Celula conține o largă varietate de compuși organici cu structură diferită și funcțiile pe care le efectuează. Materialele organice pot fi greutate moleculara mica (aminoacizi, zaharuri, acizi organici, nucleotide, lipide, etc.) și cu greutate moleculară ridicată. Majoritatea compușilor organici cu greutate moleculară mare în celulă sunt biopolimeri. Polimerii sunt numite molecule care constau dintr-un număr mare de unități de repetare - monomeri. conectate între ele prin legături covalente. Pentru biopolimeri, și anume polimeri care fac parte din celule sunt proteine, polizaharide și acizi nucleici.
Un grup special de celule compusi organici face lipide (grăsimi și substanțe grase cum ar fi). Toate acestea sunt compuși hidrofobi. și anume insolubil în apă, dar solubilă în solvenți organici nepolari (cloroform, benzen, eter) și lipide includ grăsimi neutre, fosfolipide, ceruri, steroizi și alți compuși. Funcția de lipide în organisme vii variat. Fosfolipidele sunt prezente în toate celulele care exercită funcție structurală ca baza membranelor biologice. Colesterolul steroid este o componenta importanta a membranelor celulare la animale. grăsimi neutre, și alte lipide furnizează funcție de energie. Ele se acumulează în organisme ca nutrienți de schimb de viață. In oxidarea 1 g de grăsime eliberat 38 kJ de energie, care este de două ori mai mare decât oxidarea aceleiași cantități de glucoză. Din funcția de energie de grăsime este legată de stoc funcția lor. Sub formă de grăsime depozitată o parte considerabilă a rezervei de energie a organismului. În plus, grăsimile sunt istochnikomvody care iese în evidență în oxidarea acestuia. Acest lucru este deosebit de important pentru animalele deșert afectate de deficitul de apă. De exemplu, este de grăsime situat în cocoașa o cămilă. Pentru o serie de lipide funcție de protecție intrinsecă. La mamifere, grăsimea subcutanată acționează ca un izolator termic. Ceara protejează penele și părul de animale de umectare. Un număr de lipide din organism îndeplinesc o funcție de reglementare. De exemplu, hormoni suprarenalieni de natura lor chimică, sunt steroizi. O parte a lipidelor sunt implicate activ în metabolism, cum ar fi vitaminele solubile A, D, E și K.
Carbohidrati (zaharuri, zaharide), sunt compuși cu formula chimică generală Cn (H2O) n. Conform cu numărul de unități din lanțul polimeric sunt trei clase principale de carbohidrati: monozaharide (zaharuri simple), oligozaharide (2-10 molecule constau din zaharuri simple) și polizaharide (alcătuite din mai mult de 10 molecule de zaharuri simple). În funcție de numărul de atomi de carbon în compoziția monozaharida, distinge triozele, tetroses, pentoze, hexoze și heptoses. În natură, cea mai comuna a hexozei (glucoză și fructoză) și pentoză (riboză și deoxiriboză). Glucoza este principala sursă de energie pentru celule, oxidarea completă a 1 g glucoză 17,6 kJ de energie este eliberată. Riboza și deoxiriboză sunt parte a acizilor nucleici. Dintre oligozaharide cele mai comune dizaharide sunt maltoza (zahăr malț), lactoză (zahăr din lapte), zaharoză (sfeclă de zahăr). Monozaharide și dizaharide sunt ușor solubile în apă și are un gust dulce. Polizaharidele au greutate moleculară mare, au un gust dulce și nu sunt în măsură să se dizolve în apă. Acestea sunt biopolimerilor. Cele mai frecvente polizaharide existente în mod natural includ amidon, polimeri de glucoză. glicogen și celuloză. și chitină. constând din resturile de glucozamină. Amidonul este principalele substanțe de stocare din plante, glicogen - animale. Celuloza și chitină îndeplini o funcție de protecție, oferind rezistență plante integuments, animale și fungi. Astfel, funcția principală de carbohidrați în natură - energia este stocată și structural.
Protein - este biopolimeri, monomeri, care sunt aminoacizi. In formarea proteinelor implicate 20 de aminoacizi diferiți. Aminoacizii din molecule proteice legate prin legături peptidice covalente. Molecula de proteină poate consta din până la câteva mii de aminoacizi. 4 niveluri de organizare spațială a moleculelor proteice. Secvența de aminoacizi din catena polipeptidică numita structura primară a proteinei. Structura primară a moleculei proteice de orice unice și determină sale de organizare spațială, proprietăți și funcții într-o celulă. Structura secundară a unei proteine este determinată prin întinderea lanțului de aminoacizi la anumite structuri numită a-helix și b-strat. Structura secundară a unei proteine formate prin legăturile de hidrogen. Structura terțiară este formată prin plierea lanțului polipeptidic al elementelor de structură secundară în bobina (Globula) și este menținut de legăturile ionice, hidrofile și covalente (disulfidice) între resturile de aminoacizi. Structura cuaternară este tipic pentru proteine care constau din mai multe lanțuri polipeptidice. Pierderea proteinei molecule organizarea structurală, de exemplu, din cauza căldurii, se numește denaturare. Denaturarea poate fi reversibil și ireversibil. Când Denaturarea reversibil poate fi cuaternar rupt, structura terțiară și secundară a proteinei, dar structura primară nu este rupt, iar revenirea condițiilor normale prin aceasta, este posibil de renaturare - restaurarea configurației normale. Când structura primară a Denaturarea încălcare este ireversibilă.
Cea mai importantă funcție a proteinelor este catalitic. Toate enzimele. catalizatori biologici sunt proteine. Datorită enzimele rata de reactii chimice in celula este crescut de un milion de ori. Enzimele sunt extrem: Fiecare enzimă catalizează anumit tip de reactii chimice in celula. Aceasta se datorează enzimele toate reacțiile metabolice pot apare în organismele vii. Funcția principală a proteinelor din celula sunt prezentate în tabelul. 1.
Principalele funcții ale proteinelor
crește rata reacțiilor chimice ale miilor de corp de ori
Amilaza descompune amidonul în glucoză, lipaza descompune grasimile
sunt componente ale membranelor biologice si multe organite intracelulare, principalele componente ale structurilor de sprijin
Colagenul este baza cartilagiile și tendoanele, elastina - pentru țesut conjunctiv, keratină - parului si unghiilor
Insulina regleaza metabolismul glucozei, histone - activitatea genelor
Acizii nucleici acționează ca purtători de celule de informatii genetice, și să asigure punerea în aplicare a acestuia în procesul de organism. Ele sunt biopolimeri, care monomeri sunt nucleotide. Fiecare nucleotidă constă dintr-o bază azotată, un zahăr pentoză și un rest de acid fosforic (Fig. 3).
Fig. 3.Shema -tsitozina formarea de nucleotide a unei baze azotate, pentoză - Acid fosforic și deoxiriboză
Nucleotidele se joacă de asemenea un rol crucial celule. De exemplu, o moleculă de ATP (adenozin trifosfat) este un compus bogat în energie, este utilizat în aproape toate procesele din celula volatile. In toate celulele vii, există două tipuri de acizi nucleici - acidul dezoxiribonucleic (ADN) și acid ribonucleic (ARN). Virușii conțin numai un singur tip de acid nucleic (fie ADN sau ARN).
MolekulaDNK este un operator de transport universal de informații genetice în celulă. Aceasta se datorează structurii și funcțiilor acestei molecule trasaturi sunt transmise de la părinți la copii, adică a făcut proprietate universală a vieții - ereditate. Fiecare ADN-ul conține o deoxiriboză nucleotidă de zahăr și una dintre cele patru baze azotate - adenina (A), guanina (G, G), citozina (C, C) și timina (T). Adenină și guanină sunt derivați purinici. timină și citozină - un derivat de pirimidină.
Organizarea structurală a ADN-ului a fost descifrat în 1953 de George. Watson și Crick, a primit pentru aceasta descoperire Premiul Nobel. Molecula de ADN este format din două fire dispuse paralele între ele și răsucite într-un dublu helix. Lățimea spiralei aproximativ 2 nm. Nucleotidele din fiecare ADN Nita legat prin legături covalente fosfodiesterice. Două șuvițe de ADN sunt ținute într-o spirală dublă datorită legături de hidrogen între bazele azotate opuse toroane (Fig. 4), aceste conexiuni sunt numeroase, făcând o structură helix dublu foarte stabil.
Fig. 4.Model molecula de ADN dublu catenar de Watson și Crick
baze azotate în legăturile de hidrogen sub formă de ADN dublu helix conform principiului complementarității: adenina formează doar o legătură de hidrogen cu timină și guanină cu citozină. Știind ce bază azotată în acest punct al moleculei de ADN, datorită principiului complementarității, poate fi determinată de o bază de azot se află vizavi în celălalt fir. Acesta este motivul pentru care un singur fir ca un șablon poate fi sintetizat în a doua catenă a ADN-ului, care permite organismelor vii pentru a stoca informații genetice și îl transmite posterității fără modificări, și anume pentru a oferi o astfel de proprietate importantă de viață ca ereditate. Procesul de dublare a moleculelor de ADN numite replicare. Replication - proces semiconservative: celule fiice produse de un singur fir de mamă și o catenă de ADN nou sintetizat (Figura 5.). In mod normal, replicarea este întotdeauna precedat de diviziunea celulară, iar celulele fiice primi copii molecula de ADN.
Fig. 5.Shema molecula de ADN de replicare: fiecare dintre cele două lanțuri ale moleculei de ADN părinte este folosit ca matriță pentru sinteza de noi catene complementare (A). O diagramă care ilustrează o replicare semi-conservatoare ADN, catena părinte sunt prezentate întunecat și nou sintetizat - lumina
La procariote, o celulă are în mod tipic o moleculă de ADN circular (inel cromozom), este situat în citoplasmă. In plus, celulele procariote pot fi prezente relativ mici molecule circulare de ADN numite plasmide. De obicei plasmide codifică unele proprietăți benefice pentru celulă, cum ar fi rezistența la antibiotice sau capacitatea de fixare a azotului. In eucariotelor, moleculele de ADN lineare (cromozomi) se găsesc în nucleu. ADN-ul de cromozomi liniari eucariote se găsesc într-un complex cu proteine specifice, histone.
Spre deosebire de ADN, molecula de ARN. de obicei, acesta reprezintă un singur biopolimer liniar catenară, care constă din nucleotide. Fiecare ARN nucleotid, cum ar fi ADN-ul, este format dintr-o bază azotată, un rest de zahăr riboză cinci carbon și un reziduu de acid fosforic. Nucleotidele ARN-ului, ca in ADN-ul prezent baze azotate adenina (A), guanina (G, G), citozina (C, C), în loc de pirimidină Timina prezente în ADN, se uracil pirimidină (U, U). Ca și în molecula de ADN, nucleotide din molecula de ARN sunt unite fosfodiester legături. Nucleotidele o molecula de ARN poate intra în interacțiune cu alte nucleotide complementare ale aceluiași lanț, formând astfel structura secundară și terțiară a moleculelor de ARN. Astfel, formele de guanină o pereche complementară cu citozină și adenină cu uracil.
Funcția molecule de ARN este de a implementa informația ereditară (vezi. de mai jos). In celula, există trei tipuri de bază de molecule de ARN: informația (Matrix, ARNm, ARNm), ribozomale (ARNr) și transport (de transfer, ARNt).