有機物質、マクロ及びマイクロエレメント：細胞の化学組織

19世紀後半では、生化学と呼ばれる生物学の枝を形成しました。 彼女は生きている細胞の化学組成を検討しています。 科学の主なタスク - 代謝とエネルギーの特殊性についての知識、植物や動物の細胞の重要な機能を調節します。

細胞の化学組成の概念

科学者による広範な研究の結果、細胞の化学組織が研究し、生き物が85の以上の化学元素で構成されていることが判明しました。 他の人が固有のものであり、特定の種で発生している間、そのうちのいくつかは、ほとんどすべての生物のために必要とされます。 十分に少量の微生物、植物および動物の細胞中に存在する化学元素の第三の群。 細胞の化学元素は、無機塩と水が形成される陽イオンと陰イオンの形態であることが多い、有機炭素化合物を合成する：炭水化物、タンパク質、脂質。

器官の要素

生化学では、これらは炭素、水素、酸素及び窒素が含まれます。 彼らのセットは、その中に存在する他の化学元素の88〜97％の細胞です。 特に重要なのは、炭素です。 細胞の組成物中の全ての有機物質は、その組成原子に炭素を含む分子からなります。 それらは鎖（分枝および非分枝）、ならびにサイクルを形成するように相互接続することができます。 この能力の炭素原子は、細胞質および細胞小器官に含まれる有機物質の顕著な多様性の基礎となります。

- ヌクレオチドトランスファーRNA、リボソームRNAとメッセンジャーRNA、ならびに遊離の単量体：例えば、細胞の内部の内容物は、可溶性オリゴ糖、親水性タンパク質、脂質、RNAの様々なタイプから成ります。 そのような化学組成を有し、 細胞核を。 また、デオキシリボ核酸の分子、染色体の一部が含まれています。 上記化合物の全ては、窒素、酸素、水素と炭素の組成原子です。 hyaloplasmや細胞小器官：セルの化学組織は、生体細胞構造を構成する要素の内容に依存しますので、これは、彼らの特に重要な証拠です。

主要栄養素とその意味

化学生物の様々な種類の細胞にも非常に共通している要素は、生化学の主要栄養素と呼ばれています。 1.9％ - セルで、その内容は1.2％です。 macroelementsにより細胞を含む：リン、カリウム、塩素、硫黄、マグネシウム、カルシウム、鉄、ナトリウム。 それらのすべてが重要な機能を持っており、様々な細胞小器官の一部です。 ヘモグロビン、酸素（これはオキシヘモグロビンと呼ばれる場合）、二酸化炭素（karbogemoglobin）または二酸化炭素（carboxyhaemoglobin）を運ぶ - これにより、第一鉄イオンは、血液タンパク質中に存在します。

いわゆるナトリウム・カリウムポンプ：ナトリウムイオンが細胞間輸送の重要な形態を提供します。 彼らはまた、間質液と血漿の一部です。 クロロフィル分子（光色素高等植物）に存在し、光合成の過程、ならびにフォームの反応中心光エネルギーのトラップ光子に関与しているマグネシウムイオン。

カルシウムイオンは、繊維に沿って神経パルスの伝導を提供し、骨の主要成分である - 骨細胞。 カルシウム化合物は、その殻の炭酸カルシウムで構成されている世界の脊椎動物動物において普及しています。

塩化物イオンは、細胞膜を再充電に関与していると下にある神経刺激の電気パルスの外観を提供します。

硫黄原子は、天然タンパク質の一部であり、それによって、球状タンパク質分子を形成し、その三次構造「スティッチ」は、ポリペプチド鎖を引き起こします。

カリウムイオンは、細胞膜を通して物質の輸送に関与しています。 リン原子は、アデノシン三リン酸として、この重要なエネルギー集約型物質の一部であり、主物質の細胞遺伝あるデオキシリボおよびリボ核酸の分子の重要な成分です。

細胞代謝におけるトレース機能

細胞に0.1％未満を構成する約50の化学元素は、マイクロセルと呼ばれます。 これらは、亜鉛、モリブデン、ヨウ素、銅、コバルト、フッ素が含まれます。 低メンテナンスでは、彼らは多くの生理活性物質の一環として、非常に重要な機能を実行します。

例えば、亜鉛原子、インスリン分子（血糖値を調節する膵臓ホルモン）であり、ヨウ素は甲状腺ホルモンの構成要素である - チロキシンおよびトリヨードチロニンは、体内の代謝のレベルを制御します。 造血に関与する鉄イオン（脊椎動物の骨髄中の赤血球、血小板および白血球の形成）と共に銅、。 銅イオンは、脊椎動物、例えば貝の血液中に存在ヘモシアニン色素に含まれます。 したがって、彼らの体液ブルーの色。

鉛、金、臭素、銀などの細胞などの化学元素で、より少ないコンテンツ。 彼らはultromikroelementamiと植物と動物の細胞の一部と呼ばれています。 例えば、化学分析にコクゾウムシの金イオンが検出されました。 例えばホンダワラ、コンブ、ヒバマタとして褐色および赤色藻類の葉状体に含まれるセルの数が多い、臭素原子。

すべての以前にこれらの例と事実がどのように相互に化学組成、機能および細胞の構造を説明します。 以下の表は、生物の細胞中の種々の化学元素の含有量を示します。

有機化合物の一般的特性

細胞塊の50％以上を占める炭素原子、に依存する特定の方法で生物の異なるグループのセルの化学的性質。 実質的にすべての乾電池物質は複雑な構造と高い分子量を有する炭水化物、タンパク質、核酸および脂質を、表されています。 そのような分子は、高分子（ポリマー）と呼ばれ、単純な要素から構成されている - モノマー。 タンパク質物質は、非常に重要な役割を果たしており、以下で議論されている様々な機能を実行します。

細胞内のタンパク質の役割

生細胞に入る化合物の生化学的分析は、タンパク質などの有機物の高い含有量を確認します。 この事実は、論理的な説明があります。タンパク質は、種々の機能を実行すると、セルの生活のあらゆる側面に関与しています。

リンパ球によって産生される抗体 - 例えば、タンパク質の保護機能は、抗体の形成です。 例えば、トロンビン、フィブリンおよびtromboblastinなどの保護タンパク質は、血液凝固を提供し、外傷やけがでその損失を防ぎます。 抗原 - 細胞の複合体組成物は、外来化合物を認識する能力を有する細胞膜タンパク質を含みます。 彼らは、その構成を変更し、潜在的な危険性（アラーム機能）のセルを報告しています。

いくつかのタンパク質は、調節機能を持っていると、このような視床下部によって生成オキシトシン、下垂予約などのホルモン、です。 血液中にそれから進んで、オキシトシンは、その低下を引き起こす、子宮の筋肉壁に作用します。 バソプレッシンタンパク質はまた、血圧を制御することによって調節機能を果たします。

筋細胞は、アクチンとミオシンある筋肉組織の運動機能を引き起こす、収縮することが可能です。 タンパク質について、典型的な栄養機能、開発のための栄養素として使用例えば、アルブミン胚。 そのようなヘモグロビンおよびヘモシアニンのような種々の生物の血液タンパク質は、酸素分子が転写される - 輸送機能を動作させます。 炭水化物や脂質などのより多くのエネルギーを消費する物質は、完全に使用した場合、細胞は、タンパク質を分解するために開始されます。 この材料17の1グラムは、エネルギーの2 kJのを与えます。 タンパク質の最も重要な機能の一つは、触媒（タンパク質、酵素は細胞質区画内の化学反応をスピードアップ）です。 以上を踏まえ、我々は、タンパク質が非常に重要な機能と動物細胞の必要な部分の数を持っていることを見てきました。

タンパク質生合成

例えばリボソームなどの細胞小器官を介して細胞質で起こる細胞におけるタンパク質合成のプロセスを考えます。 リボソームカルシウムイオンの参加を特定の酵素の活性のおかげで、ポリソームに結合します。 タンパク質分子の合成、転写プロセスを開始する - 細胞におけるリボソームの主な機能。 その結果は、mRNA分子が合成されるようにポリソームを結合しています。 放送 - その後、二審を開始します。 アミノ酸の20個の異なるタイプの輸送RNAの結合およびポリソームにそれらをもたらす、そして細胞におけるリボソームの機能ので、 - ポリペプチドの合成、これらのオルガネラはのtRNAと複合体を形成し、アミノ酸分子は、タンパク質高分子を形成するペプチド結合により一緒に連結されています。

代謝における水の役割

細胞学的研究では、細胞の構造と私たちが勉強しているの組成は、70％の水の平均、および多くの動物で、命の水の道をリードする（例えば、腔腸動物は）その内容が97から98パーセントに達していることを確認しています。 細胞のこの化学的組織の観点から、親水性（溶解する）と含み 、疎水性（撥水性）材料。 ユニバーサル極性溶媒としては、水が重要な役割を果たしており、機能上、だけでなく、細胞の構造そのものだけでなく、直接影響を与えます。 以下の表は、生物の細胞の様々なタイプの中の水分量を示しています。

細胞内の糖質の機能

我々は先に説明したように、重要な有機化学物質へ - ポリマー - も炭水化物です。 これらは、多糖類、オリゴ糖および単糖類が含まれます。 糖脂質および糖タンパク質、細胞膜とnadmembrannye構造で構成され、例えば糖衣 - 炭水化物は、より複雑なシステムの一部です。

さらに、炭水化物の炭素、水素及び酸素の原子を含み、そしていくつかの多糖類はそれ以上の窒素、硫黄およびリンを含みます。 多くの植物炭水化物の細胞は：ジャガイモ塊茎70％種子および果実の炭水化物含量は最大90％のデンプンを含む、動物細胞はグリコーゲン、キチンおよびトレハロースのような化合物の形態で見出されます。

単純な糖（単糖）は、一般式CnH2nOnを有し、テトロース、トリオース、ペントース及びヘキソースに分けます。 最後の二つは、生物の細胞の中で最も一般的であり、例えば、リボースおよびデオキシリボースは、核酸の一部であり、ブドウ糖や果糖は同化と異化の反応に関与しています。 オリゴ糖は、多くの場合、植物細胞内で発見された：ショ糖は、砂糖大根やサトウキビ、ライ麦と大麦を発芽caryopsesに含まれるマルトースのセルに格納されています。

二糖類は、甘味を持ち、水に容易に溶解します。 多糖類は、バイオポリマーは、デンプン、セルロース、グリコーゲンおよびラミナリンの主に構成されています。 構造形態は、多糖類のキチンが含まれます。 細胞内の糖質の主な機能 - エネルギー。 グルコースに加水分解反応およびエネルギー代謝開裂多糖類の結果として、それは、次いで、二酸化炭素と水に酸化されます。 その結果、グルコースのリリース1グラム17.6エネルギーのkJの、およびデンプン及びグリコーゲンの埋蔵量は、本質的に細胞のエネルギーリザーバーです。

グリコーゲンは、野菜澱粉、筋肉や肝臓の細胞に主に堆積される - 塊茎、球根、根、種子や節足動物では、このようなクモ、昆虫や甲殻類など、エネルギー供給の主な役割は、オリゴ糖、トレハロースを果たしています。

炭水化物は、無酸素分解に能力脂質やタンパク質とは異なります。 これは、嫌気性細菌、および蠕虫のような酸素の欠乏または不在の状況で生きている生物にとって非常に重要である - ヒトおよび動物の寄生虫。

建設（構造） - 細胞内の炭水化物の他の機能があります。 これは、これらの物質は、細胞の構造をサポートしているという事実にあります。 例えば、セルロースは植物の細胞壁の一部である、キチンは、外骨格を形成し、多くの無脊椎動物は、脂質およびタンパク質分子は、糖衣形成とolisaharidyと共に、真菌細胞において起こる - nadmembranny錯体。 これは、接着性を提供する - 凝集性動物細胞の間に、組織の形成をもたらします。

脂質：構造と機能

疎水性（水不溶性）であるこれらの有機物質は、即ち、除去アセトンまたはクロロホルムなどの非極性溶媒、によって細胞から抽出することができます。 細胞内の脂質の機能は、彼らが所属する三つのグループのどれに依存：脂肪、ワックスまたはステロイドに。 脂肪は、細胞のすべてのタイプの中で最も一般的です。

動物は、皮下の脂肪組織でそれらを蓄積し、神経組織はの形で脂肪が含まれている ミエリン鞘 神経の。 脂肪体中 - それはまた、腎臓、肝臓、昆虫に蓄積します。 液体脂肪 - 油 - 多くの植物の種子で見つかった：松、ピーナッツ、ヒマワリ、オリーブ。 細胞中の脂質含量は、（脂肪組織内）5〜90％の範囲です。

ステロイドおよびワックスは、彼らは脂肪酸残基の分子には持っていないことで脂肪とは異なります。 だから、ステロイド - それは、本体とどれがテストステロンの構成要素である思春期に影響を与え、ホルモン副腎皮質です。 彼らはまた、ビタミン（例えば、ビタミンD）の一部です。

細胞内の脂質の主な機能は - エネルギー、建設、保護です。 タンパク質や炭水化物 - 他の有機物質よりもはるかに - 最初は原因の切断中の脂肪の1グラムは、エネルギーの38.9 kJのを与えるという事実にあります。 さらに、脂肪1dの酸化にそれはほとんど1.1 Cを意味します。 水。 水なしで長い時間がかかることがいくつかの動物があなたの体の脂肪の株式を持っている理由です。 例えば、ホリネズミは水を必要とせずに、2ヶ月以上のために休止状態にすることができ、10〜12日間砂漠を遷移で水のラクダを飲みません。

脂質機能の構築は、彼らが一体型の細胞膜の一部だけでなく、神経の一部であるという事実にあります。 脂質の保護機能は、腎臓および他の内臓の周りの皮膚の下の脂肪層を機械的損傷から保護するという事実にあります。 クジラ、アザラシ、オットセイ：特定断熱機能を水中にある長い時間のために動物に固有のものです。 厚い皮下脂肪層は、例えば、青色鯨は、それが低体温から動物を保護し、0.5メートルです。

細胞代謝における価値酸素

有機物質の切断およびアデノシン三リン酸の分子の形で蓄積されたエネルギーの一定量の配分をもたらすエネルギー交換反応のために大気中の酸素を用いて、動物、植物及び人間の圧倒的多数を含む好気性生物、。

したがって、ミトコンドリアのクリステに生じるグルコース1モルの完全酸化、エネルギーの2800キロジュールが割り当てられ、1596キロジュール（55％）がmacroergic接続を含むATP分子の形で記憶されました。 このように、セル内の酸素の主な機能-の実装好気呼吸、酵素反応、いわゆるのグループに基づいて 呼吸鎖 小器官で発生-ミトコンドリア。 光合成細菌およびシアノバクテリア - - 原核生物中の栄養素の酸化は、原形質膜の内部突起中の細胞に拡散する酸素の影響下で起こります。

我々は、細胞の化学組織が研究されている必要があり、同様に細胞のエネルギー代謝におけるタンパク質合成と酸素機能のプロセス。