MIKÄ ON ELÄVIEN ESINEIDEN KEMIALLINEN KOOSTUMUS? - BIOLOGIA - 2026

Kemiallinen koostumus elävien olentojen perustuu orgaanisten molekyylien ja epäorgaanisia elementtejä, enemmän tai vähemmän samassa suhteessa ja, jotka suorittavat samanlaisia tehtäviä ne kaikki.

Elävät organismit koostuvat soluista ja näiden solujen organisaatio on erilainen monimutkaisuusaste. Jotkut ovat suhteellisen yksinkertaisia, kuten bakteerit, ja toisille on ominaista monimutkaisemmat organisaatiomallit, joiden sisäisessä organisaatiossa on paljon enemmän elementtejä, kuten useimmissa eukaryoottisoluissa.

Valokuva: «oblako3011» osoitteessa www.pixabay.com

Elävän aineen rakenneosat koostuvat biomolekyyleistä ja suurimman osan näistä biomolekyyleistä ovat ainesosat, esimerkiksi ihmisissä, hiili (50%), happi (20%), vety (10%).), typpi (8,5%), kalsium (4%) ja fosfori (2,5%) (kaikki arvot suhteessa kuivapainoon).

Nämä kuusi elementtiä edustavat noin 95% orgaanisen aineen kokonaiskoostumuksesta, loput 5% vastaa muita alkuaineita, kuten: kalium, rikki, natrium, kloori, magnesium, rauta, mangaani ja jodi.

On huomattava, että suurin osa organismien koostumuksesta (yli 60% kehon painosta) on vettä nestemäisessä tilassa, joka on elintärkeä elementti elämälle, koska sekä solunsisäiset rakenteet että solut itse ovat upotetut siihen..

Tämä nestemäinen väliaine tarjoaa soluille tärkeimmät välttämättömät olosuhteet ja siinä tapahtuvat kaikki eloonjäämisen kannalta merkitykselliset biokemialliset reaktiot.

elävän olennon kemiallinen koostumus

- Monimutkaiset biomolekyylit

Useat pääelementit, jotka menevät elävän aineen koostumukseen, yhdistyvät eri suhteissa muodostaen erilaisia ​​pieniä orgaanisia molekyylejä, jotka puolestaan ​​toimivat rakenneosina monimutkaisempien biomolekyylien muodostamisessa.

Näiden rakenneosien ja organismien tärkeimpien monimutkaisten biomolekyylien välinen suhde on seuraava:

- deoksiribonukleotidit ja deoksiribonukleiinihappo (DNA)

- Ribonukleotidit ja ribonukleiinihappo (RNA)

- Aminohapot ja proteiinit

- Monosakkaridit ja polysakkaridit

- Rasvahapot ja lipidit

Deoksiribonukleotidit ja deoksiribonukleiinihappo

Deoksiribonukleiinihappo tai DNA sisältää perinnölliset tiedot kaikista elävistä olennoista, prokaryooteista ja eukaryooteista. Tämä tärkeä biomolekyyli määrittää myös solun pääominaisuudet, sekä morfologisesta, metabolisesta, rakenteellisesta että kehityksellisestä näkökulmasta.

DNA koodaa proteiinisynteesiin tarvittavaa tietoa, samoin kuin RNA: n syntetisointiin tarvittavaa tietoa, joka on toinen tärkeä orgaaninen molekyyli, joka tarvitaan monien soluprosessien synteesiin ja hallintaan.

Se on polymeeri, joka koostuu kahdesta alayksiköiden juosteista, joita kutsutaan nukleotideiksi ja joiden rakenteet muodostavat deoksiribosimolekyylin (monosakkaridi, jossa on 5 hiiliatomia), yhden tai useamman fosfaattiryhmän ja typpipitoisen emäksen, jolla on yksi tai kaksi rengasta (puriini tai pyrimidiini, vastaavasti).

DNA: n puhtaat emäkset ovat adeniini (A) ja guaniini (G), kun taas pyrimidiiniemäkset ovat tymiini (T) ja sytosiini (C).

Lineaarisesti saman DNA-juosteen nukleotidit liitetään toisiinsa fosfodiesterisidoksilla, jotka koostuvat fosfaattiryhmistä ja sokereista, joihin ne ovat kovalenttisesti kytketty.

Yhdessä juosteessa olevat emäkset ovat komplementaarisia niiden kanssa, jotka ovat vastakkaiset toisessa juosteessa vedysidosten avulla, aina samalla tavalla: adeniini tymiinin kanssa (AT) ja guaniini sytosiinin kanssa (GC)).

Eri typpipitoiset emäkset DNA: ssa ja RNA: ssa.

Lähdekäyttäjä: Sponktranslation: Käyttäjä: Jcfidy

Ribonukleotidit ja ribonukleiinihappo

Kuten DNA, ribonukleiinihappo on biomolekyyli ja on vastuussa proteiineja muodostavien aminohappojen sitoutumisprosessista, samoin kuin muistakin monimutkaisemmista geenien ilmentymisen säätely- ja hallintaprosesseista.

Se on myös biopolymeeri, mutta sitä muodostavia nukleotideja kutsutaan ribonukleotideiksi, koska niitä rakentava monosakkaridi ei ole deoksiriboosi, kuten DNA: ssa, vaan riboosi. Heillä on myös yksi tai useampia fosfaattiryhmiä ja niiden typpipitoiset emäkset eroavat DNA: n perustasta siinä, että guaniinia ei ole läsnä, mutta urasiili (U).

Aminohapot ja proteiinit

Proteiinit ovat biomolekyylejä, jotka voivat saavuttaa erilaisia ​​monimutkaisuusasteita ja ovat rakenteeltaan ja toiminnaltaan merkittävästi monipuolisia. Ne eivät vain anna soluille rakenteen ja muodon, mutta niillä voi olla myös aktiviteetteja, jotka mahdollistavat välttämättömien biokemiallisten reaktioiden (entsyymien) nopean kehittymisen.

Riippumatta kyseessä olevasta proteiinityypistä, ne kaikki koostuvat emäksisistä "rakennuspalikoista", joita kutsutaan aminohapoiksi, jotka ovat molekyylejä, joilla on "epäsymmetrinen" hiiliatomi kiinnittynyt aminoryhmään (-NH2), karboksyyliryhmään. (-COOH), vetyatomi (-H) ja ryhmä R, joka erottaa ne.

Graafinen esitys ribosomaalisen proteiinin rakenteesta (Lähde: Jawahar Swaminathan ja MSD: n henkilökunta Euroopan bioinformatiikan instituutissa Wikimedia Commonsin kautta)

Luonnossa yleisimmät aminohapot ovat 20 ja ne luokitellaan R-ryhmän identiteetin perusteella; nämä ovat:

- asparagiini, glutamiini, tyrosiini, seriini, treoniini (polaariset)

- asparagiinihappo, glutamiinihappo, arginiini, lysiini, histidiini (ne, joilla on varaus) ja

- glysiini, alaniini, valiini, leusiini, isoleusiini, tryptofaani, proliini, kysteiini, metioniini ja fenyylialaniini (apolaariset).

Kun DNA on transloitu RNA-molekyyliksi, kukin nukleotiditrioletti edustaa koodia, joka kertoo proteiineja (ribosomeja) syntetisoivalle rakenteelle, minkä tyyppiset aminohapot sisällytetään kasvavaan peptidiketjuun.

Proteiineja muodostavat polypeptidit tuotetaan sitten niiden aminohappojen välisen liitoksen ansiosta, joka muodostuu peptidisidoksen muodostumisesta aminohapon karboksyyliryhmän hiilen ja viereisen aminohapon aminoryhmän typen välille.

Monosakkaridit ja polysakkaridit

Hiilihydraatit ovat yksi elävien olentojen runsaimmista biomolekyyleistä. Ne täyttävät perustoiminnot, kuten rakenteelliset, ravitsemukselliset, merkkivalot jne. Ne koostuvat hiilen, vedyn ja hapen kemiallisista komplekseista eri suhteissa.

Kasvit ovat yksi elävien olentojen tärkeimmistä luonnollisista hiilihydraattien tuottajista, ja suurin osa eläimistä riippuu heistä selviämiseksi, koska ne ottavat niistä energiaa, vettä ja hiiltä.

Selluloosa, rakenteellinen biopolymeeri (Lähde: Vicente Neto Wikimedia Commonsin kautta)

Vihannesten rakennehiilihydraatit (selluloosa, ligniini jne.), Samoin kuin kasvien (tärkkelys) ja monien eläinten (glykogeeni) hiilihydraatit ovat enemmän tai vähemmän monimutkaisia ​​polysakkarideja, jotka koostuvat yksinkertaisten tai sokeriyksiköiden polymeereistä. monosakkaridit (pääasiassa glukoosi).

Rasvahapot ja lipidit

Lipidit ovat veteen liukenemattomia yhdisteitä, jotka muodostavat biologisten kalvojen perusaineen, perusosana kaikkien elävien solujen toiminnallisesta ja rakenteellisesta näkökulmasta.

Ne ovat amfipaattisia molekyylejä, ts. Molekyylejä, joilla on hydrofiilinen ja hydrofobinen pää. Ne koostuvat rasvahappoketjuista, jotka on kiinnitetty hiilirunkoon, yleensä glyseroliin, jonka kolmas ”vapaa” hiiliatomi on kiinnittynyt tiettyyn substituenttiin, joka antaa jokaiselle molekyylille identiteettinsä.

Jotkut yleisimmistä lipideistä (Lähde: Alkuperäinen lähettäjä oli Lmaps englannin Wikipediassa. Via Wikimedia Commons)

Rasvahapot ovat hiilivetyjä, ts. Ne koostuvat yksinomaan toisiinsa sitoutuneista hiili- ja vetyatomeista.

Useiden lipidien assosiaatio kaksikerroksisessa muodossa tekee mahdolliseksi kalvon muodostumisen, ja tämän rakenteen hydrofobisuusominaisuudet samoin kuin integroitumattomien ja perifeeristen proteiinien läsnäolo tekevät tästä puoliläpäisevän rakenteen.

- Vesi

Valokuva José Manuel Suárez, Wikimedia Commonsin kautta

Vesi (H2O) on yksi tärkeimmistä kemiallisista elementeistä eläville olennoille ja niitä muodostaville soluille. Suuri osa eläinten ja kasvien painosta muodostuu tästä väritöntä nestettä.

Kasvien suorittaman fotosynteesin kautta vesi on pääasiallinen hapen lähde, jota eläimet hengittävät, ja myös vetyatomeja, jotka ovat osa orgaanisia yhdisteitä.

Sitä pidetään yleisenä liuottimena, ja sen ominaisuudet tekevät siitä erityisen tärkeän käytännöllisesti katsoen kaikkien eläville organismeille ominaisten biokemiallisten reaktioiden kehittämiselle.

Jos vettä tarkastellaan solun näkökulmasta, vesi jaetaan "osastoihin":

• Solunsisäinen tila, jossa sytosoli muodostuu veden ja muiden sekoitettujen aineiden kanssa, neste, johon eukaryoottisolujen organelit suspendoituvat.
• Solunulkoinen tila, joka koostuu solujen ympäröivästä ympäristöstä, joko kudoksessa tai luonnollisessa ympäristössä (yksisoluiset organismit).

- Ioneja

Suuri osa solujen kemiallisista alkuaineista löytyy edellä mainituista biomolekyyleistä ja monet muut jätetään pois tästä tekstistä. Muut tärkeät kemialliset alkuaineet ovat kuitenkin ionien muodossa.

Solumembraanit ovat yleensä läpäisemättömiä ioneille, jotka ovat liuenneet solujen sisäiseen tai ulkoiseen ympäristöön, joten ne voivat päästä sisään tai poistua niistä kuljettajien tai erityiskanavien kautta.

Solunulkoisen väliaineen tai sytosolin ionipitoisuus vaikuttaa solujen osmoottisiin ja sähköisiin ominaisuuksiin, samoin kuin erilaisiin solujen signalointiprosesseihin, jotka niistä riippuvat.

Eläin- ja kasvakudosten tärkeimpiä ioneja ovat kalsium, kalium ja natrium, kloori ja magnesium.

Viitteet

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et ai. Solun molekyylibiologia. 4. painos. New York: Garland Science; 2002. Solun kemialliset komponentit. Saatavana osoitteesta: ncbi.nlm.nih.gov
2. Gladyshev, GP, Kitaeva, DK, ja Ovcharenko, EN (1996). Miksi elävien esineiden kemiallinen koostumus mukautuu ympäristöön? Journal of Biological Systems, 4 (04), 555 - 564.
3. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, ja Rodwell, VW (2014). Harperin havainnollistettu biokemia. McGraw-Hill.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Biokemian Lehninger-periaatteet. Macmillan.
5. Prescher, JA, ja Bertozzi, CR (2005). Kemia elävissä järjestelmissä. Luontokemiabiologia, 1 (1), 13 - 21.
6. Solomon, EP, Berg, LR, ja Martin, DW (2011). Biologia (9. edn). Brooks / Cole, Cengage-oppiminen: Yhdysvallat.