Բջիջը քիմիայում. Բջջի քիմիական կազմակերպումը. Անօրգանական նյութեր. Օրգանական նյութեր. Օրգանական և անօրգանական նյութեր

Բջջ- Երկրի վրա կյանքի տարրական միավորը: Այն ունի կենդանի օրգանիզմի բոլոր բնութագրերը՝ աճում է, բազմանում, նյութերով և էներգիայով փոխանակվում շրջակա միջավայրի հետ, արձագանքում է արտաքին գրգռիչներին։ Կենսաբանական էվոլյուցիայի սկիզբը կապված է Երկրի վրա բջջային կյանքի ձևերի առաջացման հետ: Միաբջիջ օրգանիզմները բջիջներ են, որոնք գոյություն ունեն միմյանցից առանձին։ Բոլոր բազմաբջիջ օրգանիզմների՝ կենդանիների և բույսերի մարմինը կառուցված է ավելի կամ պակաս թվով բջիջներից, որոնք մի տեսակ բլոկներ են, որոնք կազմում են բարդ օրգանիզմ: Անկախ նրանից՝ բջիջն անբաժանելի կենդանի համակարգ է՝ առանձին օրգանիզմ, թե կազմում է դրա միայն մի մասը, այն օժտված է բոլոր բջիջների համար ընդհանուր բնութագրերով և հատկություններով։

Բջջի քիմիական կազմը

Մենդելեեւի պարբերական աղյուսակի մոտ 60 տարր, որոնք հանդիպում են նաեւ անշունչ բնության մեջ, հայտնաբերվել են բջիջներում։ Սա կենդանի և անշունչ բնության ընդհանրության ապացույցներից մեկն է։ Ամենատարածվածը կենդանի օրգանիզմներում ջրածինը, թթվածին, ԱծխածինԵվ ազոտ, որոնք կազմում են բջջային զանգվածի մոտ 98%-ը։ Դա պայմանավորված է ջրածնի, թթվածնի, ածխածնի և ազոտի յուրօրինակ քիմիական հատկություններով, ինչի արդյունքում պարզվեց, որ դրանք առավել հարմար են կենսաբանական գործառույթներ կատարող մոլեկուլների ձևավորման համար։ Այս չորս տարրերն ունակ են շատ ուժեղ կովալենտային կապեր ձևավորել երկու ատոմներին պատկանող էլեկտրոնների զուգակցման միջոցով։ Կովալենտային կապով ածխածնի ատոմները կարող են ձևավորել անհամար տարբեր օրգանական մոլեկուլների շրջանակներ: Քանի որ ածխածնի ատոմները հեշտությամբ ձևավորում են կովալենտային կապեր թթվածնի, ջրածնի, ազոտի և ծծմբի հետ, օրգանական մոլեկուլները հասնում են բացառիկ բարդության և կառուցվածքային բազմազանության:

Բացի չորս հիմնական տարրերից, բջիջը պարունակում է նկատելի քանակությամբ (տոկոսի 10-րդ և 100-րդ կոտորակները) երկաթ, կալիում, նատրիում, կալցիում, մագնեզիում, քլորին, ֆոսֆորԵվ ծծումբ. Մնացած բոլոր տարրերը ( ցինկ, պղինձ, յոդ, ֆտորին, կոբալտ, մանգանև այլն) առկա են բջջում շատ փոքր քանակությամբ և, հետևաբար, կոչվում են միկրոտարրեր:

Քիմիական տարրերը անօրգանական և օրգանական միացությունների մի մասն են։ Անօրգանական միացությունները ներառում են ջուր, հանքային աղեր, ածխաթթու գազ, թթուներ և հիմքեր: Օրգանական միացություններն են սկյուռիկներ, նուկլեինաթթուներ, ածխաջրեր, ճարպեր(լիպիդներ) և լիպոիդներ.

Որոշ սպիտակուցներ պարունակում են ծծումբ. Նուկլեինաթթուների բաղադրիչն է ֆոսֆոր. Հեմոգլոբինի մոլեկուլը պարունակում է երկաթ, մագնեզիումմասնակցում է մոլեկուլի կառուցմանը քլորոֆիլ. Միկրոտարրերը, չնայած կենդանի օրգանիզմներում իրենց չափազանց ցածր պարունակությանը, կարևոր դեր են խաղում կյանքի գործընթացներում։ Յոդվահանաձև գեղձի հորմոնի մի մասն է՝ թիրոքսին, կոբալտՎիտամին B 12-ը պարունակում է ենթաստամոքսային գեղձի կղզյակային մասի հորմոն՝ ինսուլին, ցինկ. Որոշ ձկների մոտ պղինձը թթվածին կրող պիգմենտային մոլեկուլներում զբաղեցնում է երկաթի տեղը։

Անօրգանական նյութեր

Ջուր

H 2 O- ը կենդանի օրգանիզմների ամենատարածված միացությունն է: Դրա պարունակությունը տարբեր բջիջներում բավականին լայնորեն տարբերվում է՝ 10%-ից ատամի էմալում մինչև 98%-ը մեդուզայի մարմնում, սակայն միջինում այն ​​կազմում է մարմնի քաշի մոտ 80%-ը։ Ջրի չափազանց կարևոր դերը կյանքի գործընթացներին աջակցելու գործում պայմանավորված է նրա ֆիզիկաքիմիական հատկություններով: Մոլեկուլների բևեռականությունը և ջրածնային կապեր ձևավորելու ունակությունը ջուրը դարձնում են լավ լուծիչ հսկայական քանակությամբ նյութերի համար: Բջջում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաների մեծ մասը կարող է տեղի ունենալ միայն ջրային լուծույթում: Ջուրը նույնպես մասնակցում է բազմաթիվ քիմիական փոխակերպումների:

Ջրի մոլեկուլների միջև ջրածնային կապերի ընդհանուր թիվը տատանվում է՝ կախված t °. Ժամը տ ° Երբ սառույցը հալվում է, ջրածնային կապերի մոտավորապես 15%-ը քայքայվում է, t°40°C-ում՝ կեսը: Գազային վիճակին անցնելիս բոլոր ջրածնային կապերը քայքայվում են։ Սա բացատրում է ջրի բարձր տեսակարար ջերմային հզորությունը: Երբ արտաքին միջավայրի ջերմաստիճանը փոխվում է, ջուրը կլանում կամ ազատում է ջերմություն ջրածնային կապերի խզման կամ նոր ձևավորման պատճառով։ Այսպիսով, բջջի ներսում ջերմաստիճանի տատանումները ավելի փոքր են, քան շրջակա միջավայրում: Գոլորշիացման բարձր ջերմությունը ընկած է բույսերի և կենդանիների ջերմության փոխանցման արդյունավետ մեխանիզմի հիմքում:

Ջուրը որպես լուծիչ մասնակցում է օսմոսի երևույթներին, որը կարևոր դեր է խաղում մարմնի բջիջների կյանքում։ Օսմոզը լուծիչի մոլեկուլների ներթափանցումն է կիսաթափանցիկ թաղանթով նյութի լուծույթ: Կիսաթափանցելի թաղանթները նրանք են, որոնք թույլ են տալիս լուծիչի մոլեկուլներին անցնել, բայց թույլ չեն տալիս լուծված նյութի մոլեկուլներին (կամ իոններին) անցնել: Ուստի օսմոզը ջրի մոլեկուլների միակողմանի դիֆուզիան է լուծույթի ուղղությամբ։

Հանքային աղեր

Բջիջներում առկա անօրգանական նյութերի մեծ մասը աղերի տեսքով են տարանջատված կամ պինդ վիճակում։ Բջջում և նրա միջավայրում կատիոնների և անիոնների կոնցենտրացիան նույնը չէ։ Բջիջը պարունակում է բավականին շատ K և շատ Na: Արտաբջջային միջավայրում, օրինակ՝ արյան պլազմայում, ծովի ջրում, ընդհակառակը, շատ նատրիում կա, քիչ՝ կալիում։ Բջիջների դյուրագրգռությունը կախված է Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ իոնների կոնցենտրացիաների հարաբերակցությունից: Բազմաբջջային կենդանիների հյուսվածքներում K-ն այն բազմաբջիջ նյութի մի մասն է, որն ապահովում է բջիջների համախմբվածությունը և դրանց դասավորվածությունը։ Բջջում օսմոտիկ ճնշումը և նրա բուֆերային հատկությունները մեծապես կախված են աղերի կոնցենտրացիայից: Բուֆերացումը բջջի կարողությունն է՝ պահպանել իր պարունակության մի փոքր ալկալային ռեակցիան մշտական ​​մակարդակում: Բջջի ներսում բուֆերացումն ապահովվում է հիմնականում H 2 PO 4 և HPO 4 2- իոններով: Արտաբջջային հեղուկներում և արյան մեջ բուֆերի դերը խաղում է H 2 CO 3 և HCO 3 -: Անիոնները կապում են H իոնները և հիդրօքսիդի իոնները (OH -), որոնց շնորհիվ արտաբջջային հեղուկների բջջի ներսում ռեակցիան գրեթե անփոփոխ է մնում։ Չլուծվող հանքային աղերը (օրինակ՝ Ca ֆոսֆատը) ամրացնում են ողնաշարավորների և փափկամարմինների ոսկրային հյուսվածքը։

Օրգանական բջիջների նյութ

Սկյուռիկներ

Բջջի օրգանական նյութերի մեջ սպիտակուցներն առաջին տեղում են և՛ քանակով (բջջի ընդհանուր զանգվածի 10–12%-ը), և՛ կարևորությամբ։ Սպիտակուցները բարձր մոլեկուլային պոլիմերներ են (6000-ից 1 միլիոն և ավելի մոլեկուլային քաշով), որոնց մոնոմերները ամինաթթուներն են։ Կենդանի օրգանիզմներն օգտագործում են 20 ամինաթթուներ, թեև դրանք շատ ավելին են։ Ցանկացած ամինաթթու պարունակում է ամինային խումբ (-NH 2), որն ունի հիմնական հատկություններ, և կարբոքսիլ խումբ (-COOH), որն ունի թթվային հատկություններ: Երկու ամինաթթուներ միավորվում են մեկ մոլեկուլի մեջ՝ ստեղծելով HN-CO կապ՝ ազատելով ջրի մոլեկուլ։ Մի ամինաթթվի ամինաթթվի և մյուսի կարբոքսիլ խմբի միջև կապը կոչվում է պեպտիդային կապ: Սպիտակուցները տասնյակ և հարյուրավոր ամինաթթուներ պարունակող պոլիպեպտիդներ են: Տարբեր սպիտակուցների մոլեկուլները միմյանցից տարբերվում են մոլեկուլային քաշով, քանակով, ամինաթթուների կազմով և պոլիպեպտիդային շղթայում դրանց տեղակայման հաջորդականությամբ։ Հետևաբար պարզ է, որ սպիտակուցները չափազանց բազմազան են բոլոր տեսակի կենդանի օրգանիզմներում, որոնց թիվը գնահատվում է 10 10 - 10 12:

Ամինաթթուների միավորների շղթան, որը կովալենտորեն կապված է պեպտիդային կապերով որոշակի հաջորդականությամբ, կոչվում է սպիտակուցի առաջնային կառուցվածք։ Բջիջներում սպիտակուցները նման են պարուրաձև ոլորված մանրաթելերի կամ գնդիկների (գլոբուլների): Սա բացատրվում է նրանով, որ բնական սպիտակուցի մեջ պոլիպեպտիդային շղթան դրված է խիստ սահմանված ձևով՝ կախված դրա բաղկացուցիչ ամինաթթուների քիմիական կառուցվածքից։

Նախ, պոլիպեպտիդային շղթան ծալվում է պարույրի մեջ: Ներգրավումը տեղի է ունենում հարևան պտույտների ատոմների միջև և ձևավորվում են ջրածնային կապեր, մասնավորապես, հարակից շրջադարձերի վրա տեղակայված NH և CO խմբերի միջև: Ամինաթթուների շղթան, պարույրի տեսքով ոլորված, կազմում է սպիտակուցի երկրորդական կառուցվածքը։ Խխունջի հետագա ծալման արդյունքում առաջանում է յուրաքանչյուր սպիտակուցին հատուկ կոնֆիգուրացիա, որը կոչվում է երրորդական կառուցվածք: Երրորդական կառուցվածքը պայմանավորված է որոշ ամինաթթուներում առկա հիդրոֆոբ ռադիկալների և ամինաթթվի ցիստեինի SH խմբերի (S-S կապեր) միջև առկա կովալենտային կապերի միջև համակցված ուժերի գործողությամբ: Յուրաքանչյուր սպիտակուցին հատուկ է հիդրոֆոբ ռադիկալներով և ցիստեինով ամինաթթուների քանակը, ինչպես նաև պոլիպեպտիդային շղթայում դրանց դասավորության կարգը։ Հետևաբար, սպիտակուցի երրորդական կառուցվածքի առանձնահատկությունները որոշվում են նրա առաջնային կառուցվածքով։ Սպիտակուցը կենսաբանական ակտիվություն է ցուցաբերում միայն երրորդական կառուցվածքի տեսքով։ Հետևաբար, պոլիպեպտիդային շղթայում նույնիսկ մեկ ամինաթթվի փոխարինումը կարող է հանգեցնել սպիտակուցի կոնֆիգուրացիայի փոփոխության և նրա կենսաբանական ակտիվության նվազման կամ կորստի:

Որոշ դեպքերում սպիտակուցի մոլեկուլները միավորվում են միմյանց հետ և կարող են իրենց գործառույթը կատարել միայն բարդույթների տեսքով: Այսպիսով, հեմոգլոբինը չորս մոլեկուլներից բաղկացած բարդույթ է և միայն այս ձևով է այն ունակ կցել և տեղափոխել թթվածինը: Ըստ իրենց բաղադրության՝ սպիտակուցները բաժանվում են երկու հիմնական դասի՝ պարզ և բարդ։ Պարզ սպիտակուցները բաղկացած են միայն ամինաթթուներից, նուկլեինաթթուներից (նուկլեոտիդներ), լիպիդներից (լիպոպրոտեիններ), Me (մետալոպրոտեիններ), P (ֆոսֆոպրոտեիններ):

Բջջում սպիտակուցների գործառույթները չափազանց բազմազան են։ Ամենակարևորներից մեկը շինարարական ֆունկցիան է՝ սպիտակուցները մասնակցում են բոլոր բջջային թաղանթների և բջջային օրգանելների, ինչպես նաև ներբջջային կառուցվածքների ձևավորմանը։ Չափազանց կարևոր է սպիտակուցների ֆերմենտային (կատալիտիկ) դերը։ Ֆերմենտները արագացնում են բջիջում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաները 10 և 100 միլիոն անգամ: Շարժիչային ֆունկցիան ապահովվում է հատուկ կծկվող սպիտակուցներով։ Այս սպիտակուցները մասնակցում են բջիջների և օրգանիզմների բոլոր տեսակի շարժումներին. կցել քիմիական տարրեր (օրինակ՝ հեմոգլոբինը ավելացնում է O) կամ կենսաբանորեն ակտիվ նյութեր (հորմոններ) և դրանք տեղափոխում մարմնի հյուսվածքներ և օրգաններ։ Պաշտպանիչ ֆունկցիան արտահայտվում է հատուկ սպիտակուցների արտադրության տեսքով, որոնք կոչվում են հակամարմիններ՝ ի պատասխան օտար սպիտակուցների կամ բջիջների օրգանիզմ ներթափանցմանը։ Հակամարմինները կապում և չեզոքացնում են օտար նյութերը: Սպիտակուցները կարևոր դեր են խաղում որպես էներգիայի աղբյուր։ Ամբողջական բաժանումով 1գ. Ազատվում է 17,6 կՋ (~ 4,2 կկալ) սպիտակուցներ։

Ածխաջրեր

Ածխաջրերը կամ սախարիդները օրգանական նյութեր են (CH 2 O) n ընդհանուր բանաձևով: Ածխաջրերի մեծամասնությունն ունի H ատոմների կրկնակի քանակ, քան O ատոմների թիվը, ինչպես ջրի մոլեկուլներում: Այդ պատճառով այդ նյութերը կոչվում էին ածխաջրեր: Կենդանի բջջում ածխաջրերը հանդիպում են 1-2, երբեմն 5%-ը չգերազանցող քանակությամբ (լյարդում, մկաններում)։ Բուսական բջիջները ամենահարուստն են ածխաջրերով, որտեղ դրանց պարունակությունը որոշ դեպքերում հասնում է չոր նյութի զանգվածի 90%-ին (սերմեր, կարտոֆիլի պալարներ և այլն)։

Ածխաջրերը պարզ և բարդ են: Պարզ ածխաջրերը կոչվում են մոնոսաքարիդներ: Կախված մոլեկուլում ածխաջրերի ատոմների քանակից՝ մոնոսաքարիդները կոչվում են տրիոզներ, տետրոզներ, պենտոզներ կամ հեքսոզներ։ Ածխածնի վեց մոնոսաքարիդներից՝ հեքսոզներից, ամենակարևորն են գլյուկոզա, ֆրուկտոզա և գալակտոզա: Արյան մեջ պարունակվում է գլյուկոզա (0,1-0,12%)։ Պենտոզների ռիբոզը և դեզօքսիրիբոզը հայտնաբերված են նուկլեինաթթուներում և ATP-ում: Եթե ​​երկու մոնոսաքարիդներ միավորված են մեկ մոլեկուլում, միացությունը կոչվում է դիսաքարիդ։ Սեղանի շաքարավազը, որը ստացվում է եղեգից կամ շաքարի ճակնդեղից, բաղկացած է մեկ գլյուկոզայի մոլեկուլից և ֆրուկտոզայի մեկ մոլեկուլից, կաթնային շաքարը՝ գլյուկոզայից և գալակտոզից։

Բազմաթիվ մոնոսաքարիդներից առաջացած բարդ ածխաջրերը կոչվում են պոլիսախարիդներ: Պոլիսաքարիդների մոնոմերը, ինչպիսիք են օսլան, գլիկոգենը, ցելյուլոզը, գլյուկոզան է: Ածխաջրերը կատարում են երկու հիմնական գործառույթ՝ շինարարական և էներգետիկ: Ցելյուլոզը ձեւավորում է բույսերի բջիջների պատերը: Բարդ պոլիսախարիդային քիտինը ծառայում է որպես հոդվածոտանիների էկզոկմախքի հիմնական կառուցվածքային բաղադրիչ: Սնկերի մեջ խիտինը կատարում է նաև շինարարական ֆունկցիա։ Ածխաջրերը խաղում են բջջի էներգիայի հիմնական աղբյուրի դերը։ 1 գ ածխաջրերի օքսիդացման ժամանակ անջատվում է 17,6 կՋ (~4,2 կկալ)։ Բույսերում օսլան, իսկ կենդանիների մոտ՝ գլիկոգենը կուտակվում են բջիջներում և ծառայում են որպես էներգիայի պաշար։

Նուկլեինաթթուներ

Բջջում նուկլեինաթթուների նշանակությունը շատ մեծ է։ Նրանց քիմիական կառուցվածքի առանձնահատկությունները հնարավորություն են տալիս պահպանել, փոխանցել և ժառանգել դուստր բջիջներին տեղեկատվություն սպիտակուցի մոլեկուլների կառուցվածքի մասին, որոնք սինթեզվում են յուրաքանչյուր հյուսվածքում անհատական ​​զարգացման որոշակի փուլում: Քանի որ բջիջների հատկությունների և բնութագրերի մեծ մասը որոշվում է սպիտակուցներով, պարզ է, որ նուկլեինաթթուների կայունությունը բջիջների և ամբողջ օրգանիզմների բնականոն գործունեության ամենակարեւոր պայմանն է: Բջիջների կառուցվածքի կամ դրանցում ֆիզիոլոգիական պրոցեսների ակտիվության ցանկացած փոփոխություն՝ այդպիսով ազդելով կենսագործունեության վրա։ Նուկլեինաթթուների կառուցվածքի ուսումնասիրությունը չափազանց կարևոր է օրգանիզմների հատկությունների ժառանգականությունը և ինչպես առանձին բջիջների, այնպես էլ բջջային համակարգերի` հյուսվածքների և օրգանների գործունեության օրինաչափությունները հասկանալու համար:

Գոյություն ունեն նուկլեինաթթուների 2 տեսակ՝ ԴՆԹ և ՌՆԹ։ ԴՆԹ-ն պոլիմեր է, որը բաղկացած է երկու նուկլեոտիդային պարույրներից, որոնք դասավորված են կրկնակի պարույր ձևավորելու համար: ԴՆԹ-ի մոլեկուլների մոնոմերները նուկլեոտիդներ են, որոնք բաղկացած են ազոտային հիմքից (ադենին, թիմին, գուանին կամ ցիտոզին), ածխաջրերից (դեօքսիրիբոզ) և ֆոսֆորաթթվի մնացորդից։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլում ազոտային հիմքերը միմյանց հետ կապված են անհավասար թվով H-կապերով և դասավորված են զույգերով՝ ադենինը (A) միշտ դեմ է թիմինին (T), գուանինը (G)՝ ցիտոսինին (C):

Նուկլեոտիդները միմյանց հետ կապված են ոչ թե պատահական, այլ ընտրովի։ Ադենինի ընտրովի փոխազդեցության ունակությունը թիմինի և գուանինի ցիտոզինի հետ կոչվում է կոմպլեմենտարություն։ Որոշ նուկլեոտիդների փոխլրացնող փոխազդեցությունը բացատրվում է նրանց մոլեկուլներում ատոմների տարածական դասավորության առանձնահատկություններով, որոնք թույլ են տալիս նրանց մոտենալ և ձևավորել H-կապեր։ Պոլինուկլեոտիդային շղթայում հարևան նուկլեոտիդները կապված են միմյանց հետ շաքարի (դեզօքսիրիբոզի) և ֆոսֆորաթթվի մնացորդի միջոցով։ ՌՆԹ-ն, ինչպես ԴՆԹ-ն, պոլիմեր է, որի մոնոմերները նուկլեոտիդներ են։ Երեք նուկլեոտիդների ազոտային հիմքերը նույնն են, ինչ ԴՆԹ-ն են կազմում (A, G, C); չորրորդը՝ ուրացիլը (U) - առկա է ՌՆԹ-ի մոլեկուլում՝ թիմինի փոխարեն: ՌՆԹ նուկլեոտիդները տարբերվում են ԴՆԹ նուկլեոտիդներից իրենց պարունակած ածխաջրերի կառուցվածքով (ռիբոզ՝ դեզօքսիրիբոզի փոխարեն)։

ՌՆԹ-ի շղթայում նուկլեոտիդները միանում են՝ ձևավորելով կովալենտային կապեր մի նուկլեոտիդի ռիբոզի և մյուսի ֆոսֆորաթթվի մնացորդի միջև։ Կառուցվածքը տարբերվում է երկշղթա ՌՆԹ-ի միջև: Երկաշղթա ՌՆԹ-ները մի շարք վիրուսների գենետիկ տեղեկատվության պահապաններն են, այսինքն. Նրանք կատարում են քրոմոսոմների գործառույթները։ Միաշղթա ՌՆԹ-ն սպիտակուցների կառուցվածքի մասին տեղեկություն է փոխանցում քրոմոսոմից դրանց սինթեզի վայր և մասնակցում սպիտակուցների սինթեզին։

Կան միաշղթա ՌՆԹ-ի մի քանի տեսակներ. Նրանց անունները որոշվում են իրենց գործառույթով կամ խցում գտնվելու վայրով: Ցիտոպլազմայի ՌՆԹ-ի մեծ մասը (մինչև 80-90%) կազմում է ռիբոսոմային ՌՆԹ (rRNA), որը պարունակվում է ռիբոսոմներում։ rRNA մոլեկուլները համեմատաբար փոքր են և բաղկացած են միջինը 10 նուկլեոտիդից։ ՌՆԹ-ի մեկ այլ տեսակ (mRNA), որը տեղեկատվություն է կրում սպիտակուցներում ամինաթթուների հաջորդականության մասին, որոնք պետք է սինթեզվեն ռիբոսոմների: Այս ՌՆԹ-ների չափը կախված է ԴՆԹ-ի շրջանի երկարությունից, որտեղից դրանք սինթեզվել են: Տրանսֆերային ՌՆԹ-ները կատարում են մի քանի գործառույթ. Նրանք ամինաթթուները հասցնում են սպիտակուցի սինթեզի տեղամաս, «ճանաչում» (կոմպլեմենտարության սկզբունքով) փոխանցված ամինաթթուն համապատասխանող եռյակը և ՌՆԹ-ն և իրականացնում են ամինաթթվի ճշգրիտ կողմնորոշումը ռիբոսոմի վրա։

Ճարպեր և լիպիդներ

Ճարպերը բարձր մոլեկուլային ճարպաթթուների և եռահիդրիկ սպիրտ գլիցերինի միացություններ են: Ճարպերը չեն լուծվում ջրում, դրանք հիդրոֆոբ են: Բջջում միշտ կան այլ բարդ հիդրոֆոբ ճարպային նյութեր, որոնք կոչվում են լիպոիդներ: Ճարպերի հիմնական գործառույթներից մեկը էներգիան է։ 1 գ ճարպերը CO 2-ի և H 2 O-ի տրոհման ժամանակ մեծ քանակությամբ էներգիա է անջատվում՝ 38,9 կՋ (~ 9,3 կկալ): Ճարպի պարունակությունը բջջում տատանվում է չոր նյութի զանգվածի 5-15%-ի սահմաններում: Կենդանի հյուսվածքի բջիջներում ճարպի քանակությունը աճում է մինչև 90%: Կենդանական (և մասամբ բուսական) աշխարհում ճարպերի հիմնական գործառույթը պահեստավորումն է։

Երբ 1 գ ճարպը ամբողջությամբ օքսիդանում է (ածխաթթու գազ և ջուր), արտազատվում է մոտ 9 կկալ էներգիա։ (1 կկալ = 1000 կկալ; կալորիա (կալ) աշխատանքի և էներգիայի արտահամակարգային միավոր է, որը հավասար է 1 մլ ջուրը 1 °C-ով տաքացնելու համար պահանջվող ջերմության քանակին 101,325 կՊա ստանդարտ մթնոլորտային ճնշման դեպքում; 1 կկալ = 4,19 կՋ): Երբ 1 գ սպիտակուցներ կամ ածխաջրեր օքսիդանում են (օրգանիզմում), արտազատվում է ընդամենը մոտ 4 կկալ/գ։ Ջրային մի շարք օրգանիզմներում՝ միաբջիջ դիատոմներից մինչև ցողուն շնաձկներ, ճարպը «կլողանա»՝ նվազեցնելով մարմնի միջին խտությունը: Կենդանական ճարպերի խտությունը կազմում է մոտ 0,91-0,95 գ/սմ³։ Ողնաշարավորների ոսկրային հյուսվածքի խտությունը մոտ է 1,7-1,8 գ/սմ³-ին, իսկ մյուս հյուսվածքների մեծ մասի միջին խտությունը մոտ է 1 գ/սմ³-ի: Հասկանալի է, որ ծանր կմախքը «հավասարակշռելու» համար բավական շատ ճարպ է պետք։

Ճարպերն ու լիպիդները կատարում են նաև շինարարական ֆունկցիա՝ դրանք բջջային թաղանթների մասն են։ Վատ ջերմահաղորդականության պատճառով ճարպն ունակ է պաշտպանիչ ֆունկցիայի։ Որոշ կենդանիների մոտ (կնիքներ, կետեր) այն նստում է ենթամաշկային ճարպային հյուսվածքում՝ կազմելով մինչև 1 մ հաստությամբ շերտ։ Որոշ լիպոիդների առաջացումը նախորդում է մի շարք հորմոնների սինթեզին։ Հետեւաբար, այս նյութերը ունեն նաեւ նյութափոխանակության գործընթացները կարգավորելու գործառույթ։

Բջիջը պարունակում է Մենդելեևի Տարրերի պարբերական աղյուսակի մոտ 70 տարր, և դրանցից 24-ը առկա են բոլոր տեսակի բջիջներում։ Բջջում առկա բոլոր տարրերը, կախված բջիջում դրանց պարունակությունից, բաժանվում են խմբեր:

• մակրոէլեմենտներ– H, O, N, C,. Mg, Na, Ca, Fe, K, P, Cl, S;
• միկրոտարրեր– B, Ni, Cu, Co, Zn, Mb և այլն;
• ուլտրամիկրոէլեմենտներ– U, Ra, Au, Pb, Hg, Se և այլն:

• օրգանոգեններ(թթվածին, ջրածին, ածխածին, ազոտ),
• մակրո տարրեր,
• միկրոտարրեր.

Մոլեկուլներ, որոնք կազմում են բջիջը անօրգանական Եվ օրգանական կապեր.

Բջջի անօրգանական միացություններ – ջուրԵվ անօրգանականիոններ.
Ջուր- բջջի ամենակարեւոր անօրգանական նյութը. Բոլոր կենսաքիմիական ռեակցիաները տեղի են ունենում ջրային լուծույթներում: Ջրի մոլեկուլն ունի ոչ գծային տարածական կառուցվածք և ունի բևեռականություն։ Ջրի առանձին մոլեկուլների միջև առաջանում են ջրածնային կապեր, որոնք որոշում են ջրի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները։

Ջրի ֆիզիկական հատկությունները	Կենսաբանական գործընթացների հետևանքները
Բարձր ջերմային հզորություն (մոլեկուլների միջև ջրածնային կապերի պատճառով) և ջերմային հաղորդունակություն (փոքր մոլեկուլային չափերի պատճառով)	Տրանսսպիրացիա քրտնարտադրություն Պարբերական տեղումներ
Թափանցիկություն տեսանելի սպեկտրում	Լճակների, լճերի, գետերի բարձր արտադրողական կենսացենոզներ (փոքր խորություններում ֆոտոսինթեզի հնարավորության պատճառով)
Գրեթե ամբողջական անսեղմելիություն (միջմոլեկուլային համախմբման ուժերի պատճառով)	Օրգանիզմների ձևի պահպանում. բույսերի հյութեղ օրգանների ձևը, խոտերի դիրքը տարածության մեջ, կլոր որդերի հիդրոստատիկ կմախքը, մեդուզաները, պտղաջրերը աջակցում և պաշտպանում են կաթնասունների պտուղը:
Մոլեկուլային շարժունակություն (թույլ ջրածնային կապերի պատճառով)	Օսմոզ. ջրի հոսքը հողից; պլազմոլիզ
Մածուցիկություն (ջրածնային կապեր)	Քսայուղային հատկություն՝ սինովիալ հեղուկ հոդերի մեջ, պլեվրալ հեղուկ
Լուծիչ (մոլեկուլային բևեռականություն)	արյուն, հյուսվածքային հեղուկ, ավիշ, ստամոքսահյութ, թուք, կենդանիների մոտ; Բջջային հյութ բույսերում; ջրային օրգանիզմները օգտագործում են ջրի մեջ լուծված թթվածին
Մակրոմոլեկուլների շուրջ խոնավեցնող թաղանթ ձևավորելու ունակություն (մոլեկուլների բևեռականության պատճառով)	Դիսպերսիոն միջավայր ցիտոպլազմայի կոլոիդային համակարգում
Մակերեւութային լարվածության ուժերի օպտիմալ արժեքը կենսաբանական համակարգերի համար (միջմոլեկուլային համախմբման ուժերի շնորհիվ)	Ջրային լուծույթները մարմնում նյութերի տեղափոխման միջոց են
Ընդլայնում սառեցման ժամանակ (յուրաքանչյուր մոլեկուլի կողմից առավելագույն թվով 4 ջրածնային կապերի ձևավորման պատճառով)	Սառույցը ավելի թեթև է, քան ջուրը և ջրամբարներում գործում է որպես ջերմամեկուսիչ:

Անօրգանական իոններ:
Կատիոններ K+, Na+, Ca2+, Mg2+ և անիոններ Cl–, NO3-, PO4 2-, CO32-, HPO42-:

Կատիոնների և անիոնների քանակի տարբերությունը (Nа + , ՏՈ + , Cl-) մակերեսի վրա և բջջի ներսում ապահովում է գործողության ներուժի առաջացումը, որի հիմքում ընկած է. նյարդային և մկանների խթանում.
Ստեղծում են ֆոսֆորաթթվի անիոնները ֆոսֆատային բուֆերային համակարգ, պահպանելով մարմնի ներբջջային միջավայրի pH-ը 6-9 մակարդակում։
Կարբոնաթթուն և նրա անիոնները ստեղծում են բիկարբոնատային բուֆերային համակարգեւ պահպանել արտաբջջային միջավայրի (արյան պլազմայի) pH-ը 7-4 մակարդակում։
Ազոտի միացությունները ծառայում են աղբյուրհանքային սնուցում, սպիտակուցների սինթեզ, նուկլեինաթթուներ:
Ֆոսֆորի ատոմները նուկլեինաթթուների, ֆոսֆոլիպիդների, ինչպես նաև ողնաշարավորների ոսկորների և հոդվածոտանիների քիտինային ծածկույթի մի մասն են։
Կալցիումի իոնները ոսկորների նյութի մի մասն են. դրանք անհրաժեշտ են նաև մկանների կծկման և արյան մակարդման համար:

Աղյուսակ. Մակրոէլեմենտների դերը կազմակերպության բջջային և օրգանիզմային մակարդակում:

Աղյուսակ.

Թեմատիկ առաջադրանքներ

Մաս Ա

Ա1.Ջրի բևեռականությունը որոշում է նրա կարողությունը
1) ջերմություն փոխանցել
3) լուծարել նատրիումի քլորիդը
2) կլանում է ջերմությունը
4) լուծարել գլիցերինը

A2. Ռախիտ ունեցող երեխաներին պետք է տրվեն դեղամիջոցներ, որոնք պարունակում են
1) երկաթ
2) կալիում
3) կալցիում
4) ցինկ

A3. Նյարդային իմպուլսի փոխանցումն ապահովվում է իոններով.
1) կալիում և նատրիում
2) ֆոսֆոր և ազոտ
3) երկաթ և պղինձ
4) թթվածին և քլոր

A4. Իր հեղուկ փուլում ջրի մոլեկուլների միջև թույլ կապերը կոչվում են.
1) կովալենտ
2) հիդրոֆոբ
3) ջրածին
4) հիդրոֆիլ

A5. Հեմոգլոբինը պարունակում է
1) ֆոսֆոր
2) երկաթ
3) ծծումբ
4) մագնեզիում

A6. Ընտրեք մի խումբ քիմիական տարրեր, որոնք անպայման ներառված են սպիտակուցների մեջ
1) Na, K, O, S
2) N, P, C, Cl
3) C, S, Fe, O
4) C, H, O, N

A7. Հիպոթիրեոզով հիվանդներին տրվում են դեղամիջոցներ, որոնք պարունակում են
1) յոդ
2) երկաթ
3) ֆոսֆոր
4) նատրիում

Մաս Բ

1-ում. Ընտրեք ջրի գործառույթները վանդակում
1) էներգիա
2) ֆերմենտային
3) տրանսպորտ
4) շինարարություն
5) յուղող
6) ջերմակարգավորիչ

2-ում. Ընտրեք միայն ջրի ֆիզիկական հատկությունները
1) տարանջատվելու ունակություն
2) աղերի հիդրոլիզ
3) խտությունը
4) ջերմահաղորդականություն
5) էլեկտրական հաղորդունակությունը
6) էլեկտրոնների նվիրատվություն

Մաս Գ

C1. Ջրի ո՞ր ֆիզիկական հատկություններն են որոշում նրա կենսաբանական նշանակությունը:

Դ.Ի. Մենդելեևի պարբերական համակարգի տարրերը հայտնաբերվել են տարբեր օրգանիզմների բջիջներում, սակայն դրանցից միայն 24-ն ունեն լավ հաստատված նշանակություն և մշտապես հայտնաբերվում են բոլոր տեսակի բջիջներում:

Բջջի տարերային բաղադրության մեջ ամենամեծ բաժինը կազմում են թթվածինը, ածխածինը, ջրածինը և ազոտը։ Սրանք այսպես կոչված հիմնականկամ կենսագենիկտարրեր. Այս տարրերը կազմում են բջիջների զանգվածի ավելի քան 95%-ը, և նրանց հարաբերական պարունակությունը կենդանի նյութում շատ ավելի բարձր է, քան երկրի ընդերքում: Կալցիումը, ֆոսֆորը, ծծումբը, կալիումը, քլորը, նատրիումը, մագնեզիումը, յոդը և երկաթը նույնպես կենսական նշանակություն ունեն: Բջջում դրանց պարունակությունը հաշվարկվում է տասներորդական և հարյուրերորդական տոկոսներով: Թվարկված տարրերը կազմում են խումբ մակրոէլեմենտներ.

Այլ քիմիական տարրեր՝ պղինձ, մանգան, մոլիբդեն, կոբալտ, ցինկ, բոր, ֆտոր, քրոմ, սելեն, ալյումին, յոդ, երկաթ, սիլիցիում, պարունակվում են չափազանց փոքր քանակությամբ (բջջային զանգվածի 0,01%-ից պակաս): Նրանք պատկանում են խմբին միկրոտարրեր.

Օրգանիզմում որոշակի տարրի տոկոսային պարունակությունը ոչ մի կերպ չի բնութագրում օրգանիզմում դրա կարևորության և անհրաժեշտության աստիճանը: Օրինակ, շատ միկրոէլեմենտներ տարբեր կենսաբանական ակտիվ նյութերի մաս են կազմում՝ ֆերմենտներ, վիտամիններ (կոբալտը վիտամին B12-ի մի մասն է), հորմոններ (յոդը թիրոքսինի մի մասն է, նրանք ազդում են օրգանիզմների աճի և զարգացման վրա (ցինկ, մանգան, պղինձ); արյունաստեղծություն (երկաթ, պղինձ), բջջային շնչառական պրոցեսներ (պղինձ, ցինկ) և այլն: Տարբեր քիմիական տարրերի պարունակությունն ու նշանակությունը բջիջների և ամբողջ օրգանիզմի կյանքի համար տրված են աղյուսակում.

Բջջի ամենակարեւոր քիմիական տարրերը

Տարր	Խորհրդանիշ	Մոտավոր բովանդակություն, %	Կարևորություն բջիջների և օրգանիզմների համար
Թթվածին	Օ	62	Ջրի և օրգանական նյութերի մի մասը; մասնակցում է բջջային շնչառությանը
Ածխածին	Գ	20	Պարունակում է բոլոր օրգանական նյութերը
Ջրածին	Հ	10	Ջրի և օրգանական նյութերի մի մասը; մասնակցում է էներգիայի փոխակերպման գործընթացներին
Ազոտ	Ն	3	Պարունակում է ամինաթթուներ, սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ATP, քլորոֆիլ, վիտամիններ
Կալցիում	Ք.ա	2,5	Բույսերի, ոսկորների և ատամների բջջային պատի մի մասը մեծացնում է արյան մակարդումը և մկանային մանրաթելերի կծկողականությունը
Ֆոսֆոր	Պ	1,0	Ոսկրային հյուսվածքի և ատամի էմալի մի մասը, նուկլեինաթթուները, ATP և որոշ ֆերմենտներ
Ծծումբ	Ս	0,25	Ամինաթթուների մի մասը (ցիստեին, ցիստին և մեթիոնին), որոշ վիտամիններ, մասնակցում են դիսուլֆիդային կապերի ձևավորմանը՝ սպիտակուցների երրորդական կառուցվածքի ձևավորմանը։
Կալիում	Կ	0,25	Բջջում պարունակվում է միայն իոնների տեսքով, ակտիվացնում է սպիտակուցի սինթեզի ֆերմենտները, որոշում է սրտի գործունեության նորմալ ռիթմը, մասնակցում է ֆոտոսինթեզի գործընթացներին և կենսաէլեկտրական պոտենցիալների առաջացմանը։
Քլոր	Cl	0,2	Կենդանիների օրգանիզմում գերակշռում է բացասական իոնը։ Ստամոքսահյութի աղաթթվի բաղադրիչ
Նատրիում	Նա	0,1	Բջջում պարունակվող միայն իոնների տեսքով, այն որոշում է սրտի գործունեության նորմալ ռիթմը և ազդում հորմոնների սինթեզի վրա:
Մագնեզիում	Մգ	0,07	Քլորոֆիլի մոլեկուլների մի մասը, ինչպես նաև ոսկորները և ատամները, ակտիվացնում են էներգիայի նյութափոխանակությունը և ԴՆԹ սինթեզը
Յոդ	Ի	0,01	Պարունակում է վահանաձև գեղձի հորմոններ
Երկաթ	Ֆե	Ոտնահետքեր	Բազմաթիվ ֆերմենտների՝ հեմոգլոբինի և միոգլոբինի մի մասը մասնակցում է քլորոֆիլի կենսասինթեզին, էլեկտրոնների տեղափոխմանը, շնչառության և ֆոտոսինթեզի գործընթացներին։
Պղինձ	Cu	Ոտնահետքեր	Այն անողնաշարավորների մոտ հեմոցիանիների մի մասն է, որոշ ֆերմենտների մաս և մասնակցում է արյունաստեղծման, ֆոտոսինթեզի և հեմոգլոբինի սինթեզի գործընթացներին։
Մանգան	Մն	Ոտնահետքեր	Մասնակի կամ մեծացնում է որոշ ֆերմենտների ակտիվությունը, մասնակցում է ոսկրերի զարգացմանը, ազոտի յուրացմանը և ֆոտոսինթեզի գործընթացին
Մոլիբդեն	Մո	Ոտնահետքեր	Որոշ ֆերմենտների մի մասը (նիտրատ ռեդուկտազ) մասնակցում է հանգուցային բակտերիաների կողմից մթնոլորտային ազոտի ֆիքսման գործընթացներին.
Կոբալտ	Ընկ	Ոտնահետքեր	Վիտամին B12-ի մի մասը, մասնակցում է հանգուցային բակտերիաների կողմից մթնոլորտային ազոտի ֆիքսմանը
Բոր	Բ	Ոտնահետքեր	Ազդում է բույսերի աճի գործընթացների վրա, ակտիվացնում է ռեդուկտիվ շնչառական ֆերմենտները
Ցինկ	Zn	Ոտնահետքեր	Որոշ ֆերմենտների մի մասը, որը քայքայում է պոլիպեպտիդները, մասնակցում է բուսական հորմոնների (աուկսինների) սինթեզին և գլիկոլիզին
Ֆտորին	Ֆ	Ոտնահետքեր	Պարունակում է ատամների և ոսկորների էմալ

Կենդանի օրգանիզմներում ավելի քան 70 քիմիական տարր է հայտնաբերվել։ Դրանք որոշակի նյութերի անբաժանելի մասն են, որոնք կազմում են մարմնի կառուցվածքները և մասնակցում քիմիական ռեակցիաներին։ Օրգանիզմները պարունակում են ավելի շատ որոշ քիմիական տարրեր, ավելի քիչ՝ մյուսները, իսկ մյուսները կան չնչին քանակությամբ։

Մակրոտարրեր.Քիմիական տարրերը, որոնց պարունակությունը կենդանի օրգանիզմներում տատանվում է տասնյակից մինչև հարյուրերորդական տոկոս, կոչվում են. մակրոէլեմենտներ.Կենդանի օրգանիզմների 98%-ից ավելին բաղկացած է չորս քիմիական տարրերից՝ թթվածին (O), ածխածին (C), ջրածին (H) և ազոտ (N): Ջրածինը և թթվածինը ջրի բաղկացուցիչ տարրերն են։ Ածխածնի և ազոտի հետ միասին այս տարրերը կենդանի օրգանիզմների օրգանական միացությունների հիմնական բաղադրիչներն են։

Շատ օրգանական նյութերի մոլեկուլները ներառում են նաև ծծումբ (S) և ֆոսֆոր (P): Բացի այդ, մակրոտարրերը ներառում են նատրիում (Na), կալիում (TO),մագնեզիում (Mg), կալցիում (Ca), քլոր (C1) և այլն:

Մարդու մարմնի համար ամենակարեւոր մակրոէլեմենտը կալցիումն է։ Դրա միացությունները, մասնավորապես օրթոֆոսֆատը, կազմում են ոսկորների և ատամների հանքային հիմքը: Կալցիումի այլ միացություններ ներգրավված են նյարդային և մկանային գործունեության մեջ և հանդիսանում են մարմնի բջիջների և հյուսվածքային հեղուկի մի մասը: Կալցիումի համար չափահաս մարդու օրական պահանջը 0,8-ից 2 գ է: Այս տարրի հիմնական աղբյուրներն են կաթը, կեֆիրը, կաթնաշոռը, պանիրը, ձուկը, լոբին, մաղադանոսը, կանաչ սոխը, ինչպես նաև ձուն, հնդկաձավարը, վարսակի ալյուրը, գազարը: և ոլոռ:

Այնուամենայնիվ, սննդամթերքը կարող է պարունակել նաև այնպիսի նյութեր, որոնք խանգարում են կալցիումի կլանմանը, ինչպիսիք են օքսալաթթուն և ֆիտինը: Օքսալաթթվի հետ միասին կալցիումը ձևավորում է մի փոքր լուծվող աղ, ինչպես նաև բավականին ամուր պահում է կալցիումը: Ուստի կարևոր է չօգտագործել թրթնջուկից և սպանախից պատրաստված ուտեստները, որոնց տերեւները պարունակում են 0,1-0,5% օքսալաթթու։ Բանջարեղենի և հացահատիկի մեջ առկա ֆիտինը ջեռուցվելիս քայքայվում է, ուստի այն ավելի քիչ վնասակար է։ Տարեկանի հացն ավելի առողջարար է, քան ցորենի հացը՝ այն ավելի քիչ ֆիտին է պարունակում:

Միկրոէլեմենտներ.Կենսական տարրերը, որոնք կենդանի օրգանիզմներում հայտնաբերված են չափազանց փոքր քանակությամբ (0,01%-ից պակաս) կազմում են խումբը միկրոտարրեր. TOԱյս խումբը ներառում է որոշ մետաղներ, օրինակ՝ երկաթ (Fe), ցինկ (Zn), պղինձ (Cu), մանգան (Mn), կոբալտ (Co), մոլիբդեն (Mo), ինչպես նաև ոչ մետաղներ ֆտոր (F), յոդ։ (I) և այլն:

Որոշակի տարրի տոկոսային պարունակությունը չի բնութագրում մարմնի մեջ դրա կարևորության աստիճանը: Օրինակ՝ յոդը, որի պարունակությունը սովորաբար մարդու օրգանիզմում չի գերազանցում 0,0001%-ը, մտնում է վահանաձև գեղձի հորմոնների՝ թիրոքսինի և տրիյոդոթիրոնինի մեջ։ Այս հորմոնները կարգավորում են նյութափոխանակությունը, ազդում հյուսվածքների աճի, զարգացման և տարբերակման վրա, ինչպես նաև նյարդային համակարգի գործունեության վրա։

Երկաթը և պղինձը բջջային շնչառության մեջ ներգրավված ֆերմենտների մի մասն են: Կոբալտի հետ նրանք կարևոր դեր են խաղում արյունաստեղծ գործընթացներում։ Ցինկը և մանգանը ազդում են օրգանիզմների աճի և զարգացման վրա։ Ֆտորը ոսկրային հյուսվածքի և ատամի էմալի մի մասն է։ Կենդանի օրգանիզմներում քիմիական տարրերի բովանդակության և կենսաբանական դերի մասին ավելի մանրամասն տեղեկություններ տրված են Աղյուսակ 1-ում:

Աղյուսակ 1. Կենսաբանորեն կարևոր քիմիական տարրեր

		Կենսաբանական դեր
Մակրոէլեմենտներ
Թթվածին (O)		Այն ջրի և օրգանական նյութերի մոլեկուլների մի մասն է, ապահովում է օքսիդացման ռեակցիաներ, որոնց ընթացքում օրգանիզմին անհրաժեշտ էներգիան ազատվում է։
Ածխածին (C)		Բոլոր օրգանական նյութերի մոլեկուլների մի մասը
Ջրածին (H)		Ջրի մոլեկուլների և բոլոր օրգանական նյութերի մի մասը
		Օրգանական նյութերի մոլեկուլների մի մասը, ներառյալ սպիտակուցները, նուկլեինաթթուները, ATP
Կալցիում (Ca)		Այն ոսկրային հյուսվածքի, ատամի էմալի մաս է, մասնակցում է արյան մակարդման գործընթացներին և ապահովում մկանային մանրաթելերի կծկողականությունը։ Բույսերի մեջ այն բջջային պատի մի մասն է
Ֆոսֆոր (P)		Օրգանական նյութերի մի մասը (ԴՆԹ, ՌՆԹ, ATP և այլն), ոսկրային հյուսվածք և ատամի էմալ
		Կենդանիների օրգանիզմի հիմնական կատիոններից մեկը՝ մասնակցում է կենսաէլեկտրական պոտենցիալների առաջացմանը և սրտի գործունեության ռիթմի կարգավորմանը։ Նաև ներգրավված է ֆոտոսինթեզի գործընթացում
		Օրգանական նյութերի մի մասը (սպիտակուցներ, որոշ ամինաթթուներ)
		Հիմնական անիոնը կենդանիների մարմնում: Ստամոքսահյութի մեջ պարունակում է աղաթթու
Նատրիում (Na)		Հիմնական կատիոններից մեկը՝ մասնակցում է բիոէլեկտրական պոտենցիալների առաջացմանը, պահպանում է սրտի գործունեության նորմալ ռիթմը, ազդում է հորմոնների սինթեզի վրա։
Մագնեզիում (Mg)		Քլորոֆիլի մի մասը, որոշ ֆերմենտներ, ինչպես նաև ոսկրային հյուսվածք և ատամի էմալ

		Կենսաբանական դեր
Միկրոէլեմենտներ
Երկաթ (Fe)		Բազմաթիվ ֆերմենտների՝ հեմոգլոբինի և միոգլոբինի մի մասը: Մասնակցում է բջջային շնչառության և ֆոտոսինթեզի գործընթացներին
Սիլիկոն (Si)*		Մասնակցում է ոսկորների և կոլագենի ձևավորմանը՝ կենդանիների շարակցական հյուսվածքի հիմնական սպիտակուցը: Բույսերի բջջային պատի մի մասը
		Ինսուլինի մի մասը՝ որոշ ֆերմենտներ, մասնակցում են բուսական հորմոնների սինթեզին
		Մասնակցում է ֆոտոսինթեզի, բջջային շնչառության, հեմոգլոբինի սինթեզի գործընթացներին։ Հեմոցիանիների մի մասը՝ անողնաշար կենդանիների որոշ տեսակների արյան մեջ շնչառական պիգմենտներ և հեմոլիմֆ
		Ատամի էմալի և ոսկրային հյուսվածքի մի մասը
		Պարունակում է վահանաձև գեղձի հորմոններ
Մանգան (Mn)	0,0001-ից պակաս	Այն մաս է կազմում կամ մեծացնում է որոշ ֆերմենտների ակտիվությունը: Մասնակցում է ոսկրերի ձևավորմանը և ֆոտոսինթեզի գործընթացին
Կոբալտ (Co)	0,0001-ից պակաս	Վիտամին B 12-ի մաս, մասնակցում է արյունաստեղծ գործընթացներին
Մոլիբդեն (Mo)	0,0001-ից պակաս	Մասնակցում է հանգուցային բակտերիաների կողմից մթնոլորտային ազոտի ֆիքսման գործընթացներին

* Բույսերի համար՝ մակրոսնուցիչ

Մարդկանց համար մակրո և միկրոտարրերի աղբյուրները սնունդն ու ջուրն են: Հետևաբար, մակրո և միկրոէլեմենտների կարիքները լիովին բավարարելու համար անհրաժեշտ է լիարժեք և բազմազան սննդակարգ՝ ներառյալ կենդանական և բուսական ծագման մթերքները: Բելառուսը և Երկրի որոշ այլ շրջաններ բնութագրվում են բնական ջրում յոդի և ֆտորի պակասով: Ուստի շատ կարևոր է ավելի հաճախ օգտագործել ծովամթերք, ինչպես նաև այդ պակասը փոխհատուցել ֆտորացված և յոդացված կերակրի աղի օգտագործմամբ, որի արտադրությունն ու վաճառքը հաստատված է մեր երկրում։

1. Ո՞ր խմբում են բոլոր տարրերը պատկանում մակրոտարրերին: Միկրոէլեմենտներին.

ա) երկաթ, ծծումբ, կոբալտ; գ) նատրիում, թթվածին, յոդ;

բ) ֆոսֆոր, մագնեզիում, ազոտ; դ) ֆտոր, պղինձ, մանգան:

2. Ո՞ր քիմիական տարրերն են կոչվում մակրոտարրեր: Թվարկե՛ք դրանք։ Ո՞րն է մակրոէլեմենտների կարևորությունը կենդանի օրգանիզմների համար:

3. Ո՞ր տարրերն են կոչվում միկրոտարրեր: Բերեք օրինակներ։ Ո՞րն է միկրոտարրերի դերը օրգանիզմների կյանքի համար:

4. Հաստատեք համապատասխանություն քիմիական տարրի և նրա կենսաբանական ֆունկցիայի միջև.

1) կալցիում

3) կոբալտ

4) յոդ 5) ցինկ 6) պղինձ

ա) մասնակցում է բուսական հորմոնների սինթեզին, մտնում է ինսուլինի մեջ, բ) մտնում է վահանաձև գեղձի հորմոնների մեջ.

գ) քլորոֆիլի բաղադրիչ է.

դ) որոշ անողնաշարավոր կենդանիների հեմոցիանիների մի մասն է:

ե) անհրաժեշտ է մկանների կծկման և արյան մակարդման համար, զ) B 12 վիտամինի մի մասն է.

5. Հիմնվելով մակրո և միկրոտարրերի կենսաբանական դերի մասին նյութի և 9-րդ դասարանում մարդու օրգանիզմի ուսումնասիրությունից ստացված գիտելիքների վրա՝ բացատրիր, թե ինչ հետևանքների կարող է հանգեցնել մարդու օրգանիզմում որոշակի քիմիական տարրերի բացակայությունը։

6. Աղյուսակը ցույց է տալիս երկրակեղևի հիմնական քիմիական տարրերի պարունակությունը (ըստ զանգվածի, տոկոսներով): Համեմատե՛ք երկրակեղևի և կենդանի օրգանիզմների կազմը: Որո՞նք են կենդանի օրգանիզմների տարրական կազմի առանձնահատկությունները: Ի՞նչ փաստեր են թույլ տալիս եզրակացություն անել կենդանի և անշունչ բնության միասնության մասին։

Գլուխ 1. Կենդանի օրգանիզմների քիմիական բաղադրիչները

• § 1. Քիմիական տարրերի պարունակությունը մարմնում. Մակրո և միկրոտարրեր
• § 2. Քիմիական միացությունները կենդանի օրգանիզմներում. Անօրգանական նյութեր

Գլուխ 2. Բջջ - կենդանի օրգանիզմների կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ միավոր

• § 10. Բջջի հայտնաբերման պատմություն. Բջջային տեսության ստեղծում
• § 15. Էնդոպլազմիկ ցանց. Գոլջի համալիր. Լիզոսոմներ

Գլուխ 3. Նյութափոխանակությունը և էներգիայի փոխակերպումը մարմնում

Դ.Ի. Մենդելեևի Պարբերական աղյուսակի մոտ 70 քիմիական տարրեր հայտնաբերված են բջջում, բայց այդ տարրերի պարունակությունը զգալիորեն տարբերվում է շրջակա միջավայրում դրանց կոնցենտրացիաներից, ինչը վկայում է օրգանական աշխարհի միասնության մասին:

Բջջում առկա քիմիական տարրերը բաժանվում են երեք մեծ խմբերի՝ մակրոտարրեր, մեզոտարրեր (օլիգոտարրեր) և միկրոտարրեր։

Մակրոտարրերի պարունակությունը կազմում է բջջի զանգվածի մոտ 98%-ը։ Դրանք ներառում են ածխածինը, թթվածինը, ջրածինը և ազոտը, որոնք հիմնական օրգանական նյութերի մի մասն են: Մեզոէլեմենտներն են՝ ծծումբը, ֆոսֆորը, կալիումը, կալցիումը, նատրիումը, երկաթը, մագնեզիումը, քլորը, որոնք կազմում են բջջի զանգվածի մոտ 1,9%-ը: Ծծումբը և ֆոսֆորը ամենակարևոր օրգանական միացությունների բաղադրիչներն են: Քիմիական տարրերը, որոնց կոնցենտրացիան բջջում կազմում է մոտ 0,1%, դասակարգվում են որպես միկրոտարրեր։ Դրանք են՝ ցինկը, յոդը, պղինձը, մանգանը, ֆտորը, կոբալտը և այլն։

Բջջային նյութերը բաժանվում են անօրգանական և օրգանական: Անօրգանական նյութերը ներառում են ջուր և հանքային աղեր։

Իր ֆիզիկաքիմիական հատկությունների շնորհիվ բջջում ջուրը լուծիչ է, ռեակցիաների միջավայր, սկզբնական նյութ և քիմիական ռեակցիաների արգասիք, կատարում է փոխադրման և ջերմակարգավորման գործառույթներ, տալիս է բջջի առաձգականություն և ապահովում է բույսի բջիջի շարժիչ ուժը։

Բջջում հանքային աղերը կարող են լինել լուծված կամ չլուծված վիճակում: Լուծվող աղերը տարանջատվում են իոնների: Ամենակարևոր կատիոններն են կալիումը և նատրիումը, որոնք հեշտացնում են նյութերի տեղափոխումը թաղանթով և մասնակցում են նյարդային ազդակների առաջացմանն ու անցկացմանը. կալցիում, որը մասնակցում է մկանային մանրաթելերի կծկման և արյան մակարդման գործընթացներին, մագնեզիումը, որը քլորոֆիլի մի մասն է, և երկաթը, որը մի շարք սպիտակուցների, ներառյալ հեմոգլոբինի մի մասն է: Ցինկը ենթաստամոքսային գեղձի հորմոնի՝ ինսուլինի մոլեկուլի մի մասն է, պղինձը անհրաժեշտ է ֆոտոսինթեզի և շնչառության գործընթացների համար։ Ամենակարևոր անիոններն են ֆոսֆատ անիոնը, որը ATP-ի և նուկլեինաթթուների մի մասն է, և կարբոնաթթվի մնացորդը, որը մեղմացնում է շրջակա միջավայրի pH-ի տատանումները։ Կալցիումի և ֆոսֆորի պակասը հանգեցնում է ռախիտի, երկաթի պակասը՝ անեմիայի։

Բջջի օրգանական նյութերը ներկայացված են ածխաջրերով, լիպիդներով, սպիտակուցներով, նուկլեինաթթուներով, ATP-ով, վիտամիններով և հորմոններով։

Ածխաջրերը կազմված են հիմնականում երեք քիմիական տարրերից՝ ածխածին, թթվածին և ջրածին։ Նրանց ընդհանուր բանաձևը Cm(H20)n է: Կան պարզ և բարդ ածխաջրեր: Պարզ ածխաջրերը (մոնոսաքարիդները) պարունակում են մեկ շաքարի մոլեկուլ: Դրանք դասակարգվում են ածխածնի ատոմների քանակով, ինչպիսիք են պենտոզը (C5) և հեքսոզը (C6): Պենտոզները ներառում են ռիբոզա և դեզօքսիրիբոզ: Ռիբոզը ՌՆԹ-ի և ATP-ի մի մասն է: Դեզօքսիռիբոզը ԴՆԹ-ի բաղադրիչ է: Հեքսոզները գլյուկոզա, ֆրուկտոզա, գալակտոզա և այլն են: Նրանք ակտիվ մասնակցություն են ունենում բջջային նյութափոխանակության մեջ և մտնում են բարդ ածխաջրերի՝ օլիգոսաքարիդների և պոլիսաքարիդների մեջ: Օլիգոսաքարիդները (դիսախարիդները) ներառում են սախարոզա (գլյուկոզա + ֆրուկտոզա), կաթնաշաքար կամ կաթնային շաքար (գլյուկոզա + գալակտոզա) և այլն:

Պոլիսաքարիդների օրինակներ են օսլան, գլիկոգենը, ցելյուլոզը և քիտինը: Ածխաջրերը բջջում կատարում են պլաստիկ (շինարարական), էներգետիկ (1 գ ածխաջրերի տրոհման էներգետիկ արժեքը 17,6 կՋ), պահեստավորման և օժանդակ գործառույթներ։ Ածխաջրերը կարող են նաև լինել բարդ լիպիդների և սպիտակուցների մաս:

Լիպիդները հիդրոֆոբ նյութերի խումբ են։ Դրանք ներառում են ճարպեր, մոմ ստերոիդներ, ֆոսֆոլիպիդներ և այլն:

Ճարպի մոլեկուլի կառուցվածքը

Ճարպը եռահիդրիկ սպիրտ գլիցերինի և ավելի բարձր օրգանական (ճարպաթթուների) էսթեր է: Ճարպի մոլեկուլում կարելի է տարբերակել հիդրոֆիլ մասը՝ «գլուխը» (գլիցերինի մնացորդը) և հիդրոֆոբ մասը՝ «պոչերը» (ճարպաթթվի մնացորդները), հետևաբար, ջրի մեջ ճարպի մոլեկուլը կողմնորոշված ​​է խիստ սահմանված ձևով. հիդրոֆիլ հատվածն ուղղված է դեպի ջուրը, իսկ հիդրոֆոբը՝ հեռու նրանից։

Բջջում լիպիդները կատարում են պլաստիկ (շինարարական), էներգետիկ (1 գ ճարպի քայքայման էներգիայի արժեքը 38,9 կՋ), պահեստավորման, պաշտպանիչ (ամորտիզացնող) և կարգավորիչ (ստերոիդ հորմոններ) գործառույթներ։

Սպիտակուցները կենսապոլիմերներ են, որոնց մոնոմերները ամինաթթուներ են: Ամինաթթուները պարունակում են ամինո խումբ, կարբոքսիլ խումբ և ռադիկալ: Ամինաթթուները տարբերվում են միայն իրենց ռադիկալներով: Սպիտակուցները պարունակում են 20 հիմնական ամինաթթուներ: Ամինաթթուները միացված են միմյանց՝ ձևավորելով պեպտիդային կապ։ Ավելի քան 20 ամինաթթուներից բաղկացած շղթան կոչվում է պոլիպեպտիդ կամ սպիտակուց: Սպիտակուցները կազմում են չորս հիմնական կառուցվածք՝ առաջնային, երկրորդային, երրորդային և չորրորդական։

Առաջնային կառուցվածքը ամինաթթուների հաջորդականությունն է՝ կապված պեպտիդային կապով։

Երկրորդական կառուցվածքը խխունջ է կամ ծալովի կառուցվածք, որը միմյանց հետ պահվում է պարույրի կամ ծալքերի տարբեր շրջադարձերի պեպտիդ խմբերի թթվածնի և ջրածնի ատոմների միջև ջրածնային կապերով: Երրորդական կառուցվածքը (գլոբուլը) պահպանվում է հիդրոֆոբ, ջրածնային, դիսուլֆիդային և այլ կապերով։

Սպիտակուցի երրորդական կառուցվածքը

Երրորդային կառուցվածքը բնորոշ է մարմնի սպիտակուցների մեծամասնությանը, օրինակ՝ մկանային միոգլոբինին։

Սպիտակուցի չորրորդական կառուցվածքը.

Չորրորդական կառուցվածքը ամենաբարդն է, որը ձևավորվում է մի քանի պոլիպեպտիդային շղթաներով, որոնք կապված են հիմնականում նույն կապերով, ինչ երրորդում: Չորրորդական կառուցվածքը բնորոշ է հեմոգլոբինին, քլորոֆիլին և այլն։

Սպիտակուցները կարող են լինել պարզ կամ բարդ: Պարզ սպիտակուցները բաղկացած են միայն ամինաթթուներից, մինչդեռ բարդ սպիտակուցները (լիպոպրոտեիններ, քրոմպրոտեիններ, գլիկոպրոտեիններ, նուկլեոպրոտեիններ և այլն) պարունակում են սպիտակուցային և ոչ սպիտակուցային մասեր։ Օրինակ՝ գլոբին սպիտակուցի չորս պոլիպեպտիդ շղթաներից բացի, հեմոգլոբինը պարունակում է ոչ սպիտակուցային մաս՝ հեմ, որի կենտրոնում կա երկաթի իոն, որը հեմոգլոբինին տալիս է կարմիր գույն։

Սպիտակուցների ֆունկցիոնալ ակտիվությունը կախված է շրջակա միջավայրի պայմաններից։ Սպիտակուցի մոլեկուլի կառուցվածքի կորուստը մինչև դրա առաջնային կառուցվածքը կոչվում է դենատուրացիա: Երկրորդական և բարձրագույն կառույցների վերականգնման հակադարձ գործընթացը վերածնունդն է։ Սպիտակուցի մոլեկուլի ամբողջական ոչնչացումը կոչվում է ոչնչացում:

Սպիտակուցները բջջում կատարում են մի շարք գործառույթներ՝ պլաստիկ (կառուցողական), կատալիտիկ (ֆերմենտային), էներգետիկ (1 գ սպիտակուցի քայքայման էներգիայի արժեքը 17,6 կՋ է), ազդանշանային (ընկալիչ), կծկվող (շարժիչ), տրանսպորտային, պաշտպանիչ, կարգավորիչ, պահեստային:

Նուկլեինաթթուները կենսապոլիմերներ են, որոնց մոնոմերները նուկլեոտիդներ են։ Նուկլեոտիդը պարունակում է ազոտային հիմք, պենտոզա շաքարի մնացորդ և օրթոֆոսֆորական թթվի մնացորդ։ Գոյություն ունեն նուկլեինաթթուների երկու տեսակ՝ ռիբոնուկլեինաթթու (ՌՆԹ) և դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու (ԴՆԹ):

ԴՆԹ-ն պարունակում է չորս տեսակի նուկլեոտիդներ՝ ադենին (A), թիմին (T), գուանին (G) և ցիտոզին (C): Այս նուկլեոտիդները պարունակում են շաքարի դեզօքսիրիբոզ: Չարգաֆի ԴՆԹ-ի կանոններն են.

1) ԴՆԹ-ում ադենիլ նուկլեոտիդների թիվը հավասար է թիմիդիլ նուկլեոտիդների թվին (A = T);

2) ԴՆԹ-ում գուանիլ նուկլեոտիդների թիվը հավասար է ցիտիդիլ նուկլեոտիդների թվին (G = C);

3) ադենիլ և գուանիլ նուկլեոտիդների գումարը հավասար է թիմիդիլ և ցիտիդիլ նուկլեոտիդների գումարին (A + G = T + C):

ԴՆԹ-ի կառուցվածքը հայտնաբերել են Ֆ. Քրիքը և Դ. Ուոթսոնը (Նոբելյան մրցանակ ֆիզիոլոգիայի և բժշկության ոլորտում 1962 թ.): ԴՆԹ-ի մոլեկուլը երկշղթա պարույր է։ Նուկլեոտիդները միմյանց հետ կապված են ֆոսֆորաթթվի մնացորդների միջոցով՝ առաջացնելով ֆոսֆոդիստերային կապ, մինչդեռ ազոտային հիմքերն ուղղված են դեպի ներս։ Շղթայում նուկլեոտիդների միջև հեռավորությունը 0,34 նմ է:

Տարբեր շղթաների նուկլեոտիդները միմյանց հետ կապված են ջրածնային կապերով՝ կոմպլեմենտարության սկզբունքով. ադենինը թիմին է միանում երկու ջրածնային կապերով (A = T), իսկ գուանինը ցիտոսինին երեքով (G = C):

Նուկլեոտիդային կառուցվածքը

ԴՆԹ-ի ամենակարևոր հատկությունը վերարտադրվելու (ինքնակրկնվող) կարողությունն է: ԴՆԹ-ի հիմնական գործառույթը ժառանգական տեղեկատվության պահպանումն ու փոխանցումն է:

Այն կենտրոնացած է միջուկում, միտոքոնդրիումներում և պլաստիդներում։

ՌՆԹ-ն պարունակում է նաև չորս նուկլեոտիդներ՝ ադենին (A), ուրացիլ (U), գուանին (G) և ցիտոզին (C): Դրանում պենտոզայի շաքարի մնացորդը ներկայացված է ռիբոզով։ ՌՆԹ-ն հիմնականում միաշղթա մոլեկուլներ են։ Գոյություն ունի ՌՆԹ-ի երեք տեսակ՝ սուրհանդակային ՌՆԹ (i-RNA), տրանսֆերային ՌՆԹ (t-RNA) և ռիբոսոմային ՌՆԹ (r-RNA):

tRNA-ի կառուցվածքը

Նրանք բոլորն ակտիվորեն մասնակցում են ժառանգական տեղեկատվության ներդրման գործընթացին, որը ԴՆԹ-ից վերագրվում է i-ՌՆԹ, իսկ վերջինիս վրա արդեն իրականացվում է սպիտակուցի սինթեզ, t-RNA-ն սպիտակուցի սինթեզի գործընթացում ամինաթթուները բերում է դեպի ռիբոսոմներ, r-RNA-ն բուն ռիբոսոմների մի մասն է: