與結合的多核糖體。 蛋白質分子的合成，在啟動轉錄過程 - 在細胞中的核糖體的主要功能。 作為它的一個結果被合成的mRNA分子，其上連接的多核糖體。 然後開始第二次審判 - 廣播。 運輸RNA結合至二十種不同類型的氨基酸，將他們的多核糖體，並且由於在細胞中的核糖體的功能 - 多肽的合成，這些細胞器形成的tRNA絡合物，氨基酸分子通過肽鍵連接在一起以形成蛋白質大分子。

水在代謝中的作用

細胞學研究證實，細胞的結構和組成，其中我們學習，平均70％的水，並在許多動物中，領先的生命的水的方式（例如，腔腸動物）的含量達97％-98％的事實。 鑑於細胞的這種化學品組織的包括親水性（能夠溶解的）和 疏水性（拒水的）材料。 作為一種通用的極性溶劑，水起著至關重要的作用，並有直接的影響，不僅在功能上，而且在細胞的結構本身。 下表顯示了在不同類型的活的生物體的細胞中的水含量。

碳水化合物在細胞中的作用

正如我們前面所解釋的，重要的有機化工原料 - 聚合物 - 也是碳水化合物。 這些措施包括多醣，寡糖和單糖。 碳水化合物是更複雜的系統的一部分 - 醣脂和糖蛋白，其被構造細胞膜和nadmembrannye結構，例如糖萼的。

此外碳在碳水化合物包括氫和充氧的原子，並且一些多醣含有更多的氮，硫和磷。 許多植物中的碳水化合物的細胞：馬鈴薯塊莖含有種子和果實的碳水化合物含量高達90％的澱粉高達70％，和動物細胞中糖原，殼多醣和海藻糖這樣的化合物的形式被發現。

簡單的糖（單糖）有通式CnH2nOn並分成丁糖，丙糖，戊糖和己糖。 最後兩個是在生物體的細胞中最常見的，例如，核糖和脫氧核糖是核酸的一部分，並且葡萄糖和果糖參與同化和異化的反應。 寡糖通常在植物細胞中發現：蔗糖被存儲在糖用甜菜和甘蔗，包含在發芽黑麥和大麥的穎果麥芽糖的細胞。

二糖有甜味，是易溶於水。 多醣是生物聚合物主要包括澱粉，纖維素，糖原和昆布。 結構形式包括多醣甲殼素。 在細胞中碳水化合物的主要功能 - 能量。 作為水解反應和能量代謝的結果裂解多醣成葡萄糖，並且其然後被氧化成二氧化碳和水。 其結果是，葡萄糖釋放17.6千焦耳的能量，以及澱粉和糖原儲備一克，基本上是細胞能量儲存器。

糖原主要沉積在肌肉和肝臟細胞，植物澱粉 - 塊莖，鱗莖，根，種子和節肢動物，如蜘蛛，昆蟲和甲殼類動物，在能源供應的主要角色扮演寡糖海藻糖。

碳水化合物是由脂質和蛋白質，有能力缺氧降解不同。 這是生活在不足或缺乏氧氣的條件下，如厭氧菌，和蠕蟲生物體極其重要的 - 人類和動物的寄生蟲。

有在細胞碳水化合物的另一個功能 - 構造（結構）。 它位於這些物質被支持細胞結構的事實。 例如，纖維素是植物的細胞壁的一部分，幾丁質形成外骨架，並用脂質和蛋白質分子形成糖萼發生在真菌細胞許多無脊椎動物，olisaharidy一起 - nadmembranny複雜。 它提供了粘附 - 結團的動物細胞之間，從而導致組織的形成。

血脂：結構與功能

這些有機物質，其疏水性（水不溶性）可以被去除，即通過非極性溶劑，如丙酮或氯仿從細胞中提取。 在細胞間脂質的功能取決於其三組所屬：以油脂，蠟或類固醇。 脂肪存在於所有類型的細胞中最常見的。

動物蓄積在皮下脂肪組織，神經組織含有的脂肪形式 髓鞘 神經。 它也積聚在腎臟，肝臟，昆蟲 - 脂肪體。 液體脂肪 - 油 - 在許多植物的種子中發現：松子，花生，向日葵，橄欖。 在細胞中的脂質含量範圍為5至90％（在脂肪組織）。

類固醇和蠟之處在於，它們不在脂肪酸殘基的分子具有脂肪不同。 所以，類固醇 - 這是荷爾蒙腎上腺皮質，影響青春期身體的，哪些是睾丸激素的成分。 它們也是維生素（例如，維生素D）的一部分。

在細胞間脂質的主要功能 - 是能源，建設和保護。 第一是由於這樣的事實，1克脂肪的裂解，得到能量的38.9千焦 - 蛋白質和碳水化合物 - 比其它有機物質等等。 此外，在脂肪1d的氧化它所代表近110℃。 水。 這就是為什麼有些動物具有脂肪在你的身體的股票可以是一個長時間不喝水。 例如，鼠可以蟄伏兩個多月，而不需要水，沒有在過渡穿越沙漠10-12天喝水駱駝。

血脂功能的建設就在於它們是細胞膜的重要組成部分，以及神經的一部分。 脂質的保護功能包括一個事實，即圍繞腎等內臟器官的皮下脂肪層保護他們免受機械性損傷。 具體保溫功能為長時間在水是在動物中固有：鯨，海豹，海狗。 厚的皮下脂肪層，例如，藍鯨是0.5μm時，它可以保護動物免受低溫。

在細胞代謝值氧

需氧生物，其中包括絕大多數動物，植物和人的，使用用於能量交換反應導致的有機物質的裂解和在三磷酸腺苷分子的形式積累了一定量的能量的分配大氣氧。

因此，1摩爾葡萄糖發生在線粒體嵴的完全氧化，能量的2800千焦被分配，其中1596千焦（55％）被存儲在包含macroergic連接ATP分子的形式。 因此，在細胞氧的主要功能-的實施有氧呼吸，這是基於一組酶反應的所謂的 呼吸鏈 中的細胞器中發生-線粒體。 在原核生物 - 光養細菌和藍細菌 - 營養素的氧化氧擴散到在質膜的內部突起部的細胞的影響下發生。

我們細胞的化學組織進行了研究，以及蛋白質合成和氧功能的細胞能量代謝的過程。