KĀDS IR DZĪVO LIETU ĶĪMISKAIS SASTĀVS? - BIOLOĢIJA - 2025

Ķīmiskais sastāvs dzīvo būtņu pamatā ir organiskas molekulas un dažu neorganisko elementiem, vairāk vai mazāk tādās pašās proporcijās un kas veic līdzīgas funkcijas visi no tiem.

Dzīvos organismus veido šūnas, un šo šūnu organizācijā ir dažādas sarežģītības pakāpes. Daži no tiem ir samērā vienkārši, piemēram, baktērijas, un citiem ir raksturīgi sarežģītāki organizācijas modeļi, un to iekšējā organizācijā ir daudz vairāk elementu, kā tas ir lielākajā daļā eikariotu šūnu.

Fotogrāfija no «oblako3011» vietnē www.pixabay.com

Dzīvu vielu strukturālos elementus veido biomolekulas, un lielākajā daļā šo biomolekulu galvenās sastāvdaļas ir, piemēram, ogleklis (50%), skābeklis (20%), ūdeņradis (10%). ), slāpekļa (8,5%), kalcija (4%) un fosfora (2,5%) (visas vērtības attiecībā pret sauso svaru).

Šie seši elementi veido apmēram 95% no kopējā organisko vielu sastāva, atlikušie 5% atbilst citiem elementiem, piemēram: kālijam, sēram, nātrijam, hloram, magnijam, dzelzs, mangāna un jodam.

Jāatzīmē, ka lielākā daļa organismu sastāva (vairāk nekā 60% no ķermeņa svara) ir ūdens šķidrā stāvoklī, kas ir dzīvības pamatelements, jo tajā tiek iegremdētas gan starpšūnu struktūras, gan pašas šūnas. .

Šī šķidrā vide nodrošina šūnas ar vissvarīgākajiem nepieciešamajiem apstākļiem, un tajā notiek visas dzīvībai nepieciešamās bioķīmiskās reakcijas.

dzīvo būtņu ķīmiskais sastāvs

- Sarežģītas biomolekulas

Vairāki galvenie elementi, kas nonāk dzīvās vielas sastāvā, dažādās proporcijās apvienojas, veidojot dažādas mazu organisko molekulu kopas, kas savukārt kalpo kā strukturālie elementi sarežģītāku biomolekulu veidošanai.

Attiecības starp šiem strukturālajiem elementiem un galvenajām komplekso organismu biomolekulēm ir šādas:

- dezoksiribonukleotīdi un dezoksiribonukleīnskābe (DNS)

- Ribonukleotīdi un ribonukleīnskābe (RNS)

- aminoskābes un olbaltumvielas

- monosaharīdi un polisaharīdi

- Taukskābes un lipīdi

Dezoksiribonukleotīdi un dezoksiribonukleīnskābe

Dezoksiribonukleīnskābe vai DNS satur visu dzīvo lietu, prokariotu un eikariotu iedzimto informāciju. Šī svarīgā biomolekula nosaka arī šūnas galvenās īpašības gan no morfoloģiskā, gan metabolisma, gan struktūras, gan attīstības viedokļa.

DNS kodē informāciju, kas nepieciešama olbaltumvielu sintēzei, kā arī to, kas nepieciešama RNS sintezēšanai, kas ir vēl viena svarīga organiska molekula, kas nepieciešama daudzu šūnu procesu sintēzei un kontrolei.

Tas ir polimērs, kas sastāv no diviem apakšvienību virzieniem, ko sauc par nukleotīdiem, kuru struktūras veido dezoksiribozes (monosaharīds ar 5 oglekļa atomiem) molekula, viena vai vairākas fosfātu grupas un slāpekļa bāze ar vienu vai diviem gredzeniem (purīns vai pirimidīns, attiecīgi).

DNS šķīstās bāzes ir adenīns (A) un guanīns (G), savukārt pirimidīna bāzes ir timīns (T) un citozīns (C).

Lineāri vienas un tās pašas DNS virknes nukleotīdi ir savienoti viens ar otru ar fosfodiestera saitēm, kuras sastāv no fosfātu grupām un cukuriem, ar kuriem tie ir saistīti ar kovalenci.

Bāzes, kas atrodas vienā no dzīslām, papildina tās, kas ir pretējas tām citā virknē ar ūdeņraža saitēm, vienmēr tādā pašā veidā: adenīns ar timīnu (AT) un guanīns ar citozīnu (GC ).

Dažādas slāpekļa bāzes DNS un RNS.
Avots Lietotājs: Sponkt tulkošana: Lietotājs: Jcfidy

Ribonukleotīdi un ribonukleīnskābe

Tāpat kā DNS, arī ribonukleīnskābe ir biomolekula un ir atbildīga par olbaltumvielu veidojošo aminoskābju saistīšanās procesu, kā arī citiem sarežģītākiem gēnu ekspresijas regulēšanas un kontroles procesiem.

Tas ir arī biopolimērs, bet nukleotīdus, kas to veido, sauc par ribonukleotīdiem, jo ​​tos veidojošais monosaharīds nav dezoksiriboze, kā DNS, bet gan riboze. Viņiem ir arī viena vai vairākas fosfātu grupas, un to slāpekļa bāzes atšķiras no DNS tām, ka nav guanīna, bet gan uracils (U).

Aminoskābes un olbaltumvielas

Olbaltumvielas ir biomolekulas, kas var sasniegt dažādas sarežģītības pakāpes un ir ievērojami universālas struktūras un funkcijas ziņā. Tie ne tikai piešķir šūnām struktūru un formu, bet arī var būt darbības, kas ļauj ātri attīstīt būtiskas bioķīmiskās reakcijas (fermentus).

Neatkarīgi no attiecīgā proteīna veida, tos visus veido pamata “celtniecības bloki”, kurus sauc par aminoskābēm - molekulām, kurām ir “asimetrisks” oglekļa atoms, kas piesaistīts aminogrupai (-NH2), karboksilgrupai (-COOH), ūdeņraža atoms (-H) un grupa R, kas tos atšķir.

Ribosomu olbaltumvielu struktūras grafiskais attēlojums (Avots: Jawahar Swaminathan un MSD darbinieki Eiropas Bioinformatikas institūtā, izmantojot Wikimedia Commons)

Dabā visbiežāk sastopamās aminoskābes ir 20 un tiek klasificētas pēc R grupas identitātes; šie ir:

- asparagīns, glutamīns, tirozīns, serīns, treonīns (polārie)

- asparagīnskābe, glutamīnskābe, arginīns, lizīns, histidīns (ar uzlādi) un

- glicīns, alanīns, valīns, leicīns, izoleicīns, triptofāns, prolīns, cisteīns, metionīns un fenilalanīns (apolārie).

Kad DNS ir tulkots RNS molekulā, katrs nukleotīdu triplets apzīmē kodu, kas norāda struktūru, kas sintezē olbaltumvielas (ribosomas), kāda veida aminoskābes iekļaut augošajā peptīdu ķēdē.

Polipeptīdi, kas veido olbaltumvielas, tiek ražoti, tad, pateicoties savienībai starp to aminoskābēm, kas sastāv no peptīdu saites nodibināšanas starp aminoskābes karboksilgrupas oglekli un blakus esošās aminoskābes aminogrupas slāpekli.

Monosaharīdi un polisaharīdi

Ogļhidrāti ir viena no visbagātākajām biomolekulēm dzīvās būtnēs. Viņi pilda pamatfunkcijas, piemēram, strukturālos, uztura, signalizācijas elementus utt. Tos veido oglekļa, ūdeņraža un skābekļa ķīmiskie kompleksi dažādās proporcijās.

Augi ir viens no galvenajiem dabisko dzīvu būtņu ogļhidrātu ražotājiem, un lielākā daļa dzīvnieku iztikai ir atkarīgi no šiem dzīvniekiem, jo ​​no tiem iegūst enerģiju, ūdeni un oglekli.

Celuloze, strukturāls biopolimērs (Avots: Vicente Neto, izmantojot Wikimedia Commons)

Dārzeņu strukturālie ogļhidrāti (celuloze, lignīns utt.), Kā arī augu (ciete) un daudzu dzīvnieku (glikogēns) ogļhidrāti ir vairāk vai mazāk sarežģīti polisaharīdi, kas sastāv no vienkāršu vai cukura vienību polimēriem. monosaharīdi (galvenokārt glikoze).

Taukskābes un lipīdi

Lipīdi ir ūdenī nešķīstoši savienojumi, kas ir bioloģisko membrānu pamatviela, kas ir elementāra no visu dzīvo šūnu funkcionālā un struktūras viedokļa.

Tās ir amfātiskās molekulas, tas ir, molekulas, kurām ir hidrofils un hidrofobisks gals. Tos veido taukskābju ķēdes, kas piestiprinātas pie oglekļa skeleta, parasti glicerīna, kura trešais “brīvais” oglekļa atoms ir piesaistīts noteiktam aizvietotājam, kas katrai molekulai piešķir tās identitāti.

Daži no visbiežāk sastopamajiem lipīdiem (Avots: sākotnējais augšupielādētājs bija Lmaps angļu Vikipēdijā. Via Wikimedia Commons)

Taukskābes ir ogļūdeņraži, tas ir, tās sastāv tikai no oglekļa un ūdeņraža atomiem, kas saistīti.

Vairāku lipīdu savienojums divslāņu veidā padara membrānas veidošanos iespējamu, un šīs struktūras hidrofobitātes īpašības, kā arī integrālo un perifēro olbaltumvielu klātbūtne padara to par daļēji caurlaidīgu struktūru.

- Ūdens

Hosē Manuela Suāreza fotogrāfija, izmantojot Wikimedia Commons

Ūdens (H2O) ir viens no vissvarīgākajiem ķīmiskajiem elementiem dzīvām būtnēm un šūnām, kas tās veido. Lielu daļu dzīvnieku un augu ķermeņa svara veido šis bezkrāsains šķidrums.

Augu veiktās fotosintēzes rezultātā ūdens ir galvenais skābekļa avots, ko dzīvnieki elpo, kā arī ūdeņraža atomi, kas ir daļa no organiskajiem savienojumiem.

Tas tiek uzskatīts par universālu šķīdinātāju, un tā īpašības padara to īpaši svarīgu praktiski visu bioķīmisko reakciju attīstībā, kas raksturo dzīvos organismus.

Ja skata no šūnu viedokļa, ūdens tiek sadalīts "nodalījumos":

• Starpšūnu telpa, kurā citosolu veido ūdens un sajaukts ar citām vielām, šķidrums, kurā suspendēti eikariotu šūnu organeli.
• Āršūnu telpa, kas sastāv no vides, kas ieskauj šūnas vai nu audos, vai dabiskā vidē (vienšūnu organismi).

- Joni

Liela daļa ķīmisko elementu šūnās ir atrodami iepriekš minēto biomolekulu veidā, un daudzi citi šajā tekstā ir izlaisti. Tomēr citi svarīgi ķīmiskie elementi ir jonu formā.

Šūnu membrānas parasti ir necaurlaidīgas pret joniem, kas izšķīdināti šūnu iekšējā vai ārējā vidē, tāpēc tie var iekļūt vai iziet no tiem caur nesējiem vai īpašiem kanāliem.

Āršūnu barotnes vai citosola jonu koncentrācija ietekmē šūnu osmotiskās un elektriskās īpašības, kā arī dažādus šūnu signalizācijas procesus, kas no tiem ir atkarīgi.

Starp svarīgākajiem joniem dzīvnieku un augu audos ir kalcijs, kālijs un nātrijs, hlors un magnijs.

Atsauces

1. Alberts B, Džonsons A, Lūiss J, et al. Šūnas molekulārā bioloģija. 4. izdevums. Ņujorka: Garland Science; 2002. Šūnas ķīmiskie komponenti. Pieejams no: ncbi.nlm.nih.gov
2. Gladiševs, GP, Kitaeva, DK, un Ovčarenko, EN (1996). Kāpēc dzīvo lietu ķīmiskais sastāvs pielāgojas videi? Journal of Biological Systems, 4 (04), 555-564.
3. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, un Rodwell, VW (2014). Harpera ilustrētā bioķīmija. Makgreivs.
4. Nelsons, DL, Lehingers, AL, & Cox, MM (2008). Lehingera bioķīmijas principi. Makmillans.
5. Prescher, JA, & Bertozzi, CR (2005). Ķīmija dzīvās sistēmās. Dabas ķīmiskā bioloģija, 1 (1), 13.-21.
6. Zālamans, EP, Bergs, LR un Martins, DW (2011). Bioloģija (9. edn). Brūka / Kola, Cengagas mācīšanās: ASV.