Elemente chimice ale celulei.
- Profilaxie
Celulele organismelor vii în compoziția lor chimică sunt semnificativ diferite de mediul inanimat din jur și de structura compușilor chimici și de setul și conținutul elementelor chimice. În total, aproximativ 90 de elemente chimice sunt prezente (găsite astăzi) în organisme vii, care, în funcție de conținutul lor, sunt împărțite în 3 grupe principale: macroelemente, microelemente și ultramicroelemente.
Macronutrienti.
Macroelementele în cantități semnificative sunt reprezentate în organisme vii, variind de la sute de procente la zeci de procente. Dacă conținutul oricărei substanțe chimice din organism depășește 0,005% din greutatea corporală, această substanță este denumită macroelemente. Acestea fac parte din țesuturile principale: sânge, oase și mușchi. Acestea includ, de exemplu, următoarele elemente chimice: hidrogen, oxigen, carbon, azot, fosfor, sulf, sodiu, calciu, potasiu, clor. Macroelementele reprezintă aproximativ 99% din masa celulelor vii, cu majoritatea (98%) de hidrogen, oxigen, carbon și azot.
Tabelul de mai jos prezintă principalele substanțe macronutriente din organism:
Pentru toate cele patru elemente cele mai comune ale organismelor vii (hidrogen, oxigen, carbon, azot, așa cum sa spus mai devreme), o proprietate comună este caracteristică. Aceste elemente au lipsit unul sau mai mulți electroni în orbita exterioară pentru a forma legături electronice stabile. Astfel, atomul de hidrogen pentru formarea unei legături stabile de electroni nu are un electron în orbita exterioară, atomi de oxigen, azot și carbon - doi, trei și, respectiv, patru electroni. În acest sens, aceste elemente chimice formează cu ușurință legături covalente datorate perechii de electroni și pot interacționa cu ușurință una cu cealaltă, umplând cochilii de electroni externi. În plus, oxigenul, carbonul și azotul pot forma nu numai legături simple, ci și legături duble. Ca rezultat, numărul de compuși chimici care pot fi formați din aceste elemente crește semnificativ.
În plus, carbonul, hidrogenul și oxigenul - cele mai ușoare dintre elementele capabile să formeze legături covalente. Prin urmare, s-au dovedit a fi cele mai potrivite pentru formarea compușilor care alcătuiesc materia vie. Trebuie remarcat separat o altă proprietate importantă a atomilor de carbon - capacitatea de a forma legături covalente cu alți patru atomi de carbon simultan. Datorită acestei abilități, scheletele sunt create dintr-o mare varietate de molecule organice.
Următoarele elemente
Deși conținutul de oligoelemente nu depășește 0,005% pentru fiecare element individual și, în total, acestea reprezintă doar aproximativ 1% din masa celulelor, oligoelementele sunt necesare pentru activitatea vitală a organismelor. În absența sau lipsa conținutului, pot apărea diverse boli. Multe oligoelemente fac parte din grupuri de enzime neproteice și sunt necesare pentru punerea în aplicare a funcției lor catalitice.
De exemplu, fierul este o parte integrantă a hemei, care face parte din citocromii care sunt componente ale lanțului de transfer de electroni și hemoglobina, o proteină care transportă oxigenul din plămâni în țesuturi. Deficiența de fier în organismul uman provoacă dezvoltarea anemiei. Lipsa de iod, care face parte din tiroxina hormonului tiroidian, conduce la apariția bolilor asociate cu insuficiența acestui hormon, cum ar fi goiterul endemic sau cretinismul.
Exemple de oligoelemente sunt prezentate în tabelul de mai jos:
2.3 Compoziția chimică a celulelor. Macro și oligoelemente
Tutorial video 2: Structura, proprietățile și funcțiile compușilor organici Conceptul de biopolimeri
Prelegere: Compoziția chimică celulară. Macro și oligoelemente. Relația dintre structura și funcțiile substanțelor anorganice și organice
macronutrienți al căror conținut nu este mai mic de 0,01%;
oligoelemente - a căror concentrație este mai mică de 0,01%.
În orice celulă, conținutul de oligoelemente este mai mic de 1%, respectiv macroelemente - mai mult de 99%.
Sodiul, potasiul și clorul asigură multe procese biologice - turgor (presiunea internă a celulelor), apariția impulsurilor electrice nervoase.
Azot, oxigen, hidrogen, carbon. Acestea sunt componentele principale ale celulei.
Fosforul și sulful sunt componente importante ale peptidelor (proteinelor) și ale acizilor nucleici.
Calciul este baza oricărei formațiuni scheletice - dinți, oase, cochilii, pereți celulari. De asemenea, participă la contracția musculară și la coagularea sângelui.
Magneziul este o componentă a clorofilei. Participă la sinteza proteinelor.
Fierul este o componentă a hemoglobinei, este implicat în fotosinteză, determină eficiența enzimelor.
Următoarele elemente conținute în concentrații foarte scăzute, importante pentru procesele fiziologice:
Zincul este o componentă a insulinei;
Cupru - participă la fotosinteză și respirație;
Cobalt - o componentă a vitaminei B12;
Iod - este implicat în reglementarea metabolismului. Este o componentă importantă a hormonilor tiroidieni;
Fluorul este o componentă a smalțului dinților.
Dezechilibrul în concentrația micro și macronutrienți conduce la tulburări metabolice, la dezvoltarea bolilor cronice. Deficitul de calciu - cauza rahitismului, anemia de fier, deficitul de azot din proteine, iod - o scădere a intensității proceselor metabolice.
Luați în considerare relația substanțelor organice și anorganice în celulă, structura și funcția acestora.
Celulele conțin o cantitate enormă de micro și macromolecule care aparțin unor clase chimice diferite.
Materie celulară anorganică
Apa. Din masa totală a unui organism viu, acesta reprezintă cel mai mare procent - 50-90% și participă la aproape toate procesele de viață:
capilare, deoarece este un solvent universal polar, afectează proprietățile fluidului interstițial, rata metabolică. În ceea ce privește apa, toți compușii chimici sunt împărțiți în hidrofil (solubil) și lipofili (solubili în grăsimi).
Intensitatea metabolismului depinde de concentrația sa în celulă - cu cât mai multă apă, cu atât procesele au loc mai rapid. Pierderea a 12% din apă de către corpul uman - necesită o restaurare sub supravegherea unui medic, cu o pierdere de 20% - apare moartea.
Săruri minerale. Conținut în sisteme vii în formă dizolvată (disociere în ioni) și nedizolvate. Sărurile dizolvate sunt implicate în:
transferul substanței prin membrană. Cationii metalici oferă o "pompă de potasiu-sodiu", schimbând presiunea osmotică a celulei. Din acest motiv, apa cu substanțe dizolvate în ea se strecoară în celulă sau o lasă, luându-se inutil;
formarea de impulsuri nervoase de natură electrochimică;
fac parte din proteine;
ionul fosfat - o componentă a acizilor nucleici și ATP;
ion de carbonat - susține Ph în citoplasmă.
Sărurile insolubile sub formă de molecule întregi formează structuri ale cojilor, scoici, oase, dinți.
Substanța organică celulară
O caracteristică comună a materiei organice este prezența lanțului de carbon schelet. Acestea sunt biopolimeri și molecule mici de structură simplă.
Clasele principale disponibile în organismele vii:
Hidrati de carbon. Celulele conțin diferite tipuri de celule - zaharuri simple și polimeri insolubili (celuloză). Ca procent, ponderea lor în materie uscată a plantelor este de până la 80%, iar animalele - 20%. Ele joacă un rol important în susținerea vieții celulelor:
Fructoza și glucoza (monozaharidele) sunt absorbite rapid de organism, sunt incluse în metabolism, sunt o sursă de energie.
Riboza și deoxiriboză (monozaharide) sunt una din cele trei componente principale ale ADN și ARN.
Lactoza (se referă la disaharam) - sintetizată de corpul animalului, face parte din laptele mamiferelor.
Zaharoza (dizaharidă) - o sursă de energie, se formează în plante.
Maltoza (dizaharidă) - asigură germinarea semințelor.
De asemenea, zaharurile simple efectuează și alte funcții: semnal, protecție, transport.
Carbohidrații polimeri sunt glicogen solubili în apă, precum și celuloză insolubilă, chitină, amidon. Ele joacă un rol important în metabolism, realizează funcții structurale, de depozitare, de protecție.
Lipide sau grăsimi. Ele sunt insolubile în apă, dar se amestecă bine unul cu celălalt și se dizolvă în lichide nepolare (care nu conțin oxigen, de exemplu kerosen sau hidrocarburi ciclice sunt solvenți nepolari). Lipidele sunt necesare în organism pentru a le furniza energie - în timpul oxidării lor se formează energie și apă. Grăsimile sunt foarte eficiente din punct de vedere energetic - cu ajutorul a 39 kJ per gram eliberat în timpul oxidării, puteți ridica o greutate de 4 tone la o înălțime de 1 m. Grăsimea oferă de asemenea o funcție protectoare și izolatoare - la animale, stratul său gros ajută la conservarea căldurii în sezonul rece. Substanțele asemănătoare grăsimilor protejează pene de păsări de apă de umezeală, asigură un aspect strălucitor și elasticitatea parului animal, efectuează o funcție de acoperire pe frunzele plantelor. Unii hormoni au o structură lipidică. Grăsimile formează baza structurii membranei.
Proteinele sau proteinele sunt heteropolimeri cu o structură biogenică. Acestea constau în aminoacizi, ale căror unități structurale sunt: gruparea amino, radicalul și gruparea carboxil. Proprietățile aminoacizilor și diferențele dintre ele determină radicalii. Datorită proprietăților amfoterice, ele pot forma legături între ele. Proteina poate consta din mai multe sau sute de aminoacizi. În total, structura proteinelor include 20 de aminoacizi, combinațiile lor determină varietatea formelor și proprietăților proteinelor. Aproximativ o duzină de aminoacizi sunt indispensabili - nu sunt sintetizați în organismul animal și aportul lor este asigurat de alimentele vegetale. În tractul digestiv proteinele sunt împărțite în monomeri individuali utilizați pentru a sintetiza propriile proteine.
Caracteristicile structurale ale proteinelor:
structura primară - lanțul de aminoacizi;
secundar - un lanț răsucite într-o spirală unde se formează legături de hidrogen între bobine;
terțiar - o spirală sau mai multe dintre ele, laminate într-un globule și legate prin legături slabe;
Quaternarul nu există în toate proteinele. Acestea sunt mai multe globule legate prin legături ne-covalente.
Puterea structurilor poate fi spartă și apoi restaurată, în timp ce proteina își pierde temporar proprietățile caracteristice și activitatea biologică. Numai distrugerea structurii primare este ireversibilă.
Proteinele îndeplinesc mai multe funcții într-o celulă:
accelerarea reacțiilor chimice (funcția enzimatică sau catalitică, fiecare dintre acestea fiind responsabilă de o singură reacție specifică);
transport - transfer de ioni, oxigen, acizi grași prin membranele celulare;
proteine - proteine din sânge, cum ar fi fibrina și fibrinogenul, sunt prezente în plasmă sanguină într-o formă inactivă, formând cheaguri de sânge la locul leziunilor datorate oxigenului. Anticorpii - oferă imunitate.
structurale - peptidele sunt parțial sau sunt baza membranelor celulare, a tendoanelor și a altor țesuturi conjunctive, părului, lânii, copitelor și unghiilor, aripilor și integrităților exterioare. Actinul și miozina asigură activitatea musculară contractilă;
normative - proteine hormonale oferă reglementări umorale;
energie - în timpul lipsei de substanțe nutritive, organismul începe să-și descompună propriile proteine, perturbând procesul activității lor vitale. De aceea, după o lungă foamete, organismul nu se poate recupera întotdeauna fără ajutor medical.
Acizi nucleici. Acestea există 2 - ADN și ARN. ARN are mai multe tipuri - informații, transport și ribozomale. Descoperit de elvețianul elvețian F. Fisher la sfârșitul secolului al XIX-lea.
ADN este acidul dezoxiribonucleic. Conținut în nucleu, plastide și mitocondrii. Structurally, este un polimer liniar care formează o dublă helix de lanțuri nucleotidice complementare. Conceptul structurii sale spațiale a fost creat în 1953 de americanii D. Watson și F. Crick.
Unitățile sale monomere sunt nucleotide care au o structură fundamentală comună de la:
bază de azot (aparținând grupului purin - adenină, guanină, pirimidină - timină și citozină).
În structura unei molecule de polimer, nucleotidele sunt combinate în perechi și complementare, datorită numărului diferit de legături de hidrogen: adenină + timină - două, guanină + citozină - trei legături de hidrogen.
Ordinea nucleotidelor codifică secvențele structurale de aminoacizi ale moleculelor de proteine. O mutație este o schimbare în ordinea nucleotidelor, deoarece vor fi codificate molecule de proteine de o structură diferită.
ARN - acid ribonucleic. Elementele structurale ale diferenței sale față de ADN sunt:
în loc de nucleotidă de timină - uracil;
riboza în loc de dezoxiriboză.
ARN-ul de transport este un lanț polimer care este îndoit sub forma unei frunze de trifoi în plan, funcția sa principală fiind livrarea unui aminoacid către ribozomi.
ARN-ul matricic (mesager) este format constant în nucleu, complementar oricărei părți a ADN-ului. Aceasta este o matrice structurală, pe baza structurii sale, o moleculă de proteine va fi asamblată pe ribozom. Din conținutul total de molecule de ARN, acest tip este de 5%.
Ribozomal - este responsabil pentru procesul de obținere a moleculei de proteine. Este sintetizat pe nucleol. Într-o cușcă este de 85%.
ATP - acidul adenozin trifosfat. Aceasta este o nucleotidă care conține:
Urmărirea elementelor include
Economisiți timp și nu vedeți anunțuri cu Knowledge Plus
Economisiți timp și nu vedeți anunțuri cu Knowledge Plus
Răspunsul
Răspunsul este dat
nikitasapper
Conectați Knowledge Plus pentru a accesa toate răspunsurile. Rapid, fără publicitate și pauze!
Nu ratați importanța - conectați Knowledge Plus pentru a vedea răspunsul chiar acum.
Urmăriți videoclipul pentru a accesa răspunsul
Oh nu!
Răspunsurile au expirat
Conectați Knowledge Plus pentru a accesa toate răspunsurile. Rapid, fără publicitate și pauze!
Nu ratați importanța - conectați Knowledge Plus pentru a vedea răspunsul chiar acum.
Compoziția chimică a celulelor
Grupuri de elemente ale compoziției chimice a celulei
Știința care studiază părțile constitutive și structura unei celule vii se numește citologie.
Toate elementele incluse în structura chimică a corpului pot fi împărțite în trei grupe:
- macronutrienti;
- oligoelemente;
- elemente ultramicro.
Macroelementele includ hidrogen, carbon, oxigen și azot. Aproape 98% din totalul elementelor constitutive le revin.
Următoarele elemente sunt în număr de zeci și sute de procente. Și un conținut foarte mic de ultramicroelemente - sute și mii de procente.
Tradus din limba greacă, "macro" este mare, iar "micro" este mic.
Fig. 1 Conținutul elementelor chimice din celulă
Oamenii de știință au descoperit că nu există elemente particulare care să fie unice pentru organismele vii. Prin urmare, acea viață, această natură neînsuflețită constă în aceleași elemente. Acest lucru dovedește relația lor.
În ciuda conținutului cantitativ al elementului chimic, absența sau reducerea a cel puțin unuia duce la moartea întregului organism. La urma urmei, fiecare are înțelesul său propriu.
Rolul compoziției chimice a celulei
Macroelementele sunt baza biopolimerilor, și anume proteine, carbohidrați, acizi nucleici și lipide.
Următoarele elemente fac parte din substanțele organice vitale implicate în procesele metabolice. Ele sunt componente constitutive ale sărurilor minerale, care sunt sub formă de cationi și anioni, raportul lor determină mediul alcalin. Cel mai adesea este ușor alcalin, deoarece raportul dintre sărurile minerale nu se schimbă.
Hemoglobina conține fier, clorofil - magneziu, proteine - sulf, acizi nucleici - fosfor, metabolismul are loc cu o cantitate suficientă de calciu.
Fig. 2. Compoziția celulară
Unele elemente chimice sunt componente ale substanțelor anorganice, de exemplu apă. Acesta joacă un rol important în activitatea vitală a celulelor vegetale și animale. Apa este un solvent bun, din acest motiv toate substanțele din interiorul corpului sunt împărțite în:
- Hidrofil solubil în apă;
- Hidrofobic - nu se dizolvă în apă.
Datorită prezenței apei, celula devine elastică, promovează mișcarea substanțelor organice în citoplasmă.
Fig. 3. Substanțe celulare.
Tabelul "Proprietățile compoziției chimice a celulei"
Pentru a înțelege clar ce elemente chimice fac parte din celulă, le-am enumerat în următorul tabel:
Ce elemente chimice sunt legate de macro și micronutrienți ale celulei?
Ce elemente chimice sunt legate de macro și micronutrienți ale celulei?
Macroelementele (un procent mare din organism în funcție de conținutul său) celule includ următoarele elemente chimice:
- oxigen (70%), carbon (15%), hidrogen (10%), azot (2%), potasiu (0.3%), sulf (0.2%), 1%), restul - magneziu, calciu, sodiu.
Urmărirea elementelor (un procent mic din conținutul corpului) include astfel de elemente chimice:
- cobalt, zinc, vanadiu, fluor, seleniu, cupru, crom, nichel, germaniu, iod, ruteniu.
Compoziția chimică a celulelor
O celulă este o unitate elementară de viață pe Pământ. Are toate caracteristicile unui organism viu: crește, înmulțește, schimbă substanțe și energie cu mediul, reacționează la stimuli externi. Începutul evoluției biologice este asociat cu apariția formelor de viață celulare pe Pământ. Organismele unicelulare sunt celule care există separat unele de altele. Corpul tuturor animalelor și plantelor multicelulare - este construit dintr-un număr mai mare sau mai mic de celule, care sunt un fel de blocuri care formează un organism complex. Indiferent dacă o celulă este un sistem complet viu - un organism separat sau este doar o parte din acesta, acesta este dotat cu un set de caracteristici și proprietăți comune tuturor celulelor.
Compoziția chimică a celulelor
Aproximativ 60 de elemente din tabelul periodic al lui Mendeleev au fost găsite în celule, care se găsesc și în natură neînsuflețită. Aceasta este una dintre dovezile comune ale naturii animate și neînsuflețite. În organismele vii, cele mai frecvente sunt hidrogenul, oxigenul, carbonul și azotul, care reprezintă aproximativ 98% din masa celulelor. Acest lucru se datorează particularităților proprietăților chimice ale hidrogenului, oxigenului, carbonului și azotului, ca urmare a faptului că s-au dovedit a fi cele mai potrivite pentru formarea moleculelor care îndeplinesc funcții biologice. Aceste patru elemente sunt capabile să formeze legături covalente foarte puternice prin împerecherea electronilor aparținând la doi atomi. Atomii de carbon legați covalent pot forma schele de nenumărate molecule organice diferite. Deoarece atomii de carbon formează cu ușurință legături covalente cu oxigen, hidrogen, azot și, de asemenea, sulf, moleculele organice realizează o complexitate excepțională și diversitate de structură.
În plus față de cele patru elemente principale din celulă, cantități vizibile (fracțiile 10 și 100 din procent) conțin fier, potasiu, sodiu, calciu, magneziu, clor, fosfor și sulf. Toate celelalte elemente (zinc, cupru, iod, fluor, cobalt, mangan etc.) sunt în celulă în cantități foarte mici și, prin urmare, sunt numite microelemente.
Elementele chimice fac parte din compuși anorganici și organici. Compușii anorganici includ apă, săruri minerale, dioxid de carbon, acizi și baze. Compușii organici sunt proteine, acizi nucleici, carbohidrați, grăsimi (lipide) și lipide. Pe lângă oxigen, hidrogen, carbon și azot, pot fi incluse și alte elemente. Unele proteine conțin sulf. Constituentul acizilor nucleici este fosforul. Molecula hemoglobinei include fier, magneziu este implicat în construirea moleculei de clorofil. Următoarele elemente, în ciuda conținutului extrem de scăzut al organismelor vii, joacă un rol important în procesele activității vitale. Iodul face parte din hormonul tiroidian - tiroxina, cobalt - în compoziția vitaminei B12 Insulina, un hormon al insulei pancreatice, conține zinc. În unele pești, cuprul ocupă locul fierului în moleculele de pigmenți care transportă oxigen.
apă
H2O - cel mai frecvent compus din organismele vii. Conținutul său în diferite celule variază în limite destul de largi: de la 10% în smalțul dinți până la 98% în corpul unei meduze, dar în medie este de aproximativ 80% din greutatea corporală. Rolul extrem de important al apei în asigurarea proceselor de activitate vitală se datorează proprietăților sale fizico-chimice. Polaritatea moleculelor și capacitatea de a forma legături de hidrogen fac apa să fie un solvent bun pentru un număr imens de substanțe. Majoritatea reacțiilor chimice care au loc într-o celulă pot apărea numai într-o soluție apoasă. Apa este implicată în multe transformări chimice.
Numărul total de legături de hidrogen dintre moleculele de apă variază cu t °. La t °, topirea gheții distruge aproximativ 15% din legăturile de hidrogen, la t ° 40 ° C - jumătate. În timpul tranziției către starea gazoasă, toate legăturile cu hidrogen sunt distruse. Aceasta explică căldura specifică ridicată a apei. Cu o schimbare a mediului exterior, apa absoarbe sau eliberează căldură datorită ruperii sau re-formării legăturilor de hidrogen. În acest fel, oscilațiile t ° din interiorul celulei sunt mai mici decât în mediul înconjurător. Cea mai mare căldură de evaporare stă la baza mecanismului eficient de transfer de căldură în plante și animale.
Apa ca solvent devine parte a fenomenului de osmoză, care joacă un rol important în activitatea vitală a unei celule organice. Osmoza se referă la penetrarea moleculelor de solvenți printr-o membrană semipermeabilă într-o soluție a unei substanțe. Membranele semi-permeabile sunt numite membrane care trec prin molecule de solvenți, dar nu trec molecule (sau ioni) de substanță dizolvată. Prin urmare, osmoza este difuzia unilaterală a moleculelor de apă în direcția soluției.
Săruri minerale
Majoritatea celulelor anorganice din celule sunt sub formă de săruri în stare disociată sau în stare solidă. Concentrația de cationi și anioni în celulă și în mediul său variază. Celula conține destul de mult K și o mulțime de Na. În mediul extracelular, de exemplu, în plasma sanguină, în apa de mare, dimpotrivă, există o mulțime de sodiu și nu potasiu suficient. Iritabilitatea celulei depinde de raportul dintre concentrațiile de ioni Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+. În țesuturile animalelor multicelulare, K este inclus în compoziția unei substanțe multicelulare care asigură coeziunea celulelor și aranjamentul lor ordonat. Presiunea osmotică din celulă și proprietățile sale tampon depind în mare măsură de concentrația de sare. Tamponarea este capacitatea unei celule de a menține o reacție slabă alcalină a conținutului său la un nivel constant. Tamponarea în interiorul celulei este asigurată în principal de ioni de H2RO4 și ANR4 2-. În fluidele extracelulare și în sânge, H joacă rolul de tampon.2CO3 și NSO3 -. Anionii leagă ionii H și ionii de hidroxid (OH), datorită cărora reacția din interiorul celulei fluidele extracelulare rămâne aproape neschimbată. Sărurile minerale insolubile (de exemplu, fosfatul de calciu) asigură rezistența țesutului osos al vertebratelor și al scoicilor de moluște.
Substanța organică celulară
proteine
Printre substanțele organice, celulele sunt în primul rând proteine, atât în cantitate (10-12% din masa totală a celulelor) cât și în valoare. Proteinele sunt polimeri cu masă moleculară mare (cu o masă moleculară de la 6000 la 1 milion și mai mult), ale căror monomeri sunt aminoacizi. Organismele vii folosesc 20 de aminoacizi, deși există mult mai mult. Compoziția oricărui aminoacid include o grupare amino (-NH2), având proprietăți de bază și o grupare carboxil (-COOH), având proprietăți acide. Doi aminoacizi sunt combinați într-o singură moleculă prin stabilirea legăturii HN-CO cu eliberarea unei molecule de apă. Legătura dintre gruparea amino a unui aminoacid și carboxilul celeilalte se numește peptidă. Proteinele sunt polipeptide care conțin zeci și sute de aminoacizi. Moleculele diferitelor proteine diferă unele de celelalte în ceea ce privește greutatea moleculară, numărul, compoziția aminoacizilor și secvența aranjamentului lor în lanțul polipeptidic. Este clar, prin urmare, că proteinele diferă într-o enormă diversitate, iar numărul acestora la toate speciile de organisme vii este estimat la 10 10 - 10 12.
Un lanț de unități de aminoacizi legați prin legături peptidice covalente într-o secvență specifică este denumit structura primară a proteinei. În celule, proteinele au forma de fibre spirală răsucite sau bile (globule). Acest lucru se explică prin faptul că într-o proteină naturală lanțul polipeptidic este pus într-o manieră strict definită, în funcție de structura chimică a aminoacizilor constituenți ai acestuia.
Inițial, lanțul polipeptidic este înfășurat. Atragerea se face între atomii bobinelor vecine și se formează legături de hidrogen, în special între grupările NH și CO situate pe bobinele învecinate. Un lanț de aminoacizi, răsuciți într-o spirală, formează structura secundară a proteinei. Ca urmare a plierii în continuare a helixului, apare o configurație specifică pentru fiecare proteină, numită structura terțiară. Structura terțiară se datorează acțiunii forțelor de adeziune între radicalii hidrofobi prezenți în niște aminoacizi și legături covalente între grupările SH ale cisteinei de aminoacizi (legături S-S). Cantitatea de aminoacizi prin radicalii hidrofobi și cisteină, precum și ordinea localizării lor în lanțul polipeptidic, sunt specifice fiecărei proteine. Prin urmare, trăsăturile structurii terțiare a unei proteine sunt determinate de structura sa primară. Proteina prezintă activitate biologică numai sub forma unei structuri terțiare. Prin urmare, înlocuirea chiar a unui aminoacid în lanțul polipeptidic poate duce la o schimbare în configurația proteinei și la o scădere sau pierdere a activității sale biologice.
În unele cazuri, moleculele de proteine se combină între ele și își pot îndeplini funcția numai sub formă de complexe. Astfel, hemoglobina este un complex de patru molecule și numai în această formă este capabilă să atașeze și să transporte O. astfel de agregate reprezintă structura cuaternară a proteinei. În compoziție, proteinele sunt împărțite în două clase principale - simple și complexe. Proteinele simple constau doar din aminoacizi, acizi nucleici (nucleotide), lipide (lipoproteine), Me (metalloproteide), P (fosfoproteine).
Funcțiile proteinelor din celulă sunt extrem de diverse. Una dintre cele mai importante este funcția clădirii: proteinele participă la formarea tuturor membranelor celulare și a organoidelor celulare, precum și a structurilor intracelulare. Rolul enzimatic (catalitic) al proteinelor este extrem de important. Enzimele accelerează reacțiile chimice apărute în celulă, de 10 ki și de 100 de milioane de ori. Funcția motorului este asigurată de proteine speciale contractile. Aceste proteine sunt implicate în toate tipurile de mișcări pe care celulele și organismele sunt capabile să le creeze: biciuirea cilia și baterea flagelui în protozoare, contracția musculară la animale, mișcarea frunzelor în plante și altele. sau substanțe biologic active (hormoni) și le transferați în țesuturile și organele corpului. Funcția de protecție este exprimată sub forma producției de proteine specifice, numite anticorpi, ca răspuns la pătrunderea proteinelor sau celulelor străine în organism. Anticorpii leagă și neutralizează substanțele străine. Proteinele joacă un rol important ca surse de energie. Cu despicare completă 1g. proteinei este alocat 17,6 kJ (
hidrati de carbon
Carbohidrați sau zaharide - substanțe organice cu formula generală (СН2O)n. Pentru majoritatea carbohidratilor, numarul de atomi de H este de doua ori numarul de atomi de O, ca si in moleculele de apa. Prin urmare, aceste substanțe se numesc carbohidrați. Într-o celulă vie, carbohidrații sunt în cantități care nu depășesc 1-2, uneori 5% (în ficat, în mușchi). Celulele vegetale sunt cele mai bogate în carbohidrați, unde conținutul acestora, în unele cazuri, atinge 90% din greutatea materiei uscate (semințe, tuberculi de cartofi etc.).
Carbohidrații sunt simpli și complexe. Carbohidrații simpli sunt numiți monozaharide. În funcție de numărul de atomi de carbohidrați dintr-o moleculă, monozaharidele sunt numite trioze, tetroze, pentoze sau hexoze. Dintre cele șase monozaharide carbonice - hexoză, glucoză, fructoză și galactoză sunt cele mai importante. Glucoza este conținută în sânge (0,1-0,12%). Pentozele de riboză și deoxiriboză fac parte din acizii nucleici și ATP. Dacă două monozaharide sunt combinate într-o singură moleculă, acest compus este numit dizaharidă. Zahărul alimentar, obținut din trestie de zahăr sau sfeclă de zahăr, constă dintr-o moleculă de glucoză și o moleculă de fructoză, zahăr din lapte - din glucoză și galactoză.
Carbohidrații complecși formați de numeroase monozaharide se numesc polizaharide. Monomerul unor astfel de polizaharide, cum ar fi amidonul, glicogenul, celuloza, este glucoza. Carbohidrații îndeplinesc două funcții principale: construcții și energie. Celuloza formeaza peretii celulelor de plante. Chitina polizaharidică complexă este principala componentă structurală a scheletului extern al artropodelor. Chitina are, de asemenea, o funcție de construcție în ciuperci. Carbohidrații joacă rolul sursei principale de energie în celulă. În procesul de oxidare a 1 g de carbohidrați se eliberează 17,6 kJ (
4,2 kcal). Amidonul din plante și glicogenul la animale sunt depozitate în celule și servesc drept rezervă de energie.
Acizi nucleici
Valoarea acizilor nucleici din celulă este foarte mare. Particularitățile structurii lor chimice fac posibilă stocarea, transferul și transferul prin moștenire celulelor fiice informații despre structura moleculelor de proteine care sunt sintetizate în fiecare țesut într-o anumită etapă a dezvoltării individuale. Deoarece majoritatea proprietăților și semnele celulelor se datorează proteinelor, este clar că stabilitatea acizilor nucleici este cea mai importantă condiție pentru funcționarea normală a celulelor și a organismelor întregi. Orice schimbări în structura celulelor sau activitatea proceselor fiziologice în ele, afectând astfel activitatea vitală. Studiul structurii acizilor nucleici este extrem de important pentru înțelegerea moștenirii personajelor din organisme și a legilor care guvernează funcționarea atât a celulelor individuale, cât și a sistemelor celulare - țesuturi și organe.
Există 2 tipuri de acizi nucleici - ADN și ARN. ADN-ul este un polimer constând din două helici de nucleotide, închise astfel încât să se formeze o dublă helixă. Monomerii moleculelor ADN sunt nucleotide constând dintr-o bază de azot (adenină, timină, guanină sau citozină), un carbohidrat (deoxiriboză) și un reziduu de acid fosforic. Bazele azotate din molecula ADN sunt interconectate printr-un număr inegal de legături H și sunt aranjate în perechi: adenina (A) este întotdeauna împotriva timinei (T), guaninei (G) împotriva citozinei (C).
Nucleotidele nu sunt legate una de cealaltă în mod întâmplător, ci selectiv. Abilitatea de a interacționa selectiv cu adenina timină și guanină cu citozină se numește complementaritate. Interacțiunea complementară a anumitor nucleotide este explicată prin particularitățile aranjamentului spațial al atomilor din moleculele lor, care le permit să converg și să formeze legături H. În lanțul de polinucleotide, nucleotidele adiacente sunt legate între ele prin intermediul zahărului (deoxiriboză) și a unui reziduu de acid fosforic. ARN, precum și ADN este un polimer ale cărui monomeri sunt nucleotide. Bazele de azot ale celor trei nucleotide sunt aceleași ca cele care fac parte din ADN (A, G, C); al patrulea, uracilul (V), este prezent în molecula ARN în loc de timină. ARN nucleotidele diferă de nucleotidele ADN și de structura carbohidratului lor (riboză în loc de deoxiriboză).
Într-un lanț de ARN, nucleotidele se leagă prin formarea de legături covalente între riboza unui nucleotid și restul de acid fosforic al alteia. În structură, se disting ARN-uri cu două catene. ARN-urile cu două catene sunt custozi ai informațiilor genetice pentru un număr de viruși, adică ele îndeplinesc funcțiile de cromozomi. ARN-urile monocatenare transferă informații despre structura proteinelor de la cromozom la locul sintezei lor și participă la sinteza proteinelor.
Există mai multe tipuri de ARN monocatenar. Numele lor se datorează funcției sau locației din celulă. Majoritatea ARN citoplasmatic (până la 80-90%) este ARN ribozomal (rRNA) conținut în ribozomi. Moleculele RRNA sunt relativ mici și constau în medie în 10 nucleotide. Un alt tip de ARN (mRNA) care transporta informații despre secvența de aminoacizi din proteine care trebuie să fie sintetizate la ribozomi. Mărimea acestor ARN-uri depinde de lungimea regiunii ADN pe care s-au sintetizat. Transport ARN îndeplinește mai multe funcții. Ei dau aminoacizi la locul sintezei proteinelor, ei "recunosc" (conform principiului complementarității) un triplet și ARN corespunzător aminoacidului transferat, realizează orientarea exactă a aminoacidului pe ribozom.
Grăsimi și lipide
Grăsimile sunt compuși ai acizilor grași cu greutate moleculară mare și alcool glicerin triatomic. Grăsimile nu se dizolvă în apă - ele sunt hidrofobe. Există întotdeauna alte substanțe complexe asemănătoare grăsimilor hidrofobe, numite lipoide în celulă. Una dintre principalele funcții ale grăsimilor este energia. În timpul divizării a 1 g de grăsimi la CU2 și H2Aproximativ o cantitate mare de energie este eliberată - 38,9 kJ (
9,3 kcal). Conținutul de grăsime din celulă variază de la 5 până la 15% în greutate substanță uscată. În celulele țesutului viu, cantitatea de grăsime crește la 90%. Funcția principală a grăsimilor din lumea animală (și în parte - a plantelor) - stocarea.
Cu oxidarea completă a 1 g de grăsime (până la dioxid de carbon și apă), se eliberează aproximativ 9 kcal de energie. (1 kcal = 1000 calorii calorii cal, cal) este o unitate de lucru și energie în afara sistemului, egală cu cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 ml de apă la 1 ° C cu o presiune atmosferică standard de 101,325 kPa 1 kcal = 4,19 kJ). Când se oxidează (în organism) 1 g de proteine sau carbohidrați, se eliberează doar aproximativ 4 kcal / g. Într-o varietate de organisme acvatice - de la diatomele cu un singur celulă până la rechinii giganți - grăsimea va pluti, reducând densitatea medie a corpului. Densitatea grăsimilor animale este de aproximativ 0,91-0,95 g / cm3. Densitatea osoasă a vertebratelor este aproape de 1,7-1,8 g / cm3, iar densitatea medie a majorității altor țesuturi este aproape de 1 g / cm3. Este clar că este nevoie de grăsime destul de mult pentru a "echilibra" scheletul greu.
Grăsimile și lipidele au o funcție de construcție: ele fac parte din membrana celulară. Datorită conductibilității sale termice scăzute, grăsimea este capabilă de funcții de protecție. La unele animale (sigilii, balene) se depozitează în țesutul adipos subcutanat, formând un strat cu grosimea de până la 1 m. Formarea unor lipoizi precede sinteza unui număr de hormoni. În consecință, aceste substanțe sunt inerente funcției de reglare a proceselor metabolice.
Macro și oligoelemente
Aproximativ 80 de elemente chimice se găsesc în organisme vii, dar numai pentru 27 dintre aceste elemente funcțiile lor în celulă și organism sunt stabilite. Elementele rămase sunt prezente în cantități mici și, aparent, intră în organism cu hrană, apă și aer.
În funcție de concentrația lor, ele sunt împărțite în macroelemente și microelemente.
Concentrația fiecăruia dintre macroelemente din organism depășește 0,01%, iar conținutul lor total este de 99%. Macroelementele includ oxigen, carbon, hidrogen, azot, fosfor, sulf, potasiu, calciu, sodiu, clor, magneziu și fier. Primele patru dintre elementele enumerate (oxigen, carbon, hidrogen și azot) sunt, de asemenea, numite organogene, deoarece fac parte din principalii compuși organici. Fosforul și sulful sunt, de asemenea, componente ale unui număr de substanțe organice, cum ar fi proteinele și acizii nucleici. Fosforul este necesar pentru formarea oaselor și a dinților.
Fără macronutrienți rămase imposibilă funcționarea normală a corpului.
Astfel, potasiul, sodiul și clorul sunt implicate în procesele de excitație a celulelor. Calciul face parte din pereții celulari de plante, oase, dinți și cochilii de moluscuri, este necesar pentru contracția celulelor musculare și coagularea sângelui. Magneziul este o componentă a clorofilei - pigmentul care asigură fluxul fotosintezei. De asemenea, el participă la biosinteza proteinelor și a acizilor nucleici. Fierul face parte din hemoglobină și este necesar pentru funcționarea multor enzime.
Următoarele elemente sunt conținute în organism în concentrații mai mici de 0,01%, iar concentrația lor totală în celulă nu atinge 0,1%. Microelementele includ zinc, cupru, mangan, cobalt, iod, fluor, etc.
Zincul face parte din molecula hormonului pancreatic, insulina, cuprul este necesar pentru fotosinteză și respirație. Cobaltul este o componentă a vitaminei B12, a cărei absență duce la anemie. Iodul este necesar pentru sinteza hormonilor tiroidieni, asigurând un flux normal al metabolismului și fluorul este asociat cu formarea smalțului dinților.
Atât deficitul, cât și excesul sau deprimarea metabolismului macro- și microelementelor conduc la apariția diferitelor boli.
În special, deficiența de calciu și fosfor provoacă rahitism, deficit de azot - deficit de proteine severe, deficiență de fier - anemie, lipsa formării hormonilor tiroidieni afectați de iod și reducerea ratei metabolice, scăderea aportului de fluor - carii. Plumbul este toxic pentru aproape toate organismele.
Lipsa macro- și microelementelor poate fi compensată prin creșterea conținutului lor în alimente și apă potabilă, precum și prin luarea de medicamente.
Elementele chimice ale celulei formează diferiți compuși - anorganici și organici.
Compoziția chimică a celulei. Elemente micro și macro
Compoziția chimică a celulei. Elemente micro și macro.
Fiecare celulă conține multe elemente chimice implicate în diferite reacții chimice. Procese chimice, care curge într-o cușcă - una din condițiile de bază ale vieții ei, dezvoltare și funcționare. Unele elemente chimice din celulă mai mult, altele - mai puțin.
În mod convențional, toate elementele celulei pot fi împărțite în trei grupe:
Macronutrienți (> 0,01%)
Oligoelemente (de la 0,001% până la 0,000001%)
Elementele Ultramicro (mai puțin de 0.0000001%)
macronutrienti
Macronutrienții - elementele chimice care alcătuiesc carnea organismelor vii.
Acestea includ: (Biogene): carbon, oxigen, hidrogen, azot, sulf, fosfor, magneziu, calciu, sodiu, potasiu.
caracteristici:
Conținutul în organisme vii comp. mai mult de 0,01%
Majoritatea macronutrientilor intră în corpul uman cu alimente
Rata zilnică necesară -> 200 mg. (Potasiu, calciu, magneziu, sodiu, sulf, clor)
Situat în mușchi, oase, țesuturi conjunctive și sânge.
Responsabil de dezvoltarea normală a bazelor acide.
Mențineți presiunea osmotică.
Lipsa de macronutrienți poate duce la deteriorarea sănătății umane.
Motivul poate fi: malnutriția, ecologia săracă, pierderea masivă a elementelor minerale, din cauza bolii sau a medicamentelor.
Oligoelemente - elemente chimice implicate în procesele biochimice.
Acestea includ: vanadiu, iod, cobalt, mangan, nichel, seleniu, fluor, cupru, crom, zinc.
^ Elemente de bază - oxigen, azot, carbon, hidrogen - sunt materiale de construcție și au cea mai mare pondere. Resturile de oligoelemente sunt conținute în cantități mici, dar efectul lor asupra sănătății umane nu este mai mic.
caracteristici:
Participă la procesele de formare a oaselor, formarea sângelui, contracția musculară.
Rata zilnică necesară -
Subiect 2.2. Compoziția celulară chimistă. - clasa 10-11, Syvozlazov (registrul de lucru 1)
1. Dați definițiile conceptelor.
Un element este un set de atomi cu aceeași sarcină nucleară și numărul de protoni care coincid cu numărul ordinal (atomic) din tabelul periodic.
Tras element - un element care este în organism în concentrații foarte scăzute.
Macroelement - un element care este în organism în concentrații mari.
Bioelementul - element chimic implicat în activitatea celulară, formează baza biomoleculelor.
Compoziția elementală a celulelor este procentul elementelor chimice dintr-o celulă.
2. Care este una dintre dovezile comunității de natură animată și neînsuflețită?
Unitatea compoziției chimice. Nu există elemente caracteristice numai de natură neînsuflețită.
3. Completați tabelul.
COMPOZIȚIA ELEMENTALĂ A CELULELOR
4. Dați exemple de substanțe organice ale căror molecule constau în trei, patru și cinci macronutrienți.
3 elemente: carbohidrați și lipide.
4 elemente: veverițe.
5 elemente: acizi nucleici, proteine.
5. Completați tabelul.
ROLUL BIOLOGIC AL ELEMENTELOR
6. Studiați la punctul 2.2 secțiunea "Rolul factorilor externi în formarea compoziției chimice a naturii vii" și răspundeți la întrebarea: "Ce sunt endemiile biochimice și care sunt motivele pentru originea lor?"
Enzimele biochimice sunt boli ale plantelor, ale animalelor și ale oamenilor, cauzate de o lipsă acută sau de un exces al unui element într-o anumită zonă.
7. Care sunt bolile cunoscute legate de lipsa micronutrientilor?
Deficitul de iod - goiter endemic. Reducerea sintezei de tiroxină și proliferarea țesutului tiroidian rezultat.
Deficitul de fier - anemie de deficit de fier.
8. Amintiți-vă, pe ce bază sunt distribuite elementele chimice pe macro-, micro- și ultramicroelemente. Oferiți-vă propria clasificare alternativă a elementelor chimice (de exemplu, prin funcții într-o celulă vie).
Micronutrienții micro, macro și ultra sunt împărțiți în funcție de un semn pe baza procentului lor într-o celulă. În plus, este posibilă clasificarea elementelor în funcție de funcțiile care reglează activitatea anumitor sisteme de organe: nervos, muscular, circulator și cardiovascular, digestiv etc.
9. Alegeți răspunsul corect.
Testul 1.
Ce elemente chimice formează majoritatea substanțelor organice?
2) C, O, H, N;
Testarea 2.
Elementele macro nu se aplică:
4) mangan.
Testarea 3.
Organismele vii au nevoie de azot, deoarece servesc:
1) o componentă a proteinelor și acizilor nucleici; 10. Determinați simptomul prin care toate elementele enumerate mai jos, cu excepția unuia, sunt combinate într-un singur grup. Subliniați acest element "extra".
Oxigen, hidrogen, sulf, fier, carbon, fosfor, azot. Sunt incluse numai în ADN. Restul este în proteine.
11. Explicați originea și semnificația generală a cuvântului (termen), pe baza semnificației rădăcinilor care o fac.
12. Selectați un termen și explicați modul în care valoarea sa actuală corespunde valorii inițiale a rădăcinilor acestuia.
Termenul ales este organogen.
Conformitate: termenul, în principiu, corespunde sensului original, dar astăzi există o definiție mai precisă. Anterior, valoarea a fost de așa natură încât elementele sunt implicate numai în construcția de țesuturi și celule de organe. Acum sa constatat că elementele importante din punct de vedere biologic nu formează numai molecule chimice în celule etc., ci reglează și toate procesele din celule, țesuturi și organe. Acestea fac parte din hormoni, vitamine, enzime și alte biomolecule.
13. Formulați și scrieți ideile de bază de la punctul 2.2.
Compoziția elementară a celulei este procentajul elementelor chimice din celulă. Elementele celulare sunt de obicei clasificate, în funcție de procentul lor, pe micro-, macro- și ultramicroelemente. Elementele care sunt implicate în activitatea vitală a celulelor formează baza biomoleculelor, numite bioelemente.
Macroelementele includ: C N H O. Ele sunt principalele componente ale tuturor compușilor organici din celulă. În plus, P S K Ca Na Fe Cl Mg - sunt incluse în toate biomoleculele majore. Fără ele, funcționarea corpului este imposibilă. Lipsa lor duce la moarte.
Pentru a urmări elementele: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni Ni Br Br F, etc. Acestea sunt, de asemenea, necesare pentru funcționarea normală a corpului, dar nu atât de critice. Lipsa lor provoacă boală. Acestea fac parte din compușii biologic activi, afectează metabolismul.
Există ultramicroelemente: Au Ag Be și altele. Rolul fiziologic nu este pe deplin stabilit. Dar ele sunt importante pentru celulă.
Există conceptul de "endemie biochimică" - boli ale plantelor, animalelor și oamenilor, cauzate de o lipsă acută sau exces de orice element dintr-o anumită zonă. De exemplu, goiter endemic (deficiență de iod).
Cu lipsa unui element datorită modului de hrănire, pot apărea și boli sau afecțiuni. De exemplu, cu o lipsă de fier - anemie. Cu o lipsă de calciu - frecvente fracturi, pierderea părului, dinți, dureri musculare.
I.2. Compoziția chimică a celulei. Elemente micro și macro
În mod tipic, 70-80% din masa celulară este apa, în care sunt dizolvate diferite săruri și compuși organici cu greutate moleculară mică. Cele mai caracteristice componente ale celulei sunt proteinele și acizii nucleici. Unele proteine sunt componente structurale ale celulei, altele sunt enzime, adică catalizatori care determină viteza și direcția reacțiilor chimice care apar în celule. Acizii nucleici servesc ca purtători de informații ereditare, care sunt puse în aplicare în procesul de sinteză intracelulară a proteinelor. Deseori, celulele conțin o cantitate de substanțe de rezervă care servesc drept rezerve alimentare. Celulele vegetale stochează în principal amidonul, o formă polimerică de carbohidrați. În celulele ficatului și al mușchilor, un alt polimer carbohidrat este stocat - glicogen. Produsele grase sunt, de asemenea, adesea stocate, deși unele grăsimi au o funcție diferită, și anume ele sunt cele mai importante componente structurale. Proteinele din celule (cu excepția celulelor de semințe) nu sunt de obicei stocate. Nu este posibilă descrierea compoziției tipice a unei celule, în primul rând pentru că există diferențe mari în cantitatea de alimente și apă depozitate. Celulele hepatice conțin, de exemplu, 70% apă, 17% proteine, 5% grăsimi, 2% carbohidrați și 0,1% acizi nucleici; restul de 6% sunt săruri și compuși organici cu greutate moleculară mică, în special aminoacizi. Celulele din plante conțin de obicei mai puține proteine, mult mai multe carbohidrați și mai multă apă; excepțiile sunt celule care sunt în repaus. Celula de odihnă a grâului, care este sursa de nutrienți pentru embrion, conține aproximativ 12% proteine (în principal proteine stocate), 2% grăsimi și 72% carbohidrați. Cantitatea de apă atinge nivelul normal (70-80%) numai la începutul germinării boabelor. Fiecare celulă conține multe elemente chimice implicate în diferite reacții chimice. Procesele chimice care apar într-o celulă reprezintă una dintre condițiile de bază pentru viața, dezvoltarea și funcționarea sa. Unele elemente chimice din celulă mai mult, altele - mai puțin. La nivel atomic, nu există diferențe între lumile organice și anorganice ale naturii vii: organismele vii constau din aceiași atomi ca și corpurile de natură neînsuflețită. Cu toate acestea, raportul dintre diferitele elemente chimice din organismele vii și din crusta pământului variază foarte mult. În plus, organismele vii pot diferi de mediul lor în compoziția izotopică a elementelor chimice. În mod convențional, toate elementele celulei pot fi împărțite în trei grupe:
Macronutrienti. Macroelementele includ oxigen (65-75%), carbon (15-18%), hidrogen (8-10%), azot (2,0-3,0%), potasiu (0,15-0,4%), sulf (0,15-0,2%), fosfor (0,2-1,0%), clor (0,05-0,1%), magneziu (0,02-0,03%), sodiu (0,02-0,03%), calciu (0,04-2,00%), fier (0,01-0,0155%). Elemente cum ar fi C, O, H, N, S, P fac parte din compușii organici. Carbon - face parte din toate substanțele organice; scheletul atomilor de carbon este baza lor. În plus, sub formă de CO2 este fixat în procesul de fotosinteză și eliberat în timpul respirației, sub formă de CO (în concentrații scăzute) participă la reglarea funcțiilor celulare, sub formă de CaCO3 face parte din scheletul mineral. Oxigenul - face parte din aproape toate substanțele organice din celulă. Se formează pe parcursul fotosintezei în timpul fotolizării apei. Pentru organismele aerobe, servește ca agent de oxidare în timpul respirației celulare, oferind celulelor energie. În cele mai mari cantități din celulele vii este conținută în compoziția apei. Hidrogen - face parte din toate substanțele organice din celulă. În cele mai mari cantități conținute în compoziția apei. Unele bacterii oxidează hidrogenul molecular pentru energie. Azot - face parte din proteine, acizi nucleici și monomerii lor - aminoacizi și nucleotide. Din corpul animalelor derivă compoziția amoniacului, a ureei, a guaninei sau a acidului uric ca produs final al metabolismului azotului. Sub formă de oxid nitric, NO (în concentrații scăzute) este implicat în reglarea tensiunii arteriale. Sulful - parte din aminoacizii care conțin sulf, se găsește în majoritatea proteinelor. În cantități mici, este prezent ca sulfat-Ion în citoplasma celulelor și fluidele extracelulare. Fosfor - face parte din ATP, alte nucleotide și acizi nucleici (sub formă de reziduuri de acid fosforic), în compoziția țesutului osos și a smalțului dinților (sub formă de săruri minerale) și prezente în citoplasmă și fluide intercelulare (sub formă de ioni fosfați). Magneziul este un cofactor al multor enzime implicate in metabolismul energetic si sinteza ADN; menține integritatea ribozomilor și mitocondriilor, face parte din clorofila. În celulele animale, este necesar pentru funcționarea sistemelor musculare și osoase. Calciul este implicat în coagularea sângelui și, de asemenea, servește ca unul dintre mediatorii secundari universali, care reglează cele mai importante procese intracelulare (inclusiv participarea la menținerea potențialului membranei necesare pentru contracția musculară și exocitoza). Ca săruri de calciu insolubile sunt implicate în formarea oaselor și a dinților scheletului vertebratelor și a mineralelor nevertebrate. Sodiul este implicat în menținerea potențialului membranei, generarea de impulsuri nervoase, procesele de osmoregulare (inclusiv activitatea rinichilor la om) și crearea unui sistem de sânge tampon. Potasiul este implicat în menținerea potențialului membranar, generarea de impulsuri nervoase, reglarea contracției musculare cardiace. Conținut în substanțe extracelulare. Clorul - menține electroneutralitatea celulei.
Următoarele elemente: oligoelemente care compun între 0,001% și 0,000001% din greutatea corporală a animalelor vii includ vanadiu, germaniu, iod (parte a tiroxinei, hormon tiroidian), cobalt (vitamina B12), mangan, nichel, fluor (smalt dinți), cupru, crom, zinc. Zincul - face parte din enzimele implicate în fermentația alcoolică, face parte din insulină. Cuprul - face parte din enzimele oxidative implicate în sinteza citocromilor. Seleniul - este implicat în procesele de reglementare ale organismului.
Elemente ultra-micro. Ultramicroelemente reprezintă mai puțin de 0,00001% în organismele de ființe vii, includ aurul, argintul are un efect bactericid, mercurul inhibă reabsorbția apei în tubulii renale, afectând enzimele. Platina și cesiul aparțin, de asemenea, ultramicroelementelor. Unele din acest grup include, de asemenea, seleniu, cu deficitul său de cancer. Funcțiile ultramicroelementelor sunt încă puțin înțelese. Compoziția moleculară a celulei (fila №1)