เซลล์ในวิชาเคมี การจัดระเบียบทางเคมีของเซลล์ สารอนินทรีย์ สารอินทรีย์ สารอินทรีย์และอนินทรีย์

เซลล์- หน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลก มันมีคุณลักษณะทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต: เติบโต, สืบพันธุ์, แลกเปลี่ยนสารและพลังงานกับสิ่งแวดล้อม และตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก จุดเริ่มต้นของวิวัฒนาการทางชีววิทยาสัมพันธ์กับการปรากฏตัวของรูปแบบสิ่งมีชีวิตของเซลล์บนโลก สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวคือเซลล์ที่มีอยู่แยกจากกัน ร่างกายของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ทั้งหมด ทั้งสัตว์และพืช ถูกสร้างขึ้นจากเซลล์จำนวนไม่มากก็น้อย ซึ่งเป็นบล็อกชนิดหนึ่งที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อน ไม่ว่าเซลล์จะเป็นระบบที่มีชีวิตครบสมบูรณ์ ไม่ว่าจะเป็นสิ่งมีชีวิตที่แยกจากกันหรือเป็นเพียงส่วนหนึ่งของมันก็ตาม เซลล์นั้นเต็มไปด้วยคุณลักษณะและคุณสมบัติที่เหมือนกันในทุกเซลล์

องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์

องค์ประกอบของตารางธาตุของเมนเดเลเยฟประมาณ 60 ชนิดซึ่งพบในธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตเช่นกันนั้นถูกพบในเซลล์ นี่เป็นหนึ่งในข้อพิสูจน์ถึงความธรรมดาของการมีชีวิตและไม่มีชีวิต พบมากที่สุดในสิ่งมีชีวิต ไฮโดรเจน, ออกซิเจน, คาร์บอนและ ไนโตรเจนซึ่งคิดเป็นประมาณ 98% ของมวลเซลล์ นี่เป็นเพราะคุณสมบัติทางเคมีที่แปลกประหลาดของไฮโดรเจนออกซิเจนคาร์บอนและไนโตรเจนซึ่งส่งผลให้พวกมันเหมาะสมที่สุดสำหรับการก่อตัวของโมเลกุลที่ทำหน้าที่ทางชีวภาพ องค์ประกอบทั้งสี่นี้สามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งมากได้โดยการจับคู่อิเล็กตรอนที่เป็นของอะตอมสองอะตอม อะตอมของคาร์บอนที่มีพันธะโควาเลนต์สามารถสร้างโครงร่างของโมเลกุลอินทรีย์ต่างๆ นับไม่ถ้วน เนื่องจากอะตอมของคาร์บอนสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์กับออกซิเจน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน และซัลเฟอร์ได้อย่างง่ายดาย โมเลกุลอินทรีย์จึงมีความซับซ้อนและมีความหลากหลายทางโครงสร้างเป็นพิเศษ

นอกจากองค์ประกอบหลักทั้งสี่แล้ว เซลล์ยังมีปริมาณที่เห็นได้ชัดเจน (เศษส่วนที่ 10 และ 100 ของเปอร์เซ็นต์) เหล็ก, โพแทสเซียม, โซเดียม, แคลเซียม, แมกนีเซียม, คลอรีน, ฟอสฟอรัสและ กำมะถัน- องค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมด ( สังกะสี, ทองแดง, ไอโอดีน, ฟลูออรีน, โคบอลต์, แมงกานีสฯลฯ) มีอยู่ในเซลล์ในปริมาณที่น้อยมาก จึงเรียกว่าองค์ประกอบย่อย

องค์ประกอบทางเคมีเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์ สารประกอบอนินทรีย์ ได้แก่ น้ำ เกลือแร่ คาร์บอนไดออกไซด์ กรดและเบส สารประกอบอินทรีย์ได้แก่ กระรอก, กรดนิวคลีอิก, คาร์โบไฮเดรต, ไขมัน(ลิพิด) และ ลิปิด.

มีโปรตีนบางชนิดประกอบด้วย กำมะถัน- ส่วนประกอบของกรดนิวคลีอิกคือ ฟอสฟอรัส- โมเลกุลของฮีโมโกลบินประกอบด้วย เหล็ก, แมกนีเซียมมีส่วนในการสร้างโมเลกุล คลอโรฟิลล์- องค์ประกอบย่อยแม้ว่าจะมีเนื้อหาในสิ่งมีชีวิตต่ำมาก แต่ก็มีบทบาทสำคัญในกระบวนการชีวิต ไอโอดีนเป็นส่วนหนึ่งของฮอร์โมนไทรอยด์ - ไทรอกซีน โคบอลต์– วิตามินบี 12 ประกอบด้วยฮอร์โมนของส่วนเกาะเล็กของตับอ่อน – อินซูลิน – สังกะสี- ในปลาบางชนิด ทองแดงจะเข้ามาแทนที่ธาตุเหล็กในโมเลกุลเม็ดสีที่นำพาออกซิเจน

สารอนินทรีย์

น้ำ

H 2 O เป็นสารประกอบที่พบมากที่สุดในสิ่งมีชีวิต เนื้อหาในเซลล์ต่างๆ มีความแตกต่างกันไปค่อนข้างมาก ตั้งแต่ 10% ในเคลือบฟันไปจนถึง 98% ในร่างกายของแมงกะพรุน แต่โดยเฉลี่ยแล้วจะมีประมาณ 80% ของน้ำหนักตัว บทบาทที่สำคัญอย่างยิ่งของน้ำในการช่วยสนับสนุนกระบวนการชีวิตนั้นเนื่องมาจากคุณสมบัติทางเคมีกายภาพ ขั้วของโมเลกุลและความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจนทำให้น้ำเป็นตัวทำละลายที่ดีสำหรับสารจำนวนมาก ปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในเซลล์สามารถเกิดขึ้นได้ในสารละลายที่เป็นน้ำเท่านั้น น้ำยังเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีหลายอย่างอีกด้วย

จำนวนพันธะไฮโดรเจนทั้งหมดระหว่างโมเลกุลของน้ำจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับ t °. ที่ที ° เมื่อน้ำแข็งละลาย พันธะไฮโดรเจนประมาณ 15% จะถูกทำลายที่อุณหภูมิ 40°C - ครึ่งหนึ่ง เมื่อเปลี่ยนเป็นสถานะก๊าซ พันธะไฮโดรเจนทั้งหมดจะถูกทำลาย สิ่งนี้จะอธิบายความจุความร้อนจำเพาะสูงของน้ำ เมื่ออุณหภูมิของสภาพแวดล้อมภายนอกเปลี่ยนแปลง น้ำจะดูดซับหรือปล่อยความร้อนเนื่องจากการแตกหรือเกิดพันธะไฮโดรเจนใหม่ ด้วยวิธีนี้ ความผันผวนของอุณหภูมิภายในเซลล์จึงน้อยกว่าในสิ่งแวดล้อม ความร้อนสูงของการระเหยอยู่ภายใต้กลไกการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพในพืชและสัตว์

น้ำในฐานะตัวทำละลายมีส่วนร่วมในปรากฏการณ์ออสโมซิส ซึ่งมีบทบาทสำคัญในชีวิตของเซลล์ของร่างกาย ออสโมซิสคือการแทรกซึมของโมเลกุลตัวทำละลายผ่านเมมเบรนกึ่งซึมผ่านเข้าไปในสารละลายของสาร เยื่อกึ่งซึมผ่านได้คือเยื่อที่ยอมให้โมเลกุลของตัวทำละลายทะลุผ่านได้ แต่ไม่อนุญาตให้โมเลกุลของตัวถูกละลาย (หรือไอออน) ทะลุผ่านได้ ดังนั้นออสโมซิสจึงเป็นการแพร่กระจายของโมเลกุลน้ำทางเดียวไปในทิศทางของสารละลาย

เกลือแร่

สารอนินทรีย์ส่วนใหญ่ในเซลล์อยู่ในรูปของเกลือในสถานะแยกตัวหรือของแข็ง ความเข้มข้นของแคตไอออนและแอนไอออนในเซลล์และในสภาพแวดล้อมไม่เท่ากัน เซลล์ประกอบด้วย K ค่อนข้างมากและมี Na ค่อนข้างมาก ในสภาพแวดล้อมนอกเซลล์ เช่น ในพลาสมาของเลือด ในน้ำทะเล ในทางกลับกัน มีโซเดียมจำนวนมากและโพแทสเซียมเพียงเล็กน้อย ความหงุดหงิดของเซลล์ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนความเข้มข้นของไอออน Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ ในเนื้อเยื่อของสัตว์หลายเซลล์ K เป็นส่วนหนึ่งของสารหลายเซลล์ที่รับประกันการทำงานร่วมกันของเซลล์และการจัดเรียงตามลำดับ แรงดันออสโมติกในเซลล์และคุณสมบัติในการบัฟเฟอร์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของเกลือเป็นส่วนใหญ่ การบัฟเฟอร์คือความสามารถของเซลล์ในการรักษาปฏิกิริยาอัลคาไลน์เล็กน้อยของเนื้อหาให้อยู่ในระดับคงที่ บัฟเฟอร์ภายในเซลล์ส่วนใหญ่มาจากไอออน H 2 PO 4 และ HPO 4 2- ในของเหลวนอกเซลล์และในเลือดบทบาทของบัฟเฟอร์จะเล่นโดย H 2 CO 3 และ HCO 3 - แอนไอออนจับไอออน H และไฮดรอกไซด์ไอออน (OH -) เนื่องจากปฏิกิริยาภายในเซลล์ของของเหลวนอกเซลล์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเลย เกลือแร่ที่ไม่ละลายน้ำ (เช่น Ca ฟอสเฟต) ให้ความแข็งแรงแก่เนื้อเยื่อกระดูกของสัตว์มีกระดูกสันหลังและเปลือกหอย

สารอินทรีย์ของเซลล์

กระรอก

ในบรรดาสารอินทรีย์ของเซลล์ โปรตีนเป็นอันดับแรกทั้งในด้านปริมาณ (10–12% ของมวลทั้งหมดของเซลล์) และความสำคัญ โปรตีนเป็นโพลีเมอร์โมเลกุลสูง (มีน้ำหนักโมเลกุลตั้งแต่ 6,000 ถึง 1 ล้านขึ้นไป) โมโนเมอร์ซึ่งเป็นกรดอะมิโน สิ่งมีชีวิตใช้กรดอะมิโน 20 ชนิด แม้ว่าจะมีมากกว่านั้นก็ตาม กรดอะมิโนทุกชนิดประกอบด้วยหมู่อะมิโน (-NH 2) ซึ่งมีคุณสมบัติพื้นฐาน และหมู่คาร์บอกซิล (-COOH) ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นกรด กรดอะมิโนสองตัวรวมกันเป็นโมเลกุลเดียวโดยการสร้างพันธะ HN-CO และปล่อยโมเลกุลของน้ำออกมา พันธะระหว่างหมู่อะมิโนของกรดอะมิโนหนึ่งกับหมู่คาร์บอกซิลของอีกกลุ่มหนึ่งเรียกว่าพันธะเปปไทด์ โปรตีนเป็นโพลีเปปไทด์ที่มีกรดอะมิโนนับสิบและหลายร้อยตัว โมเลกุลของโปรตีนต่างๆ ต่างกันในเรื่องน้ำหนักโมเลกุล จำนวน องค์ประกอบของกรดอะมิโน และลำดับตำแหน่งของพวกมันในสายโซ่โพลีเปปไทด์ เป็นที่ชัดเจนว่าโปรตีนมีความหลากหลายอย่างมากในสิ่งมีชีวิตทุกประเภทประมาณ 10 10 - 10 12

สายโซ่ของหน่วยกรดอะมิโนที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ด้วยพันธะเปปไทด์ในลำดับเฉพาะเรียกว่าโครงสร้างปฐมภูมิของโปรตีน ในเซลล์ โปรตีนมีลักษณะเหมือนเส้นใยหรือลูกบอลที่บิดเป็นเกลียว (ทรงกลม) สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในโปรตีนธรรมชาติสายโซ่โพลีเปปไทด์นั้นถูกจัดวางในลักษณะที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของกรดอะมิโนที่เป็นส่วนประกอบ

ขั้นแรก สายโซ่โพลีเปปไทด์จะพับเป็นเกลียว แรงดึงดูดเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของวงเลี้ยวข้างเคียงและเกิดพันธะไฮโดรเจนโดยเฉพาะระหว่างกลุ่ม NH และ CO ที่อยู่บนวงเลี้ยวที่อยู่ติดกัน สายโซ่ของกรดอะมิโนที่บิดเป็นเกลียวทำให้เกิดโครงสร้างรองของโปรตีน อันเป็นผลมาจากการพับของเกลียวเพิ่มเติม โครงร่างเฉพาะของโปรตีนแต่ละชนิดจึงเกิดขึ้น เรียกว่าโครงสร้างตติยภูมิ โครงสร้างระดับตติยภูมิเกิดจากการกระทำของแรงยึดเกาะระหว่างอนุมูลที่ไม่ชอบน้ำที่มีอยู่ในกรดอะมิโนบางชนิดและพันธะโควาเลนต์ระหว่างกลุ่ม SH ของกรดอะมิโนซิสเทอีน (พันธะ S-S) จำนวนกรดอะมิโนที่มีอนุมูลที่ไม่ชอบน้ำและซิสเตอีน รวมถึงลำดับการจัดเรียงในสายโซ่โพลีเปปไทด์นั้นมีความเฉพาะเจาะจงสำหรับโปรตีนแต่ละชนิด ดังนั้นคุณสมบัติของโครงสร้างตติยภูมิของโปรตีนจึงถูกกำหนดโดยโครงสร้างหลัก โปรตีนแสดงฤทธิ์ทางชีวภาพเฉพาะในรูปของโครงสร้างระดับตติยภูมิเท่านั้น ดังนั้นการแทนที่กรดอะมิโนแม้แต่ตัวเดียวในสายโซ่โพลีเปปไทด์สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงร่างของโปรตีนและทำให้การออกฤทธิ์ทางชีวภาพลดลงหรือสูญเสียไป

ในบางกรณีโมเลกุลโปรตีนจะรวมกันและสามารถทำหน้าที่ได้เฉพาะในรูปของสารเชิงซ้อนเท่านั้น ดังนั้นเฮโมโกลบินจึงมีความซับซ้อนประกอบด้วยโมเลกุลสี่โมเลกุลและมีเพียงรูปแบบนี้เท่านั้นที่สามารถเกาะติดและขนส่งออกซิเจนได้ มวลรวมดังกล่าวแสดงถึงโครงสร้างควอเทอร์นารีของโปรตีน ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบโปรตีนแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก - ง่ายและซับซ้อน โปรตีนเชิงเดี่ยวประกอบด้วยกรดอะมิโน, กรดนิวคลีอิก (นิวคลีโอไทด์), ลิพิด (ไลโปโปรตีน), Me (metalloproteins), P (ฟอสโฟโปรตีน)

หน้าที่ของโปรตีนในเซลล์มีความหลากหลายมาก สิ่งที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคือฟังก์ชั่นการก่อสร้าง: โปรตีนเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของเยื่อหุ้มเซลล์และออร์แกเนลล์ของเซลล์ทั้งหมดตลอดจนโครงสร้างภายในเซลล์ บทบาทของเอนไซม์ (ตัวเร่งปฏิกิริยา) ของโปรตีนมีความสำคัญอย่างยิ่ง เอนไซม์เร่งปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์ 10 และ 100 ล้านครั้ง ฟังก์ชั่นของมอเตอร์นั้นมาจากโปรตีนที่หดตัวพิเศษ โปรตีนเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวทุกประเภทที่เซลล์และสิ่งมีชีวิตสามารถทำได้ เช่น การกะพริบของตาและการตีของแฟลเจลลาในโปรโตซัว การหดตัวของกล้ามเนื้อในสัตว์ การเคลื่อนไหวของใบในพืช เป็นต้น หน้าที่การขนส่งของโปรตีนคือการ แนบองค์ประกอบทางเคมี (เช่น เฮโมโกลบินเติม O) หรือสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ (ฮอร์โมน) แล้วถ่ายโอนไปยังเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ของร่างกาย ฟังก์ชั่นการป้องกันแสดงออกมาในรูปแบบของการผลิตโปรตีนพิเศษที่เรียกว่าแอนติบอดีเพื่อตอบสนองต่อการแทรกซึมของโปรตีนหรือเซลล์แปลกปลอมเข้าสู่ร่างกาย แอนติบอดีจะจับและต่อต้านสารแปลกปลอม โปรตีนมีบทบาทสำคัญในการเป็นแหล่งพลังงาน ด้วยการแยกสมบูรณ์ 1g ปล่อยโปรตีนออกมา 17.6 กิโลจูล (~4.2 กิโลแคลอรี)

คาร์โบไฮเดรต

คาร์โบไฮเดรตหรือแซ็กคาไรด์เป็นสารอินทรีย์ที่มีสูตรทั่วไป (CH 2 O) n คาร์โบไฮเดรตส่วนใหญ่มีจำนวนอะตอม H เป็นสองเท่าของจำนวนอะตอม O เช่นเดียวกับในโมเลกุลของน้ำ นั่นเป็นสาเหตุที่สารเหล่านี้ถูกเรียกว่าคาร์โบไฮเดรต ในเซลล์ที่มีชีวิต คาร์โบไฮเดรตจะพบได้ในปริมาณไม่เกิน 1-2 บางครั้งอาจอยู่ที่ 5% (ในตับ ในกล้ามเนื้อ) เซลล์พืชมีคาร์โบไฮเดรตมากที่สุด โดยในบางกรณีมีปริมาณถึง 90% ของมวลวัตถุแห้ง (เมล็ดพืช หัวมันฝรั่ง ฯลฯ)

คาร์โบไฮเดรตนั้นง่ายและซับซ้อน คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวเรียกว่าโมโนแซ็กคาไรด์ ขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของคาร์โบไฮเดรตในโมเลกุล โมโนแซ็กคาไรด์เรียกว่าไตรโอส, เทโทรส, เพนโตสหรือเฮกโซส ในบรรดาคาร์บอนโมโนแซ็กคาไรด์ทั้งหกชนิด - เฮกโซส - ที่สำคัญที่สุดคือกลูโคสฟรุคโตสและกาแลคโตส กลูโคสมีอยู่ในเลือด (0.1-0.12%) เพนโตสไรโบสและดีออกซีไรโบสพบได้ในกรดนิวคลีอิกและเอทีพี ถ้าโมโนแซ็กคาไรด์สองชนิดรวมกันเป็นโมเลกุลเดียว สารประกอบนั้นเรียกว่าไดแซ็กคาไรด์ น้ำตาลโต๊ะที่ได้จากอ้อยหรือหัวบีทประกอบด้วยกลูโคสหนึ่งโมเลกุลและฟรุกโตสหนึ่งโมเลกุลน้ำตาลนม - กลูโคสและกาแลคโตส

คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนที่เกิดจากโมโนแซ็กคาไรด์หลายชนิดเรียกว่าโพลีแซ็กคาไรด์ โมโนเมอร์ของโพลีแซ็กคาไรด์ เช่น แป้ง ไกลโคเจน เซลลูโลส คือ กลูโคส คาร์โบไฮเดรตทำหน้าที่หลักสองประการ: การก่อสร้างและพลังงาน เซลลูโลสก่อตัวเป็นผนังเซลล์พืช ไคตินโพลีแซ็กคาไรด์ที่ซับซ้อนทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบโครงสร้างหลักของโครงกระดูกภายนอกของสัตว์ขาปล้อง ไคตินยังทำหน้าที่สร้างเชื้อราอีกด้วย คาร์โบไฮเดรตมีบทบาทเป็นแหล่งพลังงานหลักในเซลล์ ในระหว่างการออกซิเดชันของคาร์โบไฮเดรต 1 กรัม จะมีการปล่อย 17.6 กิโลจูล (~4.2 กิโลแคลอรี) แป้งในพืชและไกลโคเจนในสัตว์สะสมอยู่ในเซลล์และทำหน้าที่เป็นพลังงานสำรอง

กรดนิวคลีอิก

ความสำคัญของกรดนิวคลีอิกในเซลล์นั้นมีมาก ลักษณะเฉพาะของโครงสร้างทางเคมีทำให้มีความเป็นไปได้ในการจัดเก็บ ถ่ายโอน และสืบทอดข้อมูลไปยังเซลล์ลูกสาวเกี่ยวกับโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนที่สังเคราะห์ขึ้นในแต่ละเนื้อเยื่อในขั้นตอนหนึ่งของการพัฒนาแต่ละบุคคล เนื่องจากคุณสมบัติและคุณลักษณะส่วนใหญ่ของเซลล์ถูกกำหนดโดยโปรตีน จึงเป็นที่ชัดเจนว่าความเสถียรของกรดนิวคลีอิกจึงเป็นเงื่อนไขที่สำคัญที่สุดสำหรับการทำงานปกติของเซลล์และสิ่งมีชีวิตทั้งหมด การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเซลล์หรือกิจกรรมของกระบวนการทางสรีรวิทยาในเซลล์ซึ่งส่งผลต่อกิจกรรมที่สำคัญ การศึกษาโครงสร้างของกรดนิวคลีอิกมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจการถ่ายทอดลักษณะในสิ่งมีชีวิตและรูปแบบการทำงานของทั้งเซลล์แต่ละเซลล์และระบบเซลล์ - เนื้อเยื่อและอวัยวะ

กรดนิวคลีอิกมี 2 ประเภท ได้แก่ DNA และ RNA DNA เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์เอนริเก้สองตัวที่จัดเรียงกันเป็นเกลียวคู่ โมโนเมอร์ของโมเลกุล DNA คือนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบด้วยฐานไนโตรเจน (อะดีนีน, ไทมีน, กวานีนหรือไซโตซีน), คาร์โบไฮเดรต (ดีออกซีไรโบส) และกรดฟอสฟอริกที่ตกค้าง ฐานไนโตรเจนในโมเลกุล DNA เชื่อมต่อกันด้วยพันธะ H จำนวนไม่เท่ากันและจัดเรียงเป็นคู่: อะดีนีน (A) จะต่อต้านไทมีน (T), กัวนีน (G) กับไซโตซีน (C) เสมอ

นิวคลีโอไทด์เชื่อมต่อถึงกันไม่ใช่แบบสุ่ม แต่เป็นแบบเลือกสรร ความสามารถในการเลือกอันตรกิริยาระหว่างอะดีนีนกับไทมีนและกัวนีนกับไซโตซีนเรียกว่าการเสริมกัน ปฏิกิริยาเสริมของนิวคลีโอไทด์บางชนิดอธิบายได้จากลักษณะเฉพาะของการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของอะตอมในโมเลกุล ซึ่งช่วยให้พวกมันเข้ามาใกล้และสร้างพันธะ H ได้ ในสายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์ที่อยู่ใกล้เคียงจะเชื่อมโยงถึงกันผ่านน้ำตาล (ดีออกซีไรโบส) และกรดฟอสฟอริกที่ตกค้าง RNA เช่นเดียวกับ DNA คือโพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นนิวคลีโอไทด์ เบสไนโตรเจนของนิวคลีโอไทด์ทั้งสามชนิดนั้นเหมือนกับเบสที่ประกอบเป็น DNA (A, G, C); ที่สี่ - uracil (U) - มีอยู่ในโมเลกุล RNA แทนที่จะเป็นไทมีน นิวคลีโอไทด์ RNA แตกต่างจากนิวคลีโอไทด์ DNA ในโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรตที่มีอยู่ (น้ำตาลแทนดีออกซีไรโบส)

ในสายโซ่ของ RNA นิวคลีโอไทด์จะเชื่อมต่อกันด้วยการสร้างพันธะโควาเลนต์ระหว่างไรโบสของนิวคลีโอไทด์ตัวหนึ่งกับกรดฟอสฟอริกที่ตกค้างของอีกตัวหนึ่ง โครงสร้างแตกต่างกันระหว่าง RNA แบบสองเกลียว RNA แบบเกลียวคู่เป็นผู้ดูแลข้อมูลทางพันธุกรรมของไวรัสจำนวนหนึ่ง เช่น พวกมันทำหน้าที่ของโครโมโซม RNA แบบเส้นเดี่ยวจะถ่ายโอนข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนจากโครโมโซมไปยังตำแหน่งที่สังเคราะห์และมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีน

RNA แบบสายเดี่ยวมีหลายประเภท ชื่อของพวกเขาถูกกำหนดโดยหน้าที่หรือตำแหน่งในเซลล์ RNA ส่วนใหญ่ในไซโตพลาสซึม (มากถึง 80-90%) คือไรโบโซมอล RNA (rRNA) ที่มีอยู่ในไรโบโซม โมเลกุล rRNA มีขนาดค่อนข้างเล็กและประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์เฉลี่ย 10 ตัว RNA (mRNA) อีกประเภทหนึ่งที่นำข้อมูลเกี่ยวกับลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีนที่ต้องสังเคราะห์เป็นไรโบโซม ขนาดของ RNA เหล่านี้ขึ้นอยู่กับความยาวของบริเวณ DNA ที่ใช้สังเคราะห์ ถ่ายโอน RNA ทำหน้าที่หลายอย่าง โดยจะส่งกรดอะมิโนไปยังบริเวณที่สังเคราะห์โปรตีน "รับรู้" (โดยหลักการของการเสริมกัน) แฝดและ RNA ที่สอดคล้องกับกรดอะมิโนที่ถูกถ่ายโอน และดำเนินการวางแนวที่แน่นอนของกรดอะมิโนบนไรโบโซม

ไขมันและไขมัน

ไขมันเป็นสารประกอบของกรดไขมันโมเลกุลสูงและกลีเซอรอลไตรไฮดริกแอลกอฮอล์ ไขมันไม่ละลายในน้ำ - พวกมันไม่ชอบน้ำ มีสารคล้ายไขมันที่ไม่ชอบน้ำที่ซับซ้อนอื่นๆ ที่เรียกว่าไลโปอิดอยู่ในเซลล์อยู่เสมอ หน้าที่หลักอย่างหนึ่งของไขมันคือพลังงาน ในระหว่างการสลายไขมัน 1 กรัมเป็น CO 2 และ H 2 O พลังงานจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา - 38.9 kJ (~ 9.3 kcal) ปริมาณไขมันในเซลล์อยู่ในช่วง 5-15% ของน้ำหนักของแห้ง ในเซลล์เนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต ปริมาณไขมันจะเพิ่มขึ้นถึง 90% หน้าที่หลักของไขมันในโลกของสัตว์ (และพืชบางส่วน) คือการเก็บรักษา

เมื่อไขมัน 1 กรัมถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ (เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ) พลังงานประมาณ 9 กิโลแคลอรีจะถูกปล่อยออกมา (1 กิโลแคลอรี = 1,000 แคลอรี่ แคลอรี่ (cal) เป็นหน่วยระบบพิเศษของปริมาณงานและพลังงาน เท่ากับปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำให้น้ำ 1 มิลลิลิตรร้อนขึ้น 1 °C ที่ความดันบรรยากาศมาตรฐาน 101.325 กิโลปาสคาล; 1 กิโลแคลอรี = 4.19 กิโลจูล) . เมื่อโปรตีนหรือคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมถูกออกซิไดซ์ (ในร่างกาย) จะปล่อยออกมาเพียงประมาณ 4 กิโลแคลอรี/กรัม ในสิ่งมีชีวิตในน้ำหลายชนิด ตั้งแต่ไดอะตอมเซลล์เดียวไปจนถึงฉลามอาบแดด ไขมันจะ "ลอย" ส่งผลให้ความหนาแน่นของร่างกายโดยเฉลี่ยลดลง ความหนาแน่นของไขมันสัตว์อยู่ที่ประมาณ 0.91-0.95 g/cm³ ความหนาแน่นของเนื้อเยื่อกระดูกสัตว์มีกระดูกสันหลังอยู่ใกล้กับ 1.7-1.8 g/cm³ และความหนาแน่นเฉลี่ยของเนื้อเยื่ออื่นๆ ส่วนใหญ่อยู่ใกล้กับ 1 g/cm³ เห็นได้ชัดว่าคุณต้องการไขมันจำนวนมากเพื่อ "ปรับสมดุล" โครงกระดูกที่หนักหน่วง

ไขมันและไขมันยังทำหน้าที่สร้างอีกด้วย โดยเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ เนื่องจากการนำความร้อนไม่ดี ไขมันจึงสามารถทำหน้าที่ป้องกันได้ ในสัตว์บางชนิด (แมวน้ำ ปลาวาฬ) จะสะสมอยู่ในเนื้อเยื่อไขมันใต้ผิวหนัง ซึ่งก่อตัวเป็นชั้นหนาถึง 1 เมตร การก่อตัวของไลโปอิดบางชนิดเกิดขึ้นก่อนการสังเคราะห์ฮอร์โมนหลายชนิด ดังนั้นสารเหล่านี้จึงมีหน้าที่ควบคุมกระบวนการเผาผลาญด้วย

เซลล์ประกอบด้วยธาตุประมาณ 70 ธาตุในตารางธาตุของเมนเดเลเยฟ และมี 24 ธาตุในเซลล์ทุกประเภท องค์ประกอบทั้งหมดที่อยู่ในเซลล์จะถูกแบ่งออกตามเนื้อหาในเซลล์ กลุ่ม:

• สารอาหารหลัก– เอช โอ เอ็น ซี Mg, Na, Ca, Fe, K, P, Cl, S;
• องค์ประกอบขนาดเล็ก– B, Ni, Cu, Co, Zn, Mb ฯลฯ;
• องค์ประกอบอัลตราไมโคร– U, Ra, Au, Pb, Hg, Se ฯลฯ

• สารอินทรีย์(ออกซิเจน ไฮโดรเจน คาร์บอน ไนโตรเจน)
• องค์ประกอบมาโคร,
• องค์ประกอบขนาดเล็ก

โมเลกุลที่ประกอบเป็นเซลล์ อนินทรีย์ และ โดยธรรมชาติ การเชื่อมต่อ

สารประกอบอนินทรีย์ของเซลล์ – น้ำและ อนินทรีย์ไอออน
น้ำ- สารอนินทรีย์ที่สำคัญที่สุดของเซลล์ ปฏิกิริยาทางชีวเคมีทั้งหมดเกิดขึ้นในสารละลายที่เป็นน้ำ โมเลกุลของน้ำมีโครงสร้างเชิงพื้นที่ไม่เชิงเส้นและมีขั้ว พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลของน้ำแต่ละโมเลกุล ซึ่งเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของน้ำ

คุณสมบัติทางกายภาพของน้ำ	ผลกระทบต่อกระบวนการทางชีววิทยา
ความจุความร้อนสูง (เนื่องจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล) และค่าการนำความร้อน (เนื่องจากขนาดโมเลกุลเล็ก)	การคายน้ำ เหงื่อออก การตกตะกอนเป็นระยะ
ความโปร่งใสในสเปกตรัมที่มองเห็นได้	สารชีวภาพที่มีประสิทธิผลสูงในบ่อ ทะเลสาบ แม่น้ำ (เนื่องจากความเป็นไปได้ของการสังเคราะห์ด้วยแสงที่ระดับความลึกตื้น)
การบีบอัดไม่ได้เกือบสมบูรณ์ (เนื่องจากแรงยึดเกาะระหว่างโมเลกุล)	รักษารูปร่างของสิ่งมีชีวิต: รูปร่างของอวัยวะฉ่ำของพืช ตำแหน่งของหญ้าในอวกาศ โครงกระดูกอุทกสถิตของพยาธิตัวกลม แมงกะพรุน น้ำคร่ำสนับสนุนและปกป้องทารกในครรภ์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
การเคลื่อนที่ของโมเลกุล (เนื่องจากพันธะไฮโดรเจนอ่อน)	ออสโมซิส: การไหลของน้ำจากดิน พลาสโมไลซิส
ความหนืด (พันธะไฮโดรเจน)	คุณสมบัติการหล่อลื่น: ของเหลวไขข้อในข้อต่อ, ของเหลวในเยื่อหุ้มปอด
ตัวทำละลาย (ขั้วโมเลกุล)	เลือด ของเหลวในเนื้อเยื่อ น้ำเหลือง น้ำย่อย น้ำลาย ในสัตว์; น้ำเลี้ยงเซลล์ในพืช สิ่งมีชีวิตในน้ำใช้ออกซิเจนที่ละลายในน้ำ
ความสามารถในการสร้างเปลือกไฮเดรชั่นรอบๆ โมเลกุลขนาดใหญ่ (เนื่องจากขั้วของโมเลกุล)	ตัวกลางการกระจายตัวในระบบคอลลอยด์ของไซโตพลาสซึม
ค่าที่เหมาะสมที่สุดของแรงตึงผิวสำหรับระบบชีวภาพ (เนื่องจากแรงยึดเกาะระหว่างโมเลกุล)	สารละลายที่เป็นน้ำเป็นวิธีการขนส่งสารในร่างกาย
การขยายตัวเมื่อแช่แข็ง (เนื่องจากแต่ละโมเลกุลจะสร้างพันธะไฮโดรเจนได้สูงสุด 4 พันธะ)	น้ำแข็งเบากว่าน้ำและทำหน้าที่เป็นฉนวนความร้อนในอ่างเก็บน้ำ

ไอออนอนินทรีย์:
ไอออนบวก K+, Na+, Ca2+, Mg2+ และแอนไอออน Cl–, NO3-, PO4 2-, CO32-, HPO42-

ความแตกต่างระหว่างจำนวนแคตไอออนและแอนไอออน (Nа + , ถึง + , Cl-) บนพื้นผิวและภายในเซลล์ช่วยให้แน่ใจว่าศักยภาพในการดำเนินการจะเกิดขึ้น ซึ่งอยู่ภายใต้ การกระตุ้นประสาทและกล้ามเนื้อ.
แอนไอออนของกรดฟอสฟอริกสร้างขึ้น ระบบบัฟเฟอร์ฟอสเฟต,รักษาค่า pH ของสภาพแวดล้อมภายในเซลล์ของร่างกายให้อยู่ที่ระดับ 6-9
กรดคาร์บอนิกและแอนไอออนถูกสร้างขึ้น ระบบบัฟเฟอร์ไบคาร์บอเนตและรักษาค่า pH ของสภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์ (พลาสมาในเลือด) ไว้ที่ระดับ 7-4
สารประกอบไนโตรเจนทำหน้าที่ แหล่งที่มาโภชนาการแร่ธาตุ การสังเคราะห์โปรตีน กรดนิวคลีอิก
อะตอมของฟอสฟอรัสเป็นส่วนหนึ่งของกรดนิวคลีอิก ฟอสโฟลิพิด รวมถึงกระดูกของสัตว์มีกระดูกสันหลังและชั้นไคตินของสัตว์ขาปล้อง
แคลเซียมไอออนเป็นส่วนหนึ่งของสารกระดูก นอกจากนี้ยังจำเป็นสำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้อและการแข็งตัวของเลือด

โต๊ะ. บทบาทขององค์ประกอบมหภาคในระดับเซลล์และสิ่งมีชีวิตขององค์กร

โต๊ะ.

การมอบหมายงานเฉพาะเรื่อง

ส่วน ก

A1.ขั้วของน้ำเป็นตัวกำหนดความสามารถของน้ำ
1) นำความร้อน
3) ละลายโซเดียมคลอไรด์
2) ดูดซับความร้อน
4) ละลายกลีเซอรีน

A2- เด็กที่เป็นโรคกระดูกอ่อนควรได้รับยาที่มีส่วนประกอบของ
1) เหล็ก
2) โพแทสเซียม
3) แคลเซียม
4) สังกะสี

A3- การนำกระแสประสาทเกิดขึ้นจากไอออน:
1) โพแทสเซียมและโซเดียม
2) ฟอสฟอรัสและไนโตรเจน
3) เหล็กและทองแดง
4) ออกซิเจนและคลอรีน

A4- พันธะที่อ่อนแอระหว่างโมเลกุลของน้ำในสถานะของเหลวเรียกว่า:
1) โควาเลนต์
2) ไม่ชอบน้ำ
3) ไฮโดรเจน
4) ชอบน้ำ

A5- เฮโมโกลบินประกอบด้วย
1) ฟอสฟอรัส
2) เหล็ก
3) กำมะถัน
4) แมกนีเซียม

A6- เลือกกลุ่มองค์ประกอบทางเคมีที่จำเป็นต้องรวมอยู่ในโปรตีน
1) นา, เค, โอ, ส
2) เอ็น พี ซี แคล
3) C, S, Fe, O
4) ซี เอช โอ เอ็น

A7- ผู้ป่วยภาวะไทรอยด์ทำงานต่ำจะได้รับยาที่มีส่วนประกอบของ
1) ไอโอดีน
2) เหล็ก
3) ฟอสฟอรัส
4) โซเดียม

ส่วนบี

ใน 1- เลือกฟังก์ชั่นน้ำในกรง
1) พลังงาน
2) เอนไซม์
3) การขนส่ง
4) การก่อสร้าง
5) การหล่อลื่น
6) การควบคุมอุณหภูมิ

ที่ 2- เลือกเฉพาะคุณสมบัติทางกายภาพของน้ำ
1) ความสามารถในการแยกตัวออก
2) การไฮโดรไลซิสของเกลือ
3) ความหนาแน่น
4) การนำความร้อน
5) การนำไฟฟ้า
6) การบริจาคอิเล็กตรอน

ส่วน ค

ค1- คุณสมบัติทางกายภาพของน้ำอะไรเป็นตัวกำหนดความสำคัญทางชีวภาพของมัน?

องค์ประกอบประมาณ 70 รายการของระบบธาตุของ D.I. Mendeleev พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ แต่มีเพียง 24 องค์ประกอบเท่านั้นที่มีความสำคัญที่เป็นที่ยอมรับและพบอย่างต่อเนื่องในเซลล์ทุกประเภท

ส่วนแบ่งที่ใหญ่ที่สุดในองค์ประกอบองค์ประกอบของเซลล์ประกอบด้วยออกซิเจน คาร์บอน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน สิ่งเหล่านี้เรียกว่า ขั้นพื้นฐานหรือ ชีวภาพองค์ประกอบ องค์ประกอบเหล่านี้มีสัดส่วนมากกว่า 95% ของมวลเซลล์และเนื้อหาสัมพัทธ์ของพวกมันในสิ่งมีชีวิตนั้นสูงกว่าในเปลือกโลกมาก แคลเซียม ฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ โพแทสเซียม คลอรีน โซเดียม แมกนีเซียม ไอโอดีน และเหล็กก็มีความสำคัญเช่นกัน เนื้อหาในเซลล์คำนวณเป็นสิบและร้อยของเปอร์เซ็นต์ องค์ประกอบที่อยู่ในรายการจะรวมกันเป็นกลุ่ม สารอาหารหลัก.

องค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ : ทองแดง, แมงกานีส, โมลิบดีนัม, โคบอลต์, สังกะสี, โบรอน, ฟลูออรีน, โครเมียม, ซีลีเนียม, อลูมิเนียม, ไอโอดีน, เหล็ก, ซิลิคอน - มีอยู่ในปริมาณที่น้อยมาก (น้อยกว่า 0.01% ของมวลเซลล์) พวกเขาอยู่ในกลุ่ม องค์ประกอบขนาดเล็ก.

เปอร์เซ็นต์ขององค์ประกอบเฉพาะในร่างกายไม่ได้บ่งบอกถึงระดับความสำคัญและความจำเป็นในร่างกาย ตัวอย่างเช่นองค์ประกอบย่อยจำนวนมากเป็นส่วนหนึ่งของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพหลายชนิด - เอนไซม์, วิตามิน (โคบอลต์เป็นส่วนหนึ่งของวิตามินบี 12), ฮอร์โมน (ไอโอดีนเป็นส่วนหนึ่งของไทรอกซีน) พวกมันมีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต (สังกะสี, แมงกานีส, ทองแดง) การสร้างเม็ดเลือด (เหล็ก, ทองแดง), กระบวนการหายใจของเซลล์ (ทองแดง, สังกะสี) ฯลฯ เนื้อหาและความสำคัญขององค์ประกอบทางเคมีต่าง ๆ สำหรับชีวิตของเซลล์และร่างกายโดยรวมแสดงไว้ในตาราง:

องค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญที่สุดของเซลล์

องค์ประกอบ	เครื่องหมาย	เนื้อหาโดยประมาณ %	ความสำคัญต่อเซลล์และสิ่งมีชีวิต
ออกซิเจน	โอ	62	ส่วนหนึ่งของน้ำและอินทรียวัตถุ มีส่วนร่วมในการหายใจของเซลล์
คาร์บอน	ค	20	ประกอบด้วยสารอินทรีย์ทั้งหมด
ไฮโดรเจน	ชม	10	ส่วนหนึ่งของน้ำและอินทรียวัตถุ มีส่วนร่วมในกระบวนการแปลงพลังงาน
ไนโตรเจน	เอ็น	3	ประกอบด้วยกรดอะมิโน โปรตีน กรดนิวคลีอิก ATP คลอโรฟิลล์ วิตามิน
แคลเซียม	แคลิฟอร์เนีย	2,5	ส่วนหนึ่งของผนังเซลล์ของพืช กระดูก และฟัน ช่วยเพิ่มการแข็งตัวของเลือดและการหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อ
ฟอสฟอรัส	ป	1,0	ส่วนหนึ่งของเนื้อเยื่อกระดูกและเคลือบฟัน กรดนิวคลีอิก ATP และเอนไซม์บางชนิด
กำมะถัน	ส	0,25	ส่วนหนึ่งของกรดอะมิโน (ซิสเทอีน, ซีสตีนและเมไทโอนีน) วิตามินบางชนิดมีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะซัลไฟด์ในการก่อตัวของโครงสร้างตติยภูมิของโปรตีน
โพแทสเซียม	เค	0,25	ที่มีอยู่ในเซลล์ในรูปของไอออนเท่านั้น, กระตุ้นเอนไซม์ของการสังเคราะห์โปรตีน, กำหนดจังหวะปกติของการทำงานของหัวใจ, มีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและการสร้างศักย์ไฟฟ้าชีวภาพ
คลอรีน	Cl	0,2	ไอออนลบมีอิทธิพลเหนือร่างกายของสัตว์ ส่วนประกอบของกรดไฮโดรคลอริกของน้ำย่อย
โซเดียม	นา	0,1	ที่มีอยู่ในเซลล์ในรูปของไอออนเท่านั้นจะกำหนดจังหวะปกติของการทำงานของหัวใจและส่งผลต่อการสังเคราะห์ฮอร์โมน
แมกนีเซียม	มก	0,07	ส่วนหนึ่งของโมเลกุลคลอโรฟิลล์ เช่นเดียวกับกระดูกและฟัน กระตุ้นการเผาผลาญพลังงานและการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ
ไอโอดีน	ฉัน	0,01	ประกอบด้วยฮอร์โมนไทรอยด์
เหล็ก	เฟ	รอยเท้า	เป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์หลายชนิด ได้แก่ เฮโมโกลบินและไมโอโกลบิน มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ทางชีวภาพของคลอโรฟิลล์ ในการขนส่งอิเล็กตรอน ในกระบวนการหายใจและการสังเคราะห์ด้วยแสง
ทองแดง	ลูกบาศ์ก	รอยเท้า	มันเป็นส่วนหนึ่งของฮีโมไซยานินในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์บางชนิด และเกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้างเม็ดเลือด การสังเคราะห์ด้วยแสง และการสังเคราะห์ฮีโมโกลบิน
แมงกานีส	มน	รอยเท้า	ส่วนหนึ่งหรือเพิ่มการทำงานของเอนไซม์บางชนิด มีส่วนร่วมในการพัฒนากระดูก การดูดซึมไนโตรเจน และกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
โมลิบดีนัม	โม	รอยเท้า	ส่วนหนึ่งของเอนไซม์บางชนิด (ไนเตรตรีดักเตส) มีส่วนร่วมในกระบวนการตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศโดยแบคทีเรียปม
โคบอลต์	บริษัท	รอยเท้า	ส่วนหนึ่งของวิตามินบี 12 มีส่วนร่วมในการตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศโดยแบคทีเรียที่เป็นปม
บ	บี	รอยเท้า	ส่งผลต่อกระบวนการเจริญเติบโตของพืชกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ช่วยหายใจลดลง
สังกะสี	สังกะสี	รอยเท้า	ส่วนหนึ่งของเอนไซม์บางชนิดที่สลายโพลีเปปไทด์ มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ฮอร์โมนพืช (ออกซิน) และไกลโคไลซิส
ฟลูออรีน	เอฟ	รอยเท้า	ประกอบด้วยเคลือบฟันและกระดูก

มีการค้นพบองค์ประกอบทางเคมีมากกว่า 70 รายการในสิ่งมีชีวิต เป็นส่วนสำคัญของสารบางชนิดที่สร้างโครงสร้างของร่างกายและมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมี สิ่งมีชีวิตมีองค์ประกอบทางเคมีบางอย่างมากกว่า องค์ประกอบอื่นๆ น้อยกว่า และยังมีองค์ประกอบอื่นๆ ในปริมาณที่น้อยมาก

องค์ประกอบมาโครเรียกว่าองค์ประกอบทางเคมีซึ่งมีเนื้อหาในสิ่งมีชีวิตอยู่ในช่วงตั้งแต่สิบถึงร้อยเปอร์เซ็นต์ องค์ประกอบมาโครสิ่งมีชีวิตมากกว่า 98% ประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีสี่องค์ประกอบ: ออกซิเจน (O) คาร์บอน (C) ไฮโดรเจน (H) และไนโตรเจน (N) ไฮโดรเจนและออกซิเจนเป็นองค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบของน้ำ นอกจากคาร์บอนและไนโตรเจนแล้ว องค์ประกอบเหล่านี้ยังเป็นส่วนประกอบหลักของสารประกอบอินทรีย์ของสิ่งมีชีวิตอีกด้วย

โมเลกุลของสารอินทรีย์หลายชนิดยังรวมถึงซัลเฟอร์ (S) และฟอสฟอรัส (P) นอกจากนี้องค์ประกอบหลักยังรวมถึงโซเดียม (นา) โพแทสเซียม (ถึง),แมกนีเซียม (Mg) แคลเซียม (Ca) คลอรีน (C1) เป็นต้น

สารอาหารหลักที่สำคัญที่สุดสำหรับร่างกายมนุษย์คือแคลเซียม สารประกอบของมันโดยเฉพาะออร์โธฟอสเฟตเป็นแร่ธาตุพื้นฐานของกระดูกและฟัน สารประกอบแคลเซียมอื่นๆ เกี่ยวข้องกับการทำงานของระบบประสาทและกล้ามเนื้อ และเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์และของเหลวในเนื้อเยื่อของร่างกาย ความต้องการรายวันของผู้ใหญ่สำหรับแคลเซียมคือ 0.8 ถึง 2 กรัม แหล่งที่มาหลักขององค์ประกอบนี้คือนม kefir คอทเทจชีส ชีส ปลา ถั่ว ผักชีฝรั่ง หัวหอมสีเขียว เช่นเดียวกับไข่ บัควีท ข้าวโอ๊ตบด แครอท และถั่ว

อย่างไรก็ตาม อาหารอาจมีสารที่รบกวนการดูดซึมแคลเซียม เช่น กรดออกซาลิกและไฟติน เมื่อใช้กรดออกซาลิก แคลเซียมจะสร้างเกลือที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย และไฟตินจะคงแคลเซียมไว้ค่อนข้างแน่น ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะไม่ใช้อาหารที่ทำจากสีน้ำตาลและผักโขมมากเกินไปซึ่งมีกรดออกซาลิก 0.1-0.5% ในใบ ไฟตินซึ่งมีอยู่ในผักและธัญพืชจะถูกทำลายด้วยความร้อนและมีอันตรายน้อยกว่า ขนมปังไรย์ดีต่อสุขภาพมากกว่าขนมปังโฮลวีต - มีไฟตินน้อยกว่า

องค์ประกอบขนาดเล็กองค์ประกอบสำคัญที่พบในสิ่งมีชีวิตในปริมาณที่น้อยมาก (น้อยกว่า 0.01%) ก่อตัวเป็นกลุ่ม องค์ประกอบขนาดเล็ก ถึงกลุ่มนี้รวมถึงโลหะบางชนิด เช่น เหล็ก (Fe) สังกะสี (Zn) ทองแดง (Cu) แมงกานีส (Mn) โคบอลต์ (Co) โมลิบดีนัม (Mo) รวมถึงฟลูออรีนที่ไม่ใช่โลหะ (F) ไอโอดีน (ฉัน) และอื่น ๆ

เปอร์เซ็นต์เนื้อหาขององค์ประกอบเฉพาะไม่ได้ระบุถึงระดับความสำคัญในร่างกาย ตัวอย่างเช่น ไอโอดีนซึ่งมีปริมาณตามปกติในร่างกายมนุษย์ไม่เกิน 0.0001% เป็นส่วนหนึ่งของฮอร์โมนไทรอยด์ ไทรอกซีน และ ไตรไอโอโดไทโรนีน ฮอร์โมนเหล่านี้ควบคุมการเผาผลาญ ส่งผลต่อการเจริญเติบโต การพัฒนาและความแตกต่างของเนื้อเยื่อ และกิจกรรมของระบบประสาท

เหล็กและทองแดงเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการหายใจของเซลล์ เมื่อใช้ร่วมกับโคบอลต์พวกมันมีบทบาทสำคัญในกระบวนการสร้างเม็ดเลือด สังกะสีและแมงกานีสมีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตและพัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ฟลูออไรด์เป็นส่วนหนึ่งของเนื้อเยื่อกระดูกและเคลือบฟัน ข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเนื้อหาและบทบาททางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมีในสิ่งมีชีวิตแสดงไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1. องค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญทางชีวภาพ

		บทบาททางชีวภาพ
สารอาหารหลัก
ออกซิเจน(O)		เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลของน้ำและสารอินทรีย์ทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นในระหว่างที่พลังงานที่จำเป็นต่อร่างกายถูกปล่อยออกมา
คาร์บอน(ซี)		ส่วนหนึ่งของโมเลกุลของสารอินทรีย์ทั้งหมด
ไฮโดรเจน (เอช)		ส่วนหนึ่งของโมเลกุลของน้ำและสารอินทรีย์ทั้งหมด
		ส่วนหนึ่งของโมเลกุลของสารอินทรีย์ ได้แก่ โปรตีน กรดนิวคลีอิก เอทีพี
แคลเซียม(Ca)		มันเป็นส่วนหนึ่งของเนื้อเยื่อกระดูก เคลือบฟัน มีส่วนร่วมในกระบวนการแข็งตัวของเลือด และช่วยให้เส้นใยกล้ามเนื้อหดตัว ในพืชเป็นส่วนหนึ่งของผนังเซลล์
ฟอสฟอรัส (P)		ส่วนหนึ่งของสารอินทรีย์ (DNA, RNA, ATP ฯลฯ) เนื้อเยื่อกระดูกและเคลือบฟัน
		ไอออนบวกหลักอย่างหนึ่งในร่างกายสัตว์: มีส่วนร่วมในการสร้างศักย์ไฟฟ้าชีวภาพและการควบคุมจังหวะการเต้นของหัวใจ ยังมีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
		ส่วนหนึ่งของสารอินทรีย์ (โปรตีน กรดอะมิโนบางชนิด)
		ประจุลบหลักในร่างกายของสัตว์ มีกรดไฮโดรคลอริกในน้ำย่อย
โซเดียม (นา)		ไอออนบวกหลักประการหนึ่ง: มีส่วนร่วมในการสร้างศักย์ไฟฟ้าชีวภาพ, รักษาจังหวะปกติของการทำงานของหัวใจ, ส่งผลต่อการสังเคราะห์ฮอร์โมน
แมกนีเซียม (มก.)		ส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์ เอนไซม์บางชนิด ตลอดจนเนื้อเยื่อกระดูกและเคลือบฟัน

		บทบาททางชีวภาพ
องค์ประกอบขนาดเล็ก
เหล็ก (เฟ)		เป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์หลายชนิด ได้แก่ เฮโมโกลบิน และไมโอโกลบิน มีส่วนร่วมในกระบวนการหายใจของเซลล์และการสังเคราะห์ด้วยแสง
ซิลิคอน (Si)*		มีส่วนร่วมในการสร้างกระดูกและคอลลาเจนซึ่งเป็นโปรตีนหลักของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันในสัตว์ ส่วนหนึ่งของผนังเซลล์ของพืช
		ส่วนหนึ่งของอินซูลินซึ่งเป็นเอนไซม์บางชนิดมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ฮอร์โมนพืช
		มีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง, การหายใจของเซลล์, การสังเคราะห์ฮีโมโกลบิน ส่วนหนึ่งของฮีโมไซยานิน - เม็ดสีทางเดินหายใจในเลือดและฮีโมลัมของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิด
		ส่วนหนึ่งของเคลือบฟันและเนื้อเยื่อกระดูก
		ประกอบด้วยฮอร์โมนไทรอยด์
แมงกานีส (Mn)	น้อยกว่า 0.0001	เป็นส่วนหนึ่งของหรือเพิ่มการทำงานของเอนไซม์บางชนิด มีส่วนร่วมในการสร้างกระดูกและในกระบวนการสังเคราะห์แสง
โคบอลต์ (Co)	น้อยกว่า 0.0001	ส่วนหนึ่งของวิตามินบี 12 มีส่วนร่วมในกระบวนการสร้างเม็ดเลือด
โมลิบดีนัม (Mo)	น้อยกว่า 0.0001	มีส่วนร่วมในกระบวนการตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศโดยแบคทีเรียปม

* สำหรับพืช - ธาตุอาหารหลัก

สำหรับมนุษย์ แหล่งที่มาขององค์ประกอบมาโครและจุลธาตุคืออาหารและน้ำ ดังนั้น เพื่อตอบสนองความต้องการธาตุมหภาคและจุลธาตุได้อย่างเต็มที่ จึงจำเป็นต้องมีอาหารที่ครบถ้วนและหลากหลาย ซึ่งรวมถึงผลิตภัณฑ์จากสัตว์และพืชด้วย เบลารุสและภูมิภาคอื่นๆ ของโลกมีลักษณะเฉพาะคือขาดไอโอดีนและฟลูออรีนในน้ำธรรมชาติ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องกินอาหารทะเลให้บ่อยขึ้นและเพื่อชดเชยการขาดนี้ด้วยการบริโภคเกลือแกงที่มีฟลูออไรด์และไอโอดีนซึ่งมีการผลิตและจำหน่ายในประเทศของเรา

1. องค์ประกอบทั้งหมดจัดอยู่ในกลุ่มใดเป็นองค์ประกอบขนาดใหญ่ ถึงองค์ประกอบขนาดเล็ก?

ก) เหล็ก ซัลเฟอร์ โคบอลต์ c) โซเดียม, ออกซิเจน, ไอโอดีน;

b) ฟอสฟอรัส, แมกนีเซียม, ไนโตรเจน; d) ฟลูออรีน, ทองแดง, แมงกานีส

2. องค์ประกอบทางเคมีใดที่เรียกว่าองค์ประกอบขนาดใหญ่? รายชื่อพวกเขา สารอาหารหลักมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตอย่างไร?

3. องค์ประกอบใดบ้างที่เรียกว่าองค์ประกอบขนาดเล็ก? ยกตัวอย่าง. บทบาทขององค์ประกอบขนาดเล็กต่อชีวิตของสิ่งมีชีวิตคืออะไร?

4. สร้างความสอดคล้องระหว่างองค์ประกอบทางเคมีกับหน้าที่ทางชีวภาพ:

1) แคลเซียม

3) โคบอลต์

4) ไอโอดีน 5) สังกะสี 6) ทองแดง

ก) มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ฮอร์โมนพืชเป็นส่วนหนึ่งของอินซูลิน b) เป็นส่วนหนึ่งของฮอร์โมนไทรอยด์

c) เป็นส่วนประกอบของคลอโรฟิลล์

d) เป็นส่วนหนึ่งของฮีโมไซยานินของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิด

e) จำเป็นสำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้อและการแข็งตัวของเลือด f) เป็นส่วนหนึ่งของวิตามินบี 12

5. จากเนื้อหาเกี่ยวกับบทบาททางชีววิทยาขององค์ประกอบมหภาคและจุลธาตุ และความรู้ที่ได้รับจากการศึกษาร่างกายมนุษย์ในชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 ให้อธิบายว่าการขาดองค์ประกอบทางเคมีบางอย่างในร่างกายมนุษย์สามารถนำไปสู่ผลที่ตามมาได้อย่างไร

6. ตารางแสดงปริมาณองค์ประกอบทางเคมีหลักในเปลือกโลก (โดยมวล, เป็น %) เปรียบเทียบองค์ประกอบของเปลือกโลกและสิ่งมีชีวิต องค์ประกอบองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตมีลักษณะอย่างไร? ข้อเท็จจริงอะไรที่ทำให้เราสามารถสรุปเกี่ยวกับความเป็นเอกภาพของสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิตได้?

บทที่ 1 องค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิต

• § 1. เนื้อหาขององค์ประกอบทางเคมีในร่างกาย มาโครและองค์ประกอบขนาดเล็ก
• § 2. สารประกอบเคมีในสิ่งมีชีวิต สารอนินทรีย์

บทที่ 2 เซลล์ - หน่วยโครงสร้างและหน้าที่ของสิ่งมีชีวิต

• § 10. ประวัติความเป็นมาของการค้นพบเซลล์ การสร้างทฤษฎีเซลล์
• § 15. ตาข่ายเอ็นโดพลาสมิก กอลจิคอมเพล็กซ์ ไลโซโซม

บทที่ 3 การเผาผลาญและการแปลงพลังงานในร่างกาย

องค์ประกอบทางเคมีประมาณ 70 รายการในตารางธาตุของ D.I. Mendeleev พบได้ในเซลล์ แต่เนื้อหาขององค์ประกอบเหล่านี้แตกต่างอย่างมากจากความเข้มข้นในสิ่งแวดล้อม ซึ่งพิสูจน์ความสามัคคีของโลกอินทรีย์

องค์ประกอบทางเคมีที่มีอยู่ในเซลล์แบ่งออกเป็นสามกลุ่มใหญ่: องค์ประกอบมาโคร, องค์ประกอบมีโซ (โอลิโกองค์ประกอบ) และองค์ประกอบขนาดเล็ก

เนื้อหาขององค์ประกอบมาโครคิดเป็นประมาณ 98% ของมวลเซลล์ ซึ่งรวมถึงคาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสารอินทรีย์หลัก Mesoelements ได้แก่ ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม แคลเซียม โซเดียม เหล็ก แมกนีเซียม คลอรีน รวมประมาณ 1.9% ของมวลเซลล์ ซัลเฟอร์และฟอสฟอรัสเป็นส่วนประกอบของสารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญที่สุด องค์ประกอบทางเคมี ซึ่งมีความเข้มข้นในเซลล์ประมาณ 0.1% จัดเป็นองค์ประกอบขนาดเล็ก ได้แก่สังกะสี ไอโอดีน ทองแดง แมงกานีส ฟลูออรีน โคบอลต์ ฯลฯ

สารของเซลล์แบ่งออกเป็นอนินทรีย์และอินทรีย์ สารอนินทรีย์ ได้แก่ น้ำและเกลือแร่

เนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีกายภาพ น้ำในเซลล์จึงเป็นตัวทำละลาย เป็นตัวกลางสำหรับปฏิกิริยา เป็นสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาเคมี ทำหน้าที่ขนส่งและควบคุมอุณหภูมิ ให้ความยืดหยุ่นแก่เซลล์ และเป็นตัวขับเคลื่อนของเซลล์พืช

เกลือแร่ในเซลล์สามารถอยู่ในสถานะละลายหรือไม่ละลายได้ เกลือที่ละลายน้ำได้จะแยกตัวออกเป็นไอออน แคตไอออนที่สำคัญที่สุดคือโพแทสเซียมและโซเดียม ซึ่งเอื้อต่อการถ่ายโอนสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ และเกี่ยวข้องกับการเกิดและการนำกระแสประสาท แคลเซียมซึ่งมีส่วนร่วมในกระบวนการหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อและการแข็งตัวของเลือด แมกนีเซียม ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์ และธาตุเหล็ก ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนหลายชนิด รวมถึงฮีโมโกลบินด้วย สังกะสีเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลของฮอร์โมนตับอ่อน - อินซูลิน, ทองแดงจำเป็นสำหรับกระบวนการสังเคราะห์แสงและการหายใจ แอนไอออนที่สำคัญที่สุดคือไอออนฟอสเฟตซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ ATP และกรดนิวคลีอิก และกรดคาร์บอนิกที่ตกค้าง ซึ่งทำให้ความผันผวนของค่า pH ของสิ่งแวดล้อมลดลง การขาดแคลเซียมและฟอสฟอรัสทำให้เกิดโรคกระดูกอ่อน การขาดธาตุเหล็กทำให้เกิดโรคโลหิตจาง

สารอินทรีย์ของเซลล์แสดงโดยคาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีน กรดนิวคลีอิก ATP วิตามินและฮอร์โมน

คาร์โบไฮเดรตประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีสามประการหลัก ได้แก่ คาร์บอน ออกซิเจน และไฮโดรเจน สูตรทั่วไปคือ Cm(H20)n มีคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวและเชิงซ้อน คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว (โมโนแซ็กคาไรด์) มีน้ำตาลโมเลกุลเดียว จำแนกตามจำนวนอะตอมของคาร์บอน เช่น เพนโตส (C5) และเฮกโซส (C6) เพนโทส ได้แก่ ไรโบสและดีออกซีไรโบส น้ำตาลเป็นส่วนหนึ่งของ RNA และ ATP ดีออกซีไรโบสเป็นส่วนประกอบของดีเอ็นเอ เฮกโซส ได้แก่ กลูโคสฟรุคโตสกาแลคโตส ฯลฯ พวกมันมีส่วนร่วมในการเผาผลาญของเซลล์และเป็นส่วนหนึ่งของคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน - โอลิโกแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์ โอลิโกแซ็กคาไรด์ (ไดแซ็กคาไรด์) ได้แก่ ซูโครส (กลูโคส + ฟรุกโตส) แลคโตสหรือน้ำตาลนม (กลูโคส + กาแลคโตส) เป็นต้น

ตัวอย่างของโพลีแซ็กคาไรด์ ได้แก่ แป้ง ไกลโคเจน เซลลูโลส และไคติน คาร์โบไฮเดรตทำพลาสติก (การก่อสร้าง) พลังงาน (ค่าพลังงานของการสลายคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมคือ 17.6 กิโลจูล) ฟังก์ชั่นการจัดเก็บและรองรับในเซลล์ คาร์โบไฮเดรตยังเป็นส่วนหนึ่งของไขมันและโปรตีนเชิงซ้อนได้

ลิพิดเป็นกลุ่มของสารที่ไม่ชอบน้ำ ซึ่งรวมถึงไขมัน แว็กซ์สเตียรอยด์ ฟอสโฟลิพิด ฯลฯ

โครงสร้างของโมเลกุลไขมัน

ไขมันคือเอสเทอร์ของกลีเซอรอลไตรไฮดริกแอลกอฮอล์และกรดอินทรีย์ (ไขมัน) ที่สูงขึ้น ในโมเลกุลไขมันเราสามารถแยกแยะส่วนที่ชอบน้ำได้ - "หัว" (กากกลีเซอรอล) และส่วนที่ไม่ชอบน้ำ - "หาง" (กากกรดไขมัน) ดังนั้นในน้ำโมเลกุลไขมันจึงถูกวางตัวในลักษณะที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด: ส่วนที่ชอบน้ำจะมุ่งตรงไปยังน้ำและส่วนที่ไม่ชอบน้ำ - ออกไปจากน้ำ

ไขมันทำหน้าที่เป็นพลาสติก (โครงสร้าง) พลังงาน (ค่าพลังงานของการสลายไขมัน 1 กรัมคือ 38.9 กิโลจูล) ทำหน้าที่จัดเก็บ การป้องกัน (กันกระแทก) และกฎระเบียบ (ฮอร์โมนสเตียรอยด์) ในเซลล์

โปรตีนเป็นพอลิเมอร์ชีวภาพซึ่งมีโมโนเมอร์เป็นกรดอะมิโน กรดอะมิโนประกอบด้วยหมู่อะมิโน หมู่คาร์บอกซิล และอนุมูล กรดอะมิโนต่างกันเพียงอนุมูลเท่านั้น โปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโนพื้นฐาน 20 ชนิด กรดอะมิโนเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างพันธะเปปไทด์ สายโซ่ของกรดอะมิโนมากกว่า 20 ชนิดเรียกว่าโพลีเปปไทด์หรือโปรตีน โปรตีนมีโครงสร้างหลักสี่โครงสร้าง: ประถมศึกษา ทุติยภูมิ ตติยภูมิ และควอเทอร์นารี

โครงสร้างหลักคือลำดับของกรดอะมิโนที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเปปไทด์

โครงสร้างรองคือโครงสร้างเกลียวหรือพับ ซึ่งยึดติดกันด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างออกซิเจนและอะตอมไฮโดรเจนของกลุ่มเปปไทด์ที่มีการหมุนของเกลียวหรือรอยพับต่างกัน โครงสร้างตติยภูมิ (กลม) ถูกยึดเข้าด้วยกันโดยพันธะที่ไม่ชอบน้ำ ไฮโดรเจน ซัลไฟด์ และพันธะอื่นๆ

โครงสร้างตติยภูมิโปรตีน

โครงสร้างตติยภูมิเป็นลักษณะเฉพาะของโปรตีนส่วนใหญ่ในร่างกาย เช่น กล้ามเนื้อไมโอโกลบิน

โครงสร้างควอเทอร์นารีของโปรตีน

โครงสร้างควอเทอร์นารีนั้นซับซ้อนที่สุด เกิดขึ้นจากสายโซ่โพลีเปปไทด์หลายสายที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเดียวกันกับในสายตติยภูมิ โครงสร้างควอเทอร์นารีเป็นลักษณะของฮีโมโกลบิน คลอโรฟิลล์ ฯลฯ

โปรตีนอาจเป็นแบบง่ายหรือซับซ้อนก็ได้ โปรตีนเชิงเดี่ยวประกอบด้วยกรดอะมิโนเท่านั้น ในขณะที่โปรตีนเชิงซ้อน (ไลโปโปรตีน โครโมโปรตีน ไกลโคโปรตีน นิวคลีโอโปรตีน ฯลฯ) มีโปรตีนและส่วนที่ไม่ใช่โปรตีน ตัวอย่างเช่นนอกเหนือจากสายโพลีเปปไทด์สี่สายของโปรตีนโกลบินแล้วเฮโมโกลบินยังมีส่วนที่ไม่ใช่โปรตีน - ฮีมซึ่งอยู่ตรงกลางซึ่งมีไอออนของเหล็กซึ่งทำให้เฮโมโกลบินมีสีแดง

กิจกรรมการทำงานของโปรตีนขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม การสูญเสียโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนลงไปถึงโครงสร้างหลักเรียกว่าการสูญเสียสภาพธรรมชาติ กระบวนการย้อนกลับของการบูรณะโครงสร้างทุติยภูมิและสูงกว่าคือการคืนสภาพ การทำลายโมเลกุลโปรตีนโดยสมบูรณ์เรียกว่าการทำลายล้าง

โปรตีนทำหน้าที่หลายอย่างในเซลล์: พลาสติก (โครงสร้าง), ตัวเร่งปฏิกิริยา (เอนไซม์), พลังงาน (ค่าพลังงานของการสลายโปรตีน 1 กรัมคือ 17.6 kJ), การส่งสัญญาณ (ตัวรับ), การหดตัว (มอเตอร์), การขนส่ง การป้องกัน กฎระเบียบ การจัดเก็บ

กรดนิวคลีอิกเป็นพอลิเมอร์ชีวภาพซึ่งมีโมโนเมอร์เป็นนิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยเบสไนโตรเจน กากน้ำตาลเพนโตส และกากกรดออร์โธฟอสฟอริก กรดนิวคลีอิกมีสองประเภท: กรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) และกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA)

DNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สี่ประเภท: อะดีนีน (A), ไทมีน (T), กัวนีน (G) และไซโตซีน (C) นิวคลีโอไทด์เหล่านี้มีน้ำตาลดีออกซีไรโบส กฎของ Chargaff สำหรับ DNA คือ:

1) จำนวนอะดีนิลนิวคลีโอไทด์ใน DNA เท่ากับจำนวนไทมิดิลนิวคลีโอไทด์ (A = T)

2) จำนวนนิวคลีโอไทด์ของ guanyl ใน DNA เท่ากับจำนวนนิวคลีโอไทด์ของไซติดิล (G = C)

3) ผลรวมของนิวคลีโอไทด์ของ adenyl และ guanyl เท่ากับผลรวมของนิวคลีโอไทด์ของ thymidyl และ cytidyl (A + G = T + C)

โครงสร้างของ DNA ถูกค้นพบโดย F. Crick และ D. Watson (รางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ 1962) โมเลกุล DNA เป็นเกลียวคู่ นิวคลีโอไทด์เชื่อมต่อกันผ่านทางกรดฟอสฟอริกที่ตกค้าง ทำให้เกิดพันธะฟอสโฟไดสเตอร์ ในขณะที่ฐานไนโตรเจนมุ่งเข้าด้านใน ระยะห่างระหว่างนิวคลีโอไทด์ในสายโซ่คือ 0.34 นาโนเมตร

นิวคลีโอไทด์ของสายโซ่ที่แตกต่างกันเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนตามหลักการเสริมกัน: อะดีนีนเชื่อมต่อกับไทมีนด้วยพันธะไฮโดรเจนสองตัว (A = T) และกัวนีนเชื่อมต่อกับไซโตซีนด้วยสาม (G = C)

โครงสร้างนิวคลีโอไทด์

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของ DNA คือความสามารถในการทำซ้ำ (ทำซ้ำตัวเอง) หน้าที่หลักของ DNA คือการจัดเก็บและการส่งข้อมูลทางพันธุกรรม

มีความเข้มข้นในนิวเคลียส ไมโตคอนเดรีย และพลาสติด

RNA ยังมีนิวคลีโอไทด์อีก 4 ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (A), ยูราซิล (U), กัวนีน (G) และไซโตซีน (C) น้ำตาลเพนโตสที่ตกค้างอยู่ในนั้นจะแสดงด้วยน้ำตาล RNA ส่วนใหญ่เป็นโมเลกุลสายเดี่ยว RNA มีสามประเภท: Messenger RNA (i-RNA), ถ่ายโอน RNA (t-RNA) และไรโบโซมอล RNA (r-RNA)

โครงสร้างของ tRNA

พวกเขาทั้งหมดมีส่วนร่วมในกระบวนการนำข้อมูลทางพันธุกรรมไปใช้ซึ่งเขียนใหม่จาก DNA เป็น i-RNA และในการสังเคราะห์โปรตีนครั้งหลังได้ดำเนินการไปแล้ว t-RNA ในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนจะนำกรดอะมิโนมาสู่ ไรโบโซม r-RNA เป็นส่วนหนึ่งของไรโบโซมเอง