สารอินทรีย์ของระบบสิ่งมีชีวิต องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์พืชและสัตว์ สารกลุ่มใดมีฤทธิ์เด่นในเซลล์

24.12.2023

สารประกอบอินทรีย์ประกอบขึ้นโดยเฉลี่ย 20-30% ของมวลเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งรวมถึงโพลีเมอร์ชีวภาพ เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก และคาร์โบไฮเดรต ตลอดจนไขมันและโมเลกุลขนาดเล็กจำนวนหนึ่ง เช่น ฮอร์โมน เม็ดสี ATP และอื่นๆ อีกมากมาย

เซลล์ประเภทต่างๆ มีปริมาณสารประกอบอินทรีย์ต่างกัน คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน (โพลีแซ็กคาไรด์) มีอยู่ในเซลล์พืช ในขณะที่เซลล์สัตว์มีโปรตีนและไขมันมากกว่า อย่างไรก็ตามแต่ละกลุ่ม สารอินทรีย์ทำหน้าที่คล้ายกันในเซลล์ทุกประเภท

กรดอะมิโน เบสไนโตรเจน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต ฯลฯ เข้าสู่เซลล์พร้อมกับอาหารหรือเกิดขึ้นภายในเซลล์จากสารตั้งต้น พวกมันทำหน้าที่เป็นผลิตภัณฑ์เริ่มต้นสำหรับการสังเคราะห์โพลีเมอร์จำนวนหนึ่งที่จำเป็นสำหรับเซลล์

ตามกฎแล้วโปรตีนนั้นเป็นเอนไซม์ที่ทรงพลังและมีความเฉพาะเจาะจงสูงและควบคุมการเผาผลาญของเซลล์

กรดนิวคลีอิกทำหน้าที่เป็นคลังข้อมูลทางพันธุกรรม นอกจากนี้กรดนิวคลีอิกยังควบคุมการสร้างโปรตีนของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในปริมาณที่เหมาะสมและในเวลาที่เหมาะสม

ไขมัน

ไขมันเป็นชื่อที่ตั้งให้กับไขมันและสารคล้ายไขมัน (ลิปิด) สารที่รวมอยู่ในที่นี้มีลักษณะเฉพาะคือความสามารถในการละลายในตัวทำละลายอินทรีย์และความละลายไม่ได้ (เชิงสัมพันธ์) ในน้ำ

มีไขมันพืชซึ่งมีความคงตัวของของเหลวที่อุณหภูมิห้องและไขมันสัตว์ซึ่งมีความคงตัวที่เป็นของแข็ง

ไขมันเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มพลาสมาทั้งหมด พวกเขามีบทบาทที่กระตือรือร้นในเซลล์และมีส่วนร่วมในกระบวนการเมแทบอลิซึมและการสืบพันธุ์ของเซลล์

คาร์โบไฮเดรต

คาร์โบไฮเดรตประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน คาร์โบไฮเดรตต่อไปนี้มีความโดดเด่น

โมโนแซ็กคาไรด์หรือคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวซึ่งขึ้นอยู่กับเนื้อหาของอะตอมคาร์บอนเรียกว่า trioses, pentoses, hexoses เป็นต้น Pentoses - ribose และ deoxyribose - เป็นส่วนหนึ่งของ DNA และ RNA เฮกโซส - กลูโคส - ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานหลักในเซลล์ สูตรเชิงประจักษ์สามารถแสดงเป็น Cn (H2O) n
โพลีแซ็กคาไรด์- โพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นเฮกโซสโมโนแซ็กคาไรด์ ไดแซ็กคาไรด์ที่รู้จักกันดีที่สุด (โมโนเมอร์สองตัว) คือซูโครสและแลคโตส โพลีแซ็กคาไรด์ที่สำคัญที่สุดคือแป้งและไกลโคเจนซึ่งทำหน้าที่เป็นสารสำรองสำหรับเซลล์พืชและสัตว์ เช่นเดียวกับเซลลูโลสซึ่งเป็นองค์ประกอบโครงสร้างที่สำคัญที่สุดของเซลล์พืช

พืชมีคาร์โบไฮเดรตหลากหลายมากกว่าสัตว์ เนื่องจากพวกมันสามารถสังเคราะห์ได้ในแสงในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง หน้าที่ที่สำคัญที่สุดของคาร์โบไฮเดรตในเซลล์: พลังงาน โครงสร้าง และการเก็บรักษา

บทบาทที่มีพลังคือคาร์โบไฮเดรตทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานในเซลล์พืชและสัตว์ โครงสร้าง - ผนังเซลล์ของพืชประกอบด้วยเซลลูโลสโพลีแซ็กคาไรด์เกือบทั้งหมด การเก็บรักษา - แป้งทำหน้าที่เป็นผลิตภัณฑ์สำรองสำหรับพืช มันสะสมในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในช่วงฤดูปลูกและในพืชจำนวนหนึ่งจะสะสมอยู่ในหัว, หัว ฯลฯ ในเซลล์ของสัตว์บทบาทนี้เล่นโดยไกลโคเจนซึ่งสะสมอยู่ในตับเป็นส่วนใหญ่

กระรอก

ให้เราดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติของโปรตีน สิ่งสำคัญที่สุดคือการทำให้เสียสภาพและการเปลี่ยนสภาพใหม่

การสูญเสียสภาพธรรมชาติคือการสูญเสียโครงสร้างโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีน การสูญเสียสภาพอาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ การขาดน้ำ การได้รับรังสีเอกซ์ และอิทธิพลอื่นๆ ในตอนแรก โครงสร้างที่อ่อนแอที่สุดจะถูกทำลาย - ควอเทอร์นารี จากนั้นเป็นตติยภูมิ รอง และภายใต้สภาวะที่รุนแรงที่สุด โครงสร้างหลัก

หากการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมไม่นำไปสู่การทำลายโครงสร้างหลักของโมเลกุลจากนั้นจึงทำการบูรณะ สภาวะปกติสภาพแวดล้อมและโครงสร้างของโปรตีนถูกสร้างขึ้นใหม่ทั้งหมด กระบวนการนี้เรียกว่าการเปลี่ยนสภาพ คุณสมบัติของโปรตีนในการฟื้นฟูโครงสร้างที่สูญหายไปอย่างสมบูรณ์นี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการแพทย์และอาหารเพื่อการเตรียมการเตรียมการทางการแพทย์บางอย่าง เช่น ยาปฏิชีวนะ เพื่อให้ได้อาหารเข้มข้นที่เก็บรักษา เวลานานในรูปของสารอาหารแห้ง ในสิ่งมีชีวิตบางชนิด การสูญเสียโปรตีนแบบย้อนกลับบางส่วนตามปกตินั้นสัมพันธ์กับหน้าที่ของพวกมัน (มอเตอร์ การส่งสัญญาณ ตัวเร่งปฏิกิริยา ฯลฯ ) กระบวนการทำลายโครงสร้างหลักของโปรตีนนั้นไม่สามารถย้อนกลับได้เสมอและเรียกว่าการทำลายล้าง

เคมีภัณฑ์และ คุณสมบัติทางกายภาพโปรตีนมีความหลากหลายมาก: ชอบน้ำ, ไม่ชอบน้ำ; บางคนเปลี่ยนโครงสร้างได้ง่ายภายใต้อิทธิพลของปัจจัยส่วนบางคนก็มีเสถียรภาพมาก โปรตีนแบ่งออกเป็นโปรตีนธรรมดา ๆ ที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนตกค้างเท่านั้นและโปรตีนเชิงซ้อนซึ่งนอกเหนือจากกรดอะมิโนที่เป็นกรดแล้วยังรวมถึงสารอื่น ๆ ที่มีลักษณะที่ไม่ใช่โปรตีนด้วย (สารตกค้างของกรดฟอสฟอริกและกรดนิวคลีอิกคาร์โบไฮเดรต , ลิพิด ฯลฯ)

โปรตีนทำหน้าที่ต่างๆ มากมายในร่างกาย: โครงสร้าง (เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างต่างๆ); ป้องกัน (โปรตีนพิเศษ - แอนติบอดี - สามารถผูกและต่อต้านจุลินทรีย์และโปรตีนจากต่างประเทศ) ฯลฯ นอกจากนี้โปรตีนยังมีส่วนร่วมในการแข็งตัวของเลือดป้องกันการตกเลือดอย่างรุนแรงดำเนินการด้านกฎระเบียบการส่งสัญญาณมอเตอร์พลังงานฟังก์ชั่นการขนส่ง (การถ่ายโอนสารบางชนิด ในร่างกาย) .

ฟังก์ชั่นการเร่งปฏิกิริยาของโปรตีนมีความสำคัญอย่างยิ่ง มาดูรายละเอียดฟังก์ชันนี้กันดีกว่า คำว่า "ตัวเร่งปฏิกิริยา" หมายถึง "การปลดปล่อย", "การปลดปล่อย" สารที่จัดอยู่ในประเภทตัวเร่งปฏิกิริยาจะเร่งการเปลี่ยนแปลงทางเคมี และองค์ประกอบของตัวเร่งปฏิกิริยาเองหลังปฏิกิริยาจะยังคงเหมือนเดิมเหมือนก่อนเกิดปฏิกิริยา

เอนไซม์

เอนไซม์ทั้งหมดที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยานั้นเป็นสารที่มีลักษณะเป็นโปรตีน โดยจะเร่งปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์นับหมื่นครั้ง กิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ไม่ได้ถูกกำหนดโดยโมเลกุลทั้งหมด แต่เพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้น - ศูนย์กลางที่แอคทีฟซึ่งมีการกระทำที่เฉพาะเจาะจงมาก โมเลกุลของเอนไซม์หนึ่งโมเลกุลสามารถมีจุดศูนย์กลางที่ทำงานอยู่ได้หลายจุด

โมเลกุลของเอนไซม์บางชนิดอาจประกอบด้วยโปรตีนเท่านั้น (เช่น เปปซิน) - องค์ประกอบเดียวหรือเชิงเดี่ยว บางชนิดประกอบด้วยสององค์ประกอบ: โปรตีน (อะโปเอ็นไซม์) และโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็ก - โคเอ็นไซม์ เป็นที่ยอมรับกันว่าวิตามินทำหน้าที่เป็นโคเอ็นไซม์ในเซลล์ หากเราพิจารณาว่าไม่สามารถทำปฏิกิริยาใด ๆ ในเซลล์ได้หากปราศจากการมีส่วนร่วมของเอนไซม์ จะเห็นได้ชัดว่าวิตามินมีความสำคัญสูงสุดต่อการทำงานปกติของเซลล์และสิ่งมีชีวิตทั้งหมด การขาดวิตามินจะช่วยลดการทำงานของเอนไซม์ที่มีอยู่

กิจกรรมของเอนไซม์ขึ้นอยู่กับการกระทำของปัจจัยหลายประการโดยตรง: อุณหภูมิความเป็นกรด (pH ของสิ่งแวดล้อม) รวมถึงความเข้มข้นของโมเลกุลของสารตั้งต้น (สารที่พวกมันออกฤทธิ์) เอนไซม์เองและโคเอ็นไซม์ ( วิตามินและสารอื่นๆ ที่ประกอบเป็นโคเอ็นไซม์)

กระบวนการของเอนไซม์โดยเฉพาะสามารถถูกกระตุ้นหรือยับยั้งโดยการกระทำทางชีวภาพต่างๆ สารออกฤทธิ์เช่น ฮอร์โมน ยา สารกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืช สารพิษ เป็นต้น

วิตามิน

วิตามิน ซึ่งเป็นสารอินทรีย์โมเลกุลต่ำที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญและการแปลงพลังงานโดยส่วนใหญ่เป็นส่วนประกอบของเอนไซม์

ความต้องการวิตามินในแต่ละวันของบุคคลคือมิลลิกรัมและแม้แต่ไมโครกรัม รู้จักวิตามินมากกว่า 20 ชนิด

แหล่งที่มาของวิตามินสำหรับมนุษย์คืออาหาร ซึ่งส่วนใหญ่มาจากพืช และในบางกรณีก็มาจากสัตว์ (วิตามินดี, เอ) วิตามินบางชนิดถูกสังเคราะห์ขึ้นในร่างกายมนุษย์

การขาดวิตามินทำให้เกิดโรค - hypovitaminosis, การขาดวิตามินโดยสมบูรณ์ - avitaminosis และส่วนเกิน - hypervitaminosis

ฮอร์โมน

ฮอร์โมนเป็นสารที่ผลิตโดยต่อมไร้ท่อและเซลล์ประสาทบางชนิด ฮอร์โมนสามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาทางชีวเคมี ควบคุมกระบวนการเผาผลาญ (การเผาผลาญและพลังงาน)

ลักษณะเฉพาะของฮอร์โมนคือ:

กิจกรรมทางชีวภาพสูง
ความจำเพาะสูง (สัญญาณฮอร์โมนใน "เซลล์เป้าหมาย");
การกระทำระยะไกล (การถ่ายโอนฮอร์โมนทางเลือดไปยังเซลล์เป้าหมาย);
ระยะเวลาการดำรงอยู่ในร่างกายค่อนข้างสั้น (หลายนาทีหรือชั่วโมง)

สารคล้ายฮอร์โมน (ฮอร์โมนนิวโรฮอร์โมน) ถูกสังเคราะห์โดยปลายประสาท เซลล์ประสาทยังสังเคราะห์สารสื่อประสาทซึ่งเป็นสารที่ช่วยส่งแรงกระตุ้นไปยังเซลล์ มีฮอร์โมนที่มีลักษณะเป็นไขมัน - สเตียรอยด์ (ฮอร์โมนเพศ) ไฮโปทาลามัสประสานการทำงานของระบบต่อมไร้ท่อ

การเจริญเติบโตของพืชแต่ละชนิดได้รับการควบคุมและประสานงานโดยไฟโตฮอร์โมน ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเร่งการเจริญเติบโตและการแบ่งเซลล์ (กระตุ้นการแบ่งแคมเบียม ฯลฯ)

อัลคาลอยด์

สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอีกกลุ่มหนึ่งถูกระบุในพืชและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ - อัลคาลอยด์ สารประกอบอินทรีย์เหล่านี้เป็นพิษต่อมนุษย์และสัตว์ บางส่วนมีฤทธิ์เป็นสารเสพติดเนื่องจากมีสารนิโคติน มอร์ฟีน ฯลฯ

อัลคาลอยด์พบได้ในประมาณ 2,500 ชนิด พืชหลอดเลือดส่วนใหญ่มาจากตระกูลราตรี ลิลลี่ ดอกป๊อปปี้ ป่าน และอื่น ๆ ตามที่นักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งกล่าวว่าอัลคาลอยด์ในพืชทำหน้าที่ป้องกัน - การปรับตัวเพื่อปกป้องพวกมันจากการถูกสัตว์กิน โคลชิซินอัลคาลอยด์ใช้ในการแพทย์ตลอดจนการกลายพันธุ์ในการทดลอง

กรดนิวคลีอิก

เช่นเดียวกับโปรตีน กรดนิวคลีอิกก็เป็นเฮเทอโรโพลีเมอร์ โมโนเมอร์นิวคลีโอไทด์ซึ่งประกอบเป็นโมเลกุลกรดนิวคลีอิกแตกต่างจากกรดอะมิโนอย่างมาก กรดนิวคลีอิกมี 2 ประเภท: DNA (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) และ RNA (กรดไรโบนิวคลีอิก)

ATP คือกรดอะดีโนซีน ไตรฟอสฟอริก ซึ่งเป็นนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบด้วยอะดีนีนฐานไนโตรเจน คาร์โบไฮเดรตไรโบส และกรดฟอสฟอริก 3 โมเลกุล

โครงสร้างไม่เสถียรภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์จะกลายเป็น ADP - กรดอะดีโนซีนไดฟอสฟอริก (กรดฟอสฟอริกหนึ่งโมเลกุลถูกแยกออก) โดยปล่อยพลังงาน 40 กิโลจูล ATP เป็นแหล่งพลังงานเดียวสำหรับปฏิกิริยาของเซลล์ทั้งหมด การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นตามรูปแบบต่อไปนี้:

ให้เราดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสำคัญของกรดนิวคลีอิกซึ่งทำหน้าที่สำคัญมากในเซลล์ ลักษณะเฉพาะ โครงสร้างทางเคมีกรดนิวคลีอิกให้ความสามารถในการจัดเก็บ ถ่ายโอน และถ่ายทอดข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนที่สังเคราะห์ขึ้นในเนื้อเยื่อแต่ละส่วนในขั้นตอนหนึ่งของการพัฒนาแต่ละบุคคลไปยังเซลล์ลูก

เนื่องจากคุณสมบัติส่วนใหญ่ในร่างกายถูกกำหนดโดยโปรตีน จึงเป็นที่ชัดเจนว่าความคงตัวของกรดนิวคลีอิกจึงเป็นเงื่อนไขที่สำคัญที่สุดสำหรับชีวิตของเซลล์และสิ่งมีชีวิตทั้งหมด การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในโครงสร้างของกรดนิวคลีอิกจะนำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของเซลล์หรือกิจกรรมของกระบวนการทางสรีรวิทยาในเซลล์ซึ่งส่งผลต่อความมีชีวิต การศึกษาโครงสร้างของกรดนิวคลีอิกซึ่งก่อตั้งขึ้นครั้งแรกโดยนักชีววิทยาชาวอเมริกันวัตสันและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษคริกมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจการถ่ายทอดลักษณะในสิ่งมีชีวิตและรูปแบบการทำงานของทั้งเซลล์แต่ละเซลล์และระบบเซลล์ - เนื้อเยื่อและ อวัยวะ

การวิจัยโดยนักชีวเคมีได้พิสูจน์แล้วว่าการสังเคราะห์โปรตีนในสิ่งมีชีวิตนั้นดำเนินการภายใต้การควบคุมของกรดนิวคลีอิก

ดังนั้นกรดนิวคลีอิกช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเก็บรักษาข้อมูลทางพันธุกรรมอย่างมีเสถียรภาพและควบคุมการก่อตัวของโปรตีนของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องและโปรตีนของเอนไซม์จะกำหนดคุณสมบัติหลักของการเผาผลาญของเซลล์ ทั้งหมดนี้มีความสำคัญมากในการรักษาเสถียรภาพทางเคมีของสิ่งมีชีวิตและมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลก

พวกมันคิดเป็น 20-30% ของมวลเซลล์ ซึ่งรวมถึงโพลีเมอร์ชีวภาพ - โปรตีน, กรดนิวคลีอิก, คาร์โบไฮเดรต, ไขมัน, ATP เป็นต้น

เซลล์ประเภทต่างๆ มีปริมาณสารประกอบอินทรีย์ต่างกัน คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนมีอิทธิพลเหนือกว่าในเซลล์พืช ในขณะที่โปรตีนและไขมันมีอิทธิพลเหนือกว่าในเซลล์สัตว์ อย่างไรก็ตาม สารอินทรีย์แต่ละกลุ่มในเซลล์ประเภทใดก็ตามจะทำหน้าที่ต่างๆ เช่น ให้พลังงาน เป็นวัสดุก่อสร้าง นำส่งข้อมูล เป็นต้น

กระรอกในบรรดาสารอินทรีย์ เซลล์และโปรตีนครองอันดับหนึ่งในด้านปริมาณและความสำคัญ ในสัตว์พวกมันคิดเป็น 50% ของมวลแห้งของเซลล์

ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยโมเลกุลโปรตีนหลายประเภทที่แตกต่างกันและจากโปรตีนในสิ่งมีชีวิตอื่น

พันธะเปปไทด์:

ลำดับของกรดอะมิโนในโมเลกุลเรียกว่าโครงสร้าง

ระดับประถมศึกษา – เชิงเส้น

รอง – เกลียว

ตติยภูมิ - กลม

Quaternary - สมาคมของทรงกลม (ฮีโมโกลบิน)

การสูญเสียโครงสร้างโครงสร้างโดยโมเลกุลเรียกว่าการสูญเสียสภาพธรรมชาติ เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ค่า pH และการแผ่รังสี เมื่อสัมผัสเพียงเล็กน้อย โมเลกุลก็สามารถคืนคุณสมบัติของมันได้ มันถูกใช้ในทางการแพทย์ (ยาปฏิชีวนะ)

หน้าที่ของโปรตีนในเซลล์มีความหลากหลาย ที่สำคัญที่สุดคือการก่อสร้าง โปรตีนเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมดในออร์แกเนลล์ ฟังก์ชั่นการเร่งปฏิกิริยามีความสำคัญอย่างยิ่ง - เอนไซม์ทั้งหมดเป็นโปรตีน ฟังก์ชั่นมอเตอร์ให้โปรตีนที่หดตัว การขนส่ง - ประกอบด้วยการยึดองค์ประกอบทางเคมีและถ่ายโอนไปยังเนื้อเยื่อ ฟังก์ชั่นการป้องกันนั้นมาจากโปรตีนพิเศษ - แอนติบอดีที่เกิดขึ้นในเม็ดเลือดขาว โปรตีนทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงาน - เมื่อสลายโปรตีน 1 กรัมอย่างสมบูรณ์ จะปล่อยพลังงาน 11.6 กิโลจูลออกมา

คาร์โบไฮเดรตเหล่านี้เป็นสารประกอบของคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน เป็นตัวแทนของน้ำตาล เซลล์มีมากถึง 5% ที่ร่ำรวยที่สุดคือเซลล์พืช - มากถึง 90% ของมวล (มันฝรั่ง, ข้าว) แบ่งออกเป็นแบบเรียบง่ายและซับซ้อน แบบง่าย - โมโนแซ็กคาไรด์ (กลูโคส) C 6 H 12 O 6, น้ำตาลองุ่น, ฟรุกโตส ไดแซ็กคาไรด์ – (ซูโครส) C ]2 H 22 O 11 หัวบีทและน้ำตาลอ้อย โพลีซูการ์ (เซลลูโลส, แป้ง) (C 6 H 10 O 5)n.

คาร์โบไฮเดรตทำหน้าที่ด้านการก่อสร้างและพลังงานเป็นหลัก เมื่อคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมถูกออกซิไดซ์ จะมีการปล่อย 17.6 kJ แป้งและไกลโคเจนทำหน้าที่เป็นพลังงานสำรองของเซลล์

ไขมันเหล่านี้เป็นไขมันและสารคล้ายไขมันในเซลล์ เป็นเอสเทอร์ของกลีเซอรอลและกรดอิ่มตัวและไม่อิ่มตัวที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง อาจเป็นของแข็งหรือของเหลวก็ได้ เช่น น้ำมัน ในพืชมีอยู่ในเมล็ดตั้งแต่ 5-15% ของของแห้ง

หน้าที่หลักคือพลังงาน - เมื่อไขมันสลาย 1 กรัม จะปล่อยพลังงานออกมา 38.9 กิโลจูล ไขมันเป็นสารอาหารสำรอง ไขมันทำหน้าที่ก่อสร้างและเป็นฉนวนความร้อนที่ดี

กรดนิวคลีอิกเหล่านี้เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อน ประกอบด้วย C, H 2, O 2, N 2, P. ที่มีอยู่ในนิวเคลียสและไซโตพลาสซึม

ก) DNA เป็นโพลีนิวคลีโอไทด์ทางชีวภาพที่ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สองสาย นิวคลีโอไทด์ - ประกอบด้วยฐานไนโตรเจน 4 ฐาน: พิวรีน 2 ตัว - อะดีนีนและวาลีน, ไซโตซีนและกัวนีน 2 ไพริเมดีน รวมถึงน้ำตาล - ดีออกซีไรโบสและกรดฟอสฟอริกที่ตกค้าง

ในแต่ละสายนิวคลีโอไทด์เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ สายโซ่ของนิวคลีโอไทด์ก่อตัวเป็นเกลียว เกลียวดีเอ็นเอที่เต็มไปด้วยโปรตีนก่อให้เกิดโครงสร้างที่เรียกว่าโครโมโซม

b) RNA เป็นโพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นนิวคลีโอไทด์คล้ายกับ DNA ฐานไนโตรเจน - A, G, C แทนที่จะเป็นไทมีนก็มี Urace คาร์โบไฮเดรตใน RNA คือไรโบสและมีกรดฟอสฟอริกตกค้าง

RNA แบบเกลียวคู่เป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรม สายโซ่เดี่ยว - นำข้อมูลเกี่ยวกับลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีน มี RNA แบบสายเดี่ยวหลายตัว:

ไรโบโซมอล - 3-5,000 นิวคลีโอไทด์;

ข้อมูล – 300-30,000 นิวคลีโอไทด์;

การขนส่ง - 76-85 นิวคลีโอไทด์

การสังเคราะห์โปรตีนดำเนินการกับไรโบโซมโดยมีส่วนร่วมของ RNA ทุกประเภท

คำถามเพื่อความปลอดภัย

1. เซลล์เป็นสิ่งมีชีวิตหรือเป็นส่วนหนึ่งของมัน?

2. องค์ประกอบเบื้องต้นของเซลล์

3. น้ำและแร่ธาตุ

4.สารอินทรีย์ของเซลล์

สารอินทรีย์ในเซลล์พวกมันคิดเป็น 20-30% ของมวลเซลล์ ซึ่งรวมถึงโพลีเมอร์ชีวภาพ - โปรตีน, กรดนิวคลีอิก, คาร์โบไฮเดรต, ไขมัน, ATP เป็นต้น เซลล์ประเภทต่างๆ มีปริมาณสารประกอบอินทรีย์ต่างกัน คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนมีอิทธิพลเหนือกว่าในเซลล์พืช ในขณะที่โปรตีนและไขมันมีอิทธิพลเหนือกว่าในเซลล์สัตว์ อย่างไรก็ตาม สารอินทรีย์แต่ละกลุ่มในเซลล์ประเภทใดก็ตามจะทำหน้าที่ต่างๆ เช่น ให้พลังงาน เป็นวัสดุก่อสร้าง นำส่งข้อมูล เป็นต้น กระรอกในบรรดาสารอินทรีย์ เซลล์และโปรตีนครองอันดับหนึ่งในด้านปริมาณและความสำคัญ ในสัตว์พวกมันคิดเป็น 50% ของมวลแห้งของเซลล์ ในร่างกายมนุษย์มีโมเลกุลโปรตีนหลายประเภทที่แตกต่างกันและจากโปรตีนของสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ แม้ว่าโครงสร้างจะมีความหลากหลายและซับซ้อนมาก แต่โปรตีนก็ถูกสร้างขึ้นจากกรดอะมิโน 20 ชนิด กรดอะมิโนมีคุณสมบัติแอมโฟเทอริก ดังนั้น โต้ตอบซึ่งกันและกัน:

พันธะเปปไทด์:

เมื่อรวมกันแล้วโมเลกุลจะเกิดเป็นไดเปปไทด์ ไตรเปปไทด์ หรือโพลีเปปไทด์ นี่คือสารประกอบของกรดอะมิโนตั้งแต่ 20 ตัวขึ้นไป ลำดับการเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโนในโมเลกุลนั้นมีความหลากหลายมาก สิ่งนี้ทำให้เกิดการดำรงอยู่
ตัวเลือกที่แตกต่างกันในข้อกำหนดและคุณสมบัติของโมเลกุลโปรตีน ลำดับของกรดอะมิโนในโมเลกุลเรียกว่าโครงสร้าง ระดับประถมศึกษา – เชิงเส้น รอง – เกลียว ตติยภูมิ - กลม Quaternary - สมาคมของทรงกลม (ฮีโมโกลบิน) การสูญเสียโครงสร้างโครงสร้างโดยโมเลกุลเรียกว่าการสูญเสียสภาพธรรมชาติ เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ค่า pH และการแผ่รังสี เมื่อสัมผัสเพียงเล็กน้อย โมเลกุลก็สามารถคืนคุณสมบัติของมันได้ มันถูกใช้ในทางการแพทย์ (ยาปฏิชีวนะ) หน้าที่ของโปรตีนในเซลล์มีความหลากหลาย ที่สำคัญที่สุดคือการก่อสร้าง โปรตีนเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมดในออร์แกเนลล์ ฟังก์ชั่นการเร่งปฏิกิริยามีความสำคัญอย่างยิ่ง - เอนไซม์ทั้งหมดเป็นโปรตีน ฟังก์ชั่นของมอเตอร์นั้นมาจากโปรตีนที่หดตัว การขนส่ง - ประกอบด้วยการยึดองค์ประกอบทางเคมีและถ่ายโอนไปยังเนื้อเยื่อ ฟังก์ชั่นการป้องกันนั้นมาจากโปรตีนพิเศษ - แอนติบอดีที่เกิดขึ้นในเม็ดเลือดขาว โปรตีนทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงาน - เมื่อสลายโปรตีน 1 กรัมอย่างสมบูรณ์ จะปล่อยพลังงาน 11.6 กิโลจูลออกมา คาร์โบไฮเดรตเหล่านี้เป็นสารประกอบของคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน เป็นตัวแทนของน้ำตาล เซลล์มีมากถึง 5% ที่ร่ำรวยที่สุดคือเซลล์พืช - มากถึง 90% ของมวล (มันฝรั่ง, ข้าว) แบ่งออกเป็นแบบเรียบง่ายและซับซ้อน แบบง่าย - โมโนแซ็กคาไรด์ (กลูโคส) C 6 H 12 O 6, น้ำตาลองุ่น, ฟรุกโตส ไดแซ็กคาไรด์ – (ซูโครส) C ]2 H 22 O 11 หัวบีทและน้ำตาลอ้อย โพลีซูการ์ (เซลลูโลส, แป้ง) (C 6 H 10 O 5)n. คาร์โบไฮเดรตทำหน้าที่ด้านการก่อสร้างและพลังงานเป็นหลัก เมื่อคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมถูกออกซิไดซ์ จะมีการปล่อย 17.6 kJ แป้งและไกลโคเจนทำหน้าที่เป็นพลังงานสำรองของเซลล์ ไขมันเหล่านี้เป็นไขมันและสารคล้ายไขมันในเซลล์ เป็นเอสเทอร์ของกลีเซอรอลและกรดอิ่มตัวและไม่อิ่มตัวที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง อาจเป็นของแข็งหรือของเหลวก็ได้ เช่น น้ำมัน ในพืชมีอยู่ในเมล็ดตั้งแต่ 5-15% ของของแห้ง หน้าที่หลักคือพลังงาน - เมื่อไขมันสลาย 1 กรัม จะปล่อยพลังงานออกมา 38.9 กิโลจูล ไขมันเป็นสารอาหารสำรอง ไขมันทำหน้าที่ก่อสร้างและเป็นฉนวนความร้อนที่ดี กรดนิวคลีอิกเหล่านี้เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อน ประกอบด้วย C, H 2, O 2, N 2, P. ที่มีอยู่ในนิวเคลียสและไซโตพลาสซึม
ก) DNA เป็นโพลีนิวคลีโอไทด์ทางชีวภาพที่ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สองสาย นิวคลีโอไทด์ - ประกอบด้วยฐานไนโตรเจน 4 ฐาน: พิวรีน 2 ตัว - อะดีนีนและวาลีน, ไซโตซีนและกัวนีน 2 ไพริเมดีน รวมถึงน้ำตาล - ดีออกซีไรโบสและกรดฟอสฟอริกที่ตกค้าง ในแต่ละสายนิวคลีโอไทด์เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ สายโซ่นิวคลีโอไทด์ก่อตัวเป็นเกลียว เกลียวดีเอ็นเอที่เต็มไปด้วยโปรตีนก่อให้เกิดโครงสร้างที่เรียกว่าโครโมโซม b) RNA เป็นโพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นนิวคลีโอไทด์คล้ายกับ DNA ฐานไนโตรเจน - A, G, C แทนที่จะเป็นไทมีนก็มี Urace คาร์โบไฮเดรตใน RNA คือไรโบสและมีกรดฟอสฟอริกตกค้าง

RNA แบบเกลียวคู่เป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรม สายโซ่เดี่ยว - นำข้อมูลเกี่ยวกับลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีน มี RNA แบบเกลียวเดี่ยวหลายตัว: - ไรโบโซม - นิวคลีโอไทด์ 3-5,000 ตัว; - ข้อมูล – 300-30,000 นิวคลีโอไทด์; - การขนส่ง – 76-85 นิวคลีโอไทด์ การสังเคราะห์โปรตีนดำเนินการกับไรโบโซมโดยมีส่วนร่วมของ RNA ทุกประเภท

คำถามเพื่อความปลอดภัย

1. เซลล์เป็นสิ่งมีชีวิตหรือเป็นส่วนหนึ่งของมัน? 2. องค์ประกอบเบื้องต้นของเซลล์ 3. น้ำและแร่ธาตุ 4.สารอินทรีย์ของเซลล์ 5. โปรตีน. 6.คาร์โบไฮเดรต ไขมัน 7. ดีเอ็นเอ 8. อาร์เอ็นเอ

หัวข้อที่ 2.2 โครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์

คำถามเพื่อความปลอดภัย

1. ระดับของการจัดระเบียบเซลล์หมายถึงอะไร? 2. ลักษณะของโปรคาริโอตและยูคาริโอต 3. โครงสร้างของโปรคาริโอต 4. สัณฐานวิทยาของโปรคาริโอต 5. โครงสร้างของยูคาริโอต 6. โครงสร้างและหน้าที่ของนิวเคลียส 7. คาริโอไทป์และคุณสมบัติของมัน 8. โครงสร้างและหน้าที่ของนิวเคลียส หัวข้อ 2.2.1 กอลจิคอมเพล็กซ์ ไลโซโซม ไมโตคอนเดรีย

ไรโบโซม, ศูนย์กลางเซลล์; สารอินทรีย์ที่เคลื่อนไหวได้

ไซโตพลาสซึม- นี่คือสภาพแวดล้อมกึ่งของเหลวภายในของเซลล์ซึ่งกระบวนการทางชีวเคมีทั้งหมดเกิดขึ้น. ประกอบด้วยโครงสร้าง - ออร์แกเนลล์และสื่อสารระหว่างกัน ออร์แกเนลล์มีลักษณะโครงสร้างและพฤติกรรมสม่ำเสมอในช่วงเวลาต่างๆ ของชีวิตเซลล์และทำหน้าที่บางอย่าง เซลล์ทั้งหมดมีลักษณะเป็นออร์แกเนลล์ - ไมโตคอนเดรีย, ศูนย์กลางเซลล์, อุปกรณ์กอลจิ, ไรโบโซม, EPS, ไลโซโซม Organelles ของการเคลื่อนไหว - flagella และ cilia เป็นลักษณะของ สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว- สารต่างๆ - สารเจือปน - จะสะสมอยู่ในไซโตพลาสซึม สิ่งเหล่านี้เป็นโครงสร้างถาวรที่เกิดขึ้นในกระบวนการของชีวิต การรวมหนาแน่นเป็นเม็ด การรวมของเหลวเป็นแวคิวโอล ขนาดของมันถูกกำหนดโดยกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์ การจัดโครงสร้างของเซลล์ขึ้นอยู่กับหลักการของโครงสร้างเมมเบรน ซึ่งหมายความว่าเซลล์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ เมมเบรนทั้งหมดมีโครงสร้างคล้ายกัน แบบจำลองที่ได้รับการยอมรับคือโครงสร้างโมเสกเหลว: เมมเบรนถูกสร้างขึ้นโดยไขมันสองแถวซึ่งโมเลกุลโปรตีนถูกแช่อยู่ที่ระดับความลึกต่างกัน เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมด้านนอกมีอยู่ในทุกเซลล์และแยกไซโตพลาสซึมออกจากกัน สภาพแวดล้อมภายนอกก่อตัวเป็นผิวเซลล์ พื้นผิวของเซลล์มีความหลากหลายคุณสมบัติทางสรีรวิทยาต่างกัน เซลล์มีความแข็งแรงและยืดหยุ่นสูง เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมมีรูพรุนซึ่งโมเลกุลของสารจะผ่านไปได้ การที่สารเข้าสู่เซลล์เป็นกระบวนการที่ต้องใช้พลังงาน เยื่อหุ้มเซลล์มีคุณสมบัติกึ่งซึมผ่านได้ กลไกที่ให้ความสามารถในการซึมผ่านแบบกึ่งซึมผ่านคือการออสโมซิส นอกจากออสโมซิสแล้ว สารเคมีและของแข็งยังสามารถเข้าสู่เซลล์ผ่านทางส่วนที่ยื่นออกมา - พิโนเซโทซิสและฟาโกไซโตซิส เมมเบรนไซโตพลาสซึมยังให้การสื่อสารระหว่างเซลล์ในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เนื่องจากการพับและการเจริญเติบโตจำนวนมาก บล็อก 2 เซลล์เป็นระบบชีวภาพ

2.3. องค์ประกอบทางเคมีเซลล์ มาโครและองค์ประกอบขนาดเล็ก ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและหน้าที่ของสารอนินทรีย์และอินทรีย์ (โปรตีน กรดนิวคลีอิก คาร์โบไฮเดรต ไขมัน ATP) ที่ประกอบเป็นเซลล์ บทบาทของสารเคมีในเซลล์และร่างกายมนุษย์

องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์

องค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่ของตารางธาตุของ D.I. Mendeleev ที่ถูกค้นพบจนถึงปัจจุบันพบในสิ่งมีชีวิต ในด้านหนึ่ง ไม่มีองค์ประกอบเดียวที่จะไม่พบในธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต และในทางกลับกัน ความเข้มข้นในร่างกายของธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตและสิ่งมีชีวิตแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ
เหล่านี้ องค์ประกอบทางเคมีสร้างสารอนินทรีย์และสารอินทรีย์ แม้ว่าสารอนินทรีย์จะมีอิทธิพลเหนือสิ่งมีชีวิต แต่เป็นสารอินทรีย์ที่กำหนดเอกลักษณ์ขององค์ประกอบทางเคมีและปรากฏการณ์ของชีวิตโดยรวมเนื่องจากพวกมันถูกสังเคราะห์โดยสิ่งมีชีวิตเป็นหลักในกระบวนการของชีวิตและมีบทบาทสำคัญใน ปฏิกิริยา
วิทยาศาสตร์ชีวเคมีศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิตและปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิต
ควรสังเกตว่าเนื้อหาของสารเคมีในเซลล์และเนื้อเยื่อต่างๆอาจแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่นหากโปรตีนมีชัยเหนือสารประกอบอินทรีย์ในเซลล์สัตว์ดังนั้นคาร์โบไฮเดรตในเซลล์พืชก็จะมีอำนาจเหนือกว่า

องค์ประกอบทางเคมี	เปลือกโลก	น้ำทะเล	สิ่งมีชีวิต
เกี่ยวกับ	49,2	85,8	65-75
กับ	0,4	0,0035	15-18
เอ็น	1,0	10,67	8-10
เอ็น	0,04	0,37	1,5-3,0
ร	0,1	0,003	0,20-1,0
ส	0,15	0,09	0,15-0,2
ถึง	2,35	0,04	0,15-0,4
ส	3,25	0,05	0,04-2,0
Cl	0,2	0,06	0,05-0,1
มก	2,35	0,14	0,02-0,03
นา	2,4	1,14	0,02-0,03
เฟ	4,2	0,00015	0,01-0,015
สังกะสี	< 0,01	0,00015	0,0003
ลูกบาศ์ก	< 0,01	< 0,00001	0,0002
ฉัน	< 0,01	0,000015	0,0001
เอฟ	0,1	2,07	0,0001

มาโครและองค์ประกอบขนาดเล็ก

องค์ประกอบทางเคมีประมาณ 80 ชนิดพบได้ในสิ่งมีชีวิต แต่องค์ประกอบเหล่านี้มีเพียง 27 องค์ประกอบเท่านั้นที่มีหน้าที่ในเซลล์และสิ่งมีชีวิต องค์ประกอบที่เหลือมีอยู่ในปริมาณเล็กน้อยและเห็นได้ชัดว่าเข้าสู่ร่างกายด้วยอาหาร น้ำ และอากาศ เนื้อหาขององค์ประกอบทางเคมีในร่างกายแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของพวกมัน พวกมันจะถูกแบ่งออกเป็นองค์ประกอบหลักและองค์ประกอบขนาดเล็ก
ความเข้มข้นของสารอาหารหลักแต่ละชนิดในร่างกายเกิน 0.01% และเนื้อหารวมคือ 99% องค์ประกอบขนาดใหญ่ ได้แก่ ออกซิเจน คาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ โพแทสเซียม แคลเซียม โซเดียม คลอรีน แมกนีเซียม และเหล็ก องค์ประกอบสี่รายการแรก (ออกซิเจน, คาร์บอน, ไฮโดรเจนและไนโตรเจน) เรียกอีกอย่างว่าสารอินทรีย์เนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบอินทรีย์หลัก ฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์เป็นส่วนประกอบของสารอินทรีย์หลายชนิด เช่น โปรตีนและกรดนิวคลีอิก ฟอสฟอรัสจำเป็นต่อการสร้างกระดูกและฟัน
หากไม่มีองค์ประกอบหลักที่เหลืออยู่ การทำงานปกติของร่างกายก็เป็นไปไม่ได้ ดังนั้นโพแทสเซียม โซเดียม และคลอรีนจึงมีส่วนร่วมในกระบวนการกระตุ้นเซลล์ โพแทสเซียมยังจำเป็นต่อการทำงานของเอนไซม์หลายชนิดและการกักเก็บน้ำในเซลล์ แคลเซียมพบได้ในผนังเซลล์ของพืช กระดูก ฟัน และเปลือกหอย และจำเป็นสำหรับการหดตัวของเซลล์กล้ามเนื้อและการเคลื่อนไหวภายในเซลล์ แมกนีเซียมเป็นส่วนประกอบของคลอโรฟิลล์ ซึ่งเป็นเม็ดสีที่ช่วยให้เกิดการสังเคราะห์ด้วยแสง นอกจากนี้ยังมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีนด้วย เหล็กนอกเหนือจากการเป็นส่วนหนึ่งของฮีโมโกลบินซึ่งนำพาออกซิเจนในเลือดแล้วยังจำเป็นสำหรับกระบวนการหายใจและการสังเคราะห์ด้วยแสงตลอดจนการทำงานของเอนไซม์หลายชนิด
องค์ประกอบย่อยมีอยู่ในร่างกายที่ความเข้มข้นน้อยกว่า 0.01% และความเข้มข้นรวมในเซลล์ไม่ถึง 0.1% องค์ประกอบย่อย ได้แก่ สังกะสี ทองแดง แมงกานีส โคบอลต์ ไอโอดีน ฟลูออรีน ฯลฯ สังกะสีเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลของฮอร์โมนอินซูลินในตับอ่อน ทองแดงจำเป็นสำหรับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจ โคบอลต์เป็นส่วนประกอบของวิตามินบี 12 ซึ่งหากไม่มีจะทำให้เกิดโรคโลหิตจาง ไอโอดีนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ฮอร์โมนไทรอยด์ซึ่งช่วยให้เกิดการเผาผลาญตามปกติและฟลูออไรด์เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของเคลือบฟัน
เนื้อหาขององค์ประกอบทางเคมีในเซลล์และสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ นั้นไม่เหมือนกัน โดยส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยเงื่อนไข สิ่งแวดล้อม- ดังนั้นเซลล์สาหร่ายทะเลจึงมีไอโอดีนค่อนข้างมาก สัตว์มีกระดูกสันหลังมีธาตุเหล็ก ส่วนหอยและสัตว์ที่มีเปลือกแข็งมีทองแดง
ทั้งการขาดและส่วนเกินหรือการรบกวนของการเผาผลาญขององค์ประกอบมาโครและองค์ประกอบขนาดเล็กทำให้เกิดการพัฒนาของโรคต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การขาดแคลเซียมและฟอสฟอรัสทำให้เกิดโรคกระดูกอ่อน การขาดไนโตรเจนทำให้เกิดการขาดโปรตีนอย่างรุนแรง การขาดธาตุเหล็กทำให้เกิดโรคโลหิตจาง และการขาดไอโอดีนทำให้เกิดการหยุดชะงักในการสร้างฮอร์โมนไทรอยด์ และทำให้อัตราการเผาผลาญลดลง การลดลงของปริมาณฟลูออไรด์จากน้ำและอาหารส่วนใหญ่จะเป็นตัวกำหนดการหยุดชะงักของการสร้างเคลือบฟันใหม่ และผลที่ตามมาคือมีแนวโน้มที่จะเกิดฟันผุ ตะกั่วเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมด ส่วนเกินทำให้เกิดความเสียหายต่อสมองและระบบประสาทส่วนกลางอย่างถาวร ซึ่งแสดงออกโดยการสูญเสียการมองเห็นและการได้ยิน นอนไม่หลับ ไตวาย อาการชัก และยังอาจทำให้เกิดอัมพาตและโรคต่างๆ เช่น มะเร็ง พิษจากสารตะกั่วเฉียบพลันจะมาพร้อมกับอาการประสาทหลอนอย่างกะทันหันและจบลงด้วยอาการโคม่าและเสียชีวิต
การขาดธาตุมาโครและธาตุขนาดเล็กสามารถชดเชยได้โดยการเพิ่มปริมาณธาตุเหล่านั้นในอาหารและน้ำดื่ม รวมถึงการรับประทานยา ดังนั้นจึงพบไอโอดีนในอาหารทะเลและเกลือเสริมไอโอดีน แคลเซียมพบในเปลือกไข่ ฯลฯ

สารอนินทรีย์ของเซลล์

องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์ก่อตัวเป็นสารประกอบต่าง ๆ - อนินทรีย์และอินทรีย์ สารอนินทรีย์ของเซลล์ ได้แก่ น้ำ เกลือแร่ กรด ฯลฯ และสารอินทรีย์ ได้แก่ โปรตีน กรดนิวคลีอิก คาร์โบไฮเดรต ไขมัน ATP วิตามิน เป็นต้น
น้ำ (เอช 2 0) - สารอนินทรีย์ที่พบมากที่สุดของเซลล์ซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีกายภาพที่เป็นเอกลักษณ์ มันไม่มีรส ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ประเมินความหนาแน่นและความหนืดของสารทั้งหมดโดยใช้น้ำ เช่นเดียวกับสสารอื่นๆ น้ำสามารถพบได้ในสามชนิด สถานะของการรวมตัว: ของแข็ง (น้ำแข็ง) ของเหลว และก๊าซ (ไอน้ำ) จุดหลอมเหลวของน้ำคือ 0°C จุดเดือดคือ 100°C อย่างไรก็ตาม การละลายของสารอื่นๆ ในน้ำสามารถเปลี่ยนคุณลักษณะเหล่านี้ได้ ความจุความร้อนของน้ำก็ค่อนข้างสูงเช่นกัน - 4200 kJ/mol.K ซึ่งทำให้สามารถมีส่วนร่วมในกระบวนการควบคุมอุณหภูมิได้ ในโมเลกุลของน้ำ อะตอมของไฮโดรเจนจะอยู่ที่มุม 105° ในขณะที่ทั้งหมด คู่อิเล็กตรอนถูกดึงออกไปโดยอะตอมออกซิเจนที่มีประจุไฟฟ้ามากกว่า สิ่งนี้จะกำหนดคุณสมบัติไดโพลของโมเลกุลของน้ำ (ปลายด้านหนึ่งมีประจุบวกและอีกด้านหนึ่งมีประจุลบ) และความเป็นไปได้ของการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำ การทำงานร่วมกันของโมเลกุลของน้ำทำให้เกิดปรากฏการณ์แรงตึงผิว ความเป็นฝอย และคุณสมบัติของน้ำในฐานะตัวทำละลายสากล เป็นผลให้สารทั้งหมดถูกแบ่งออกเป็นสารที่ละลายในน้ำ (ชอบน้ำ) และไม่ละลายในน้ำ (ไม่ชอบน้ำ) ขอบคุณสิ่งเหล่านี้ คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์มีการกำหนดไว้ล่วงหน้าว่าน้ำได้กลายเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลก
ปริมาณน้ำโดยเฉลี่ยในเซลล์ของร่างกายแตกต่างกันไปและอาจเปลี่ยนแปลงไปตามอายุ ดังนั้นในเอ็มบริโอมนุษย์อายุหนึ่งเดือนครึ่งปริมาณน้ำในเซลล์ถึง 97.5% ในเด็กอายุแปดเดือน - 83% ในทารกแรกเกิดจะลดลงเหลือ 74% และใน ผู้ใหญ่เฉลี่ย 66% อย่างไรก็ตาม เซลล์ในร่างกายมีปริมาณน้ำต่างกัน ดังนั้นกระดูกประกอบด้วยน้ำประมาณ 20% ตับ - 70% และสมอง - 86% โดยทั่วไปอาจกล่าวได้ว่าความเข้มข้นของน้ำในเซลล์เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเผาผลาญ
เกลือแร่ อาจอยู่ในสถานะละลายหรือไม่ละลาย เกลือที่ละลายน้ำได้จะแยกตัวออกเป็นไอออน - แคตไอออนและแอนไอออน ไอออนบวกที่สำคัญที่สุดคือโพแทสเซียมและโซเดียมไอออน ซึ่งเอื้อต่อการถ่ายโอนสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ และเกี่ยวข้องกับการเกิดและการนำกระแสประสาท เช่นเดียวกับแคลเซียมไอออนซึ่งมีส่วนร่วมในกระบวนการหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อและการแข็งตัวของเลือด แมกนีเซียมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์ เหล็กซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนหลายชนิด รวมทั้งฮีโมโกลบินด้วย แอนไอออนที่สำคัญที่สุดคือไอออนฟอสเฟตซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ ATP และกรดนิวคลีอิก และกรดคาร์บอนิกที่ตกค้าง ซึ่งทำให้ความผันผวนของค่า pH ของสิ่งแวดล้อมลดลง ไอออนของเกลือแร่ช่วยให้น้ำซึมเข้าไปในเซลล์และกักเก็บน้ำไว้ในเซลล์ได้ หากความเข้มข้นของเกลือในสิ่งแวดล้อมต่ำกว่าในเซลล์ น้ำจะซึมเข้าสู่เซลล์ ไอออนยังกำหนดคุณสมบัติการบัฟเฟอร์ของไซโตพลาสซึม กล่าวคือ ความสามารถในการรักษา pH ที่เป็นด่างเล็กน้อยของไซโตพลาสซึมให้คงที่ แม้ว่าจะมีการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่เป็นกรดและเป็นด่างในเซลล์อย่างต่อเนื่องก็ตาม
เกลือที่ไม่ละลายน้ำ (CaC0 3, Ca 3 (P0 4) 2 ฯลฯ) เป็นส่วนหนึ่งของกระดูก ฟัน เปลือกหอย และเปลือกของสัตว์เซลล์เดียวและหลายเซลล์
นอกจากนี้ สิ่งมีชีวิตยังสามารถผลิตสารประกอบอนินทรีย์อื่นๆ ได้ เช่น กรดและออกไซด์ ดังนั้นเซลล์ข้างขม่อมของกระเพาะอาหารของมนุษย์จึงผลิตกรดไฮโดรคลอริกซึ่งกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ย่อยอาหารเปปซินและซิลิคอนออกไซด์จะแทรกซึมเข้าไปในผนังเซลล์ของหางม้าและสร้างเปลือกของไดอะตอม ใน ปีที่ผ่านมาบทบาทของไนตริกออกไซด์ (II) ในการส่งสัญญาณในเซลล์และร่างกายยังอยู่ระหว่างการศึกษา

สารอินทรีย์

ลักษณะทั่วไปของสารอินทรีย์ของเซลล์

สารอินทรีย์ของเซลล์สามารถแสดงได้ด้วยโมเลกุลที่ค่อนข้างง่ายและโมเลกุลที่ซับซ้อนกว่า ในกรณีที่โมเลกุลที่ซับซ้อน (โมเลกุลขนาดใหญ่) ถูกสร้างขึ้นโดยโมเลกุลที่เรียบง่ายกว่าที่ทำซ้ำจำนวนมากจะเรียกว่าโพลีเมอร์และหน่วยโครงสร้างจะเรียกว่าโมโนเมอร์ ขึ้นอยู่กับว่าหน่วยโพลีเมอร์ถูกทำซ้ำหรือไม่ พวกมันจะถูกจัดประเภทเป็นแบบปกติหรือผิดปกติ โพลีเมอร์ประกอบขึ้นเป็น 90% ของมวลวัตถุแห้งของเซลล์ พวกมันอยู่ในสารประกอบอินทรีย์สามประเภทหลัก ได้แก่ คาร์โบไฮเดรต (โพลีแซ็กคาไรด์) โปรตีนและกรดนิวคลีอิก โพลีแซ็กคาไรด์เป็นโพลีเมอร์ปกติ ในขณะที่โปรตีนและกรดนิวคลีอิกไม่สม่ำเสมอ ในโปรตีนและกรดนิวคลีอิก ลำดับของโมโนเมอร์มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากพวกมันทำหน้าที่ข้อมูล

คาร์โบไฮเดรต - เหล่านี้เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีเป็นส่วนใหญ่สามองค์ประกอบ ได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน แม้ว่าคาร์โบไฮเดรตจำนวนหนึ่งจะมีไนโตรเจนหรือซัลเฟอร์ด้วยก็ตาม สูตรทั่วไปของคาร์โบไฮเดรตคือ C m (H 2 0) n แบ่งออกเป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวและคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน
คาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว (โมโนแซ็กคาไรด์) มีน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวที่ไม่สามารถแยกย่อยเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวได้ เป็นสารที่เป็นผลึก มีรสหวาน ละลายได้ดีในน้ำ โมโนแซ็กคาไรด์มีส่วนร่วมในการเผาผลาญของเซลล์และเป็นส่วนหนึ่งของคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน - โอลิโกแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์
โมโนแซ็กคาไรด์ถูกจำแนกตามจำนวนอะตอมของคาร์บอน (C 3 -C 9) เช่น เพนโตส (C 5) และเฮกโซส (C 6) เพนโทส ได้แก่ ไรโบสและดีออกซีไรโบส น้ำตาลเป็นส่วนหนึ่งของ RNA และ ATP ดีออกซีไรโบสเป็นส่วนประกอบของดีเอ็นเอ เฮกโซส (C 6 H 12 0 6) ได้แก่ กลูโคส ฟรุกโตส กาแลคโตส เป็นต้น
กลูโคส(น้ำตาลองุ่น) พบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดรวมทั้งเลือดมนุษย์ด้วยเนื่องจากเป็นพลังงานสำรอง เป็นส่วนหนึ่งของน้ำตาลเชิงซ้อนหลายชนิด เช่น ซูโครส แลคโตส มอลโตส แป้ง เซลลูโลส ฯลฯ
ฟรุกโตส(น้ำตาลผลไม้) พบได้ในผลไม้ น้ำผึ้ง และรากบีทที่มีความเข้มข้นสูงสุด ไม่เพียงแต่มีส่วนร่วมในกระบวนการเผาผลาญเท่านั้น แต่ยังเป็นส่วนหนึ่งของซูโครสและโพลีแซ็กคาไรด์บางชนิด เช่น อินซูลิน
มอนอแซ็กคาไรด์ส่วนใหญ่สามารถทำปฏิกิริยา "กระจกสีเงิน" และลดทองแดงได้เมื่อเติมของเหลวที่กลั่นแล้ว (ส่วนผสมของสารละลายคอปเปอร์ (II) ซัลเฟตและโพแทสเซียมโซเดียมทาร์เตรต) และเดือด
โอลิโกแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรตที่เกิดจากโมโนแซ็กคาไรด์ตกค้างหลายชนิด โดยทั่วไปยังละลายในน้ำได้สูงและมีรสหวาน ขึ้นอยู่กับจำนวนของสารตกค้างเหล่านี้ ไดแซ็กคาไรด์ (สองสารตกค้าง), ไตรแซ็กคาไรด์ (สาม) ฯลฯ มีความโดดเด่น ไดแซ็กคาไรด์ ได้แก่ ซูโครส แลคโตส มอลโตส เป็นต้น
ซูโครส (น้ำตาลบีทหรืออ้อย) ประกอบด้วยกลูโคสและฟรุกโตสตกค้าง และพบได้ในอวัยวะจัดเก็บของพืชบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีซูโครสจำนวนมากในผลรากของหัวบีทและอ้อยจากแหล่งที่ได้มาทางอุตสาหกรรม ทำหน้าที่เป็นมาตรฐานสำหรับความหวานของคาร์โบไฮเดรต
แลคโตสหรือน้ำตาลนมเกิดขึ้นจากการตกค้างของกลูโคสและกาแลคโตสที่พบในนมแม่และนมวัว
มอลโตส(น้ำตาลมอลต์) ประกอบด้วยกลูโคส 2 หน่วย มันเกิดขึ้นในระหว่างการสลายโพลีแซ็กคาไรด์ในเมล็ดพืชและระบบย่อยอาหารของมนุษย์ และใช้ในการผลิตเบียร์
โพลีแซ็กคาไรด์เป็นโพลีเมอร์ชีวภาพที่มีโมโนเมอร์เป็นโมโนหรือไดแซ็กคาไรด์ตกค้าง โพลีแซ็กคาไรด์ส่วนใหญ่ไม่ละลายในน้ำและมีรสไม่หวาน ซึ่งรวมถึงแป้ง ไกลโคเจน เซลลูโลส และไคติน
แป้งเป็นสารแป้งสีขาวที่ไม่เปียกน้ำ แต่เมื่อต้มด้วยน้ำร้อนจะเกิดเป็นสารแขวนลอย - เป็นแป้งเปียก ในความเป็นจริง แป้งประกอบด้วยโพลีเมอร์สองตัว ได้แก่ อะมิโลสที่มีกิ่งก้านน้อยกว่าและอะมิโลเพคตินที่มีกิ่งก้านมากกว่า โมโนเมอร์ของทั้งอะมิโลสและอะมิโลเพคตินคือกลูโคส แป้งเป็นสารกักเก็บหลักของพืช ซึ่งสะสมอยู่ในเมล็ด ผลไม้ หัว เหง้า และอวัยวะเก็บรักษาอื่น ๆ ของพืชในปริมาณมาก ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อแป้งคือปฏิกิริยากับไอโอดีนซึ่งแป้งจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินม่วง
ไกลโคเจน(แป้งสัตว์) เป็นสารโพลีแซ็กคาไรด์สำรองของสัตว์และเชื้อราซึ่งมีอยู่ในมนุษย์ ปริมาณมากที่สุดสะสมอยู่ในกล้ามเนื้อและตับ มันไม่ละลายในน้ำและไม่มีรสหวาน โมโนเมอร์ของไกลโคเจนคือกลูโคส เมื่อเปรียบเทียบกับโมเลกุลของแป้ง โมเลกุลไกลโคเจนจะแตกแขนงมากกว่า
เซลลูโลสหรือเส้นใยเป็นสารโพลีแซ็กคาไรด์หลักที่ช่วยสนับสนุนพืช โมโนเมอร์ของเซลลูโลสคือกลูโคส โมเลกุลเซลลูโลสที่ไม่มีการแตกแขนงจะรวมตัวกันเป็นมัดซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของผนังเซลล์ของพืชและเชื้อราบางชนิด เซลลูโลสเป็นพื้นฐานของไม้ ใช้ในการก่อสร้าง ในการผลิตสิ่งทอ กระดาษ แอลกอฮอล์ และสารอินทรีย์หลายชนิด เซลลูโลสเป็นสารเคมีเฉื่อยและไม่ละลายในกรดหรือด่าง มันไม่ได้ถูกทำลายโดยเอนไซม์ในระบบย่อยอาหารของมนุษย์ แต่การย่อยอาหารนั้นอำนวยความสะดวกโดยแบคทีเรียในลำไส้ใหญ่ นอกจากนี้ ไฟเบอร์ยังช่วยกระตุ้นการหดตัวของผนังระบบทางเดินอาหาร ซึ่งช่วยปรับปรุงการทำงานของมัน
ไคตินเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ซึ่งมีโมโนเมอร์เป็นโมโนแซ็กคาไรด์ที่มีไนโตรเจน มันเป็นส่วนหนึ่งของผนังเซลล์ของเปลือกเชื้อราและสัตว์ขาปล้อง ระบบย่อยอาหารของมนุษย์ยังขาดเอนไซม์ในการย่อยไคติน มีเพียงแบคทีเรียบางชนิดเท่านั้นที่มี
หน้าที่ของคาร์โบไฮเดรตคาร์โบไฮเดรตทำหน้าที่เกี่ยวกับพลาสติก (การก่อสร้าง) พลังงาน การจัดเก็บ และการสนับสนุนในเซลล์ พวกมันสร้างผนังเซลล์ของพืชและเชื้อรา ค่าพลังงานของการสลายคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมคือ 17.2 กิโลจูล กลูโคส ฟรุกโตส ซูโครส แป้ง และไกลโคเจนเป็นสารกักเก็บ คาร์โบไฮเดรตยังสามารถเป็นส่วนหนึ่งของไขมันและโปรตีนเชิงซ้อน ทำให้เกิดไกลโคลิพิดและไกลโคโปรตีน โดยเฉพาะในเยื่อหุ้มเซลล์ บทบาทของคาร์โบไฮเดรตในการรับรู้ระหว่างเซลล์และการรับรู้สัญญาณจากสภาพแวดล้อมภายนอกมีความสำคัญไม่น้อยเนื่องจากทำหน้าที่เป็นตัวรับซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไกลโคโปรตีน
ไขมัน เป็นกลุ่มของสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่ต่างกันทางเคมีและมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ สารเหล่านี้ไม่ละลายในน้ำและก่อตัวเป็นอิมัลชัน แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายอินทรีย์ ลิพิดมีความมันเมื่อสัมผัส ส่วนมากจะทิ้งรอยที่ไม่แห้งไว้บนกระดาษ เมื่อรวมกับโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตแล้ว พวกมันก็เป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของเซลล์ ปริมาณไขมันในเซลล์ต่างๆ ไม่เหมือนกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีอยู่ในเมล็ดและผลของพืชบางชนิด ในตับ หัวใจ และเลือด
ลิพิดแบ่งออกเป็นแบบง่ายและซับซ้อนขึ้นอยู่กับโครงสร้างของโมเลกุล ไขมันเชิงเดี่ยว ได้แก่ ไขมันเป็นกลาง (ไขมัน) ไข สเตอรอล และสเตียรอยด์ ไขมันเชิงซ้อนยังมีส่วนประกอบอื่นที่ไม่ใช่ไขมันอีกด้วย ที่สำคัญที่สุดคือฟอสโฟลิปิด, ไกลโคลิพิด ฯลฯ
ไขมันเป็นอนุพันธ์ของไตรไฮดริกแอลกอฮอล์กลีเซอรอลขึ้นไป กรดไขมัน- กรดไขมันส่วนใหญ่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน 14-22 อะตอม ในหมู่พวกเขามีทั้งอิ่มตัวและไม่อิ่มตัวนั่นคือประกอบด้วยพันธะคู่ กรดไขมันอิ่มตัวที่พบมากที่สุดคือ Palmitic และ Stearic และกรดไขมันไม่อิ่มตัวที่พบมากที่สุดคือโอเลอิก กรดไขมันไม่อิ่มตัวบางชนิดไม่ได้สังเคราะห์ขึ้นในร่างกายมนุษย์หรือสังเคราะห์ได้ในปริมาณที่ไม่เพียงพอ จึงมีความจำเป็น สารตกค้างของกลีเซอรอลจะก่อตัวเป็น "หัว" ที่ชอบน้ำ และกากของกรดไขมันจะก่อตัวเป็น "หาง"
กระรอก - เหล่านี้เป็นสารประกอบโมเลกุลสูง ไบโอโพลีเมอร์ โมโนเมอร์ซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะเปปไทด์
กรดอะมิโนเรียกว่าสารประกอบอินทรีย์ที่มีหมู่อะมิโน หมู่คาร์บอกซิล และอนุมูลอิสระ โดยรวมแล้วพบกรดอะมิโนประมาณ 200 ตัวในธรรมชาติซึ่งมีอนุมูลที่แตกต่างกันและการจัดเรียงหมู่ฟังก์ชันร่วมกัน แต่มีเพียง 20 ตัวเท่านั้นที่สามารถเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนได้ กรดอะมิโนดังกล่าวเรียกว่าโปรตีนเจนิก
น่าเสียดายที่กรดอะมิโนที่เป็นโปรตีนบางชนิดไม่สามารถสังเคราะห์ได้ในร่างกายมนุษย์ได้ทั้งหมด ดังนั้นจึงถูกแบ่งออกเป็นสิ่งที่จำเป็นและทดแทนได้
กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นนั้นถูกสร้างขึ้นในร่างกายมนุษย์ในปริมาณที่ต้องการ แต่กรดอะมิโนจำเป็นนั้นไม่ได้ก่อตัวขึ้น พวกเขาจะต้องได้รับอาหาร แต่สามารถสังเคราะห์ได้บางส่วนโดยจุลินทรีย์ในลำไส้ มีกรดอะมิโนที่จำเป็นครบถ้วนถึง 8 ชนิด ได้แก่ วาลีน ไอโซลิวซีน ลิวซีน ไลซีน เมไทโอนีน ทรีโอนีน ทริปโตเฟน และฟีนิลอะลานีน แม้ว่ากรดอะมิโนโปรตีนทั้งหมดจะถูกสังเคราะห์ในพืชอย่างแน่นอน แต่โปรตีนจากพืชนั้นไม่สมบูรณ์เนื่องจากไม่มีกรดอะมิโนครบชุดและการมีอยู่ของโปรตีนในส่วนที่เป็นพืชของพืชนั้นแทบจะไม่เกิน 1-2% ของมวล . ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกินโปรตีนไม่เพียง แต่มาจากพืชเท่านั้น แต่ยังมาจากสัตว์ด้วย
ลำดับของกรดอะมิโนสองตัวที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเปปไทด์เรียกว่าไดเปปไทด์จากสาม - ไตรเปปไทด์ ฯลฯ ในบรรดาเปปไทด์นั้นมีสารประกอบที่สำคัญเช่นฮอร์โมน (ออกซิโตซิน, วาโซเพรสซิน), ยาปฏิชีวนะ ฯลฯ สายโซ่ของอะมิโนมากกว่าสิบ กรดเรียกว่าโพลีเปปไทด์ และโพลีเปปไทด์ที่มีกรดอะมิโนตกค้างมากกว่า 50 ตัวถือเป็นโปรตีน
ระดับการจัดโครงสร้างโปรตีนโปรตีนสามารถมีโครงสร้างปฐมภูมิ ทุติยภูมิ ตติยภูมิ และควอเทอร์นารีได้
โครงสร้างโปรตีนปฐมภูมิคือลำดับของกรดอะมิโนที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเปปไทด์ โครงสร้างปฐมภูมิเป็นตัวกำหนดความจำเพาะของโปรตีนและความเป็นเอกลักษณ์ของมันในที่สุด เนื่องจากแม้ว่าเราจะถือว่าโปรตีนโดยเฉลี่ยมีกรดอะมิโนตกค้างอยู่ 500 ตัว แต่จำนวนการผสมที่เป็นไปได้คือ 20,500 ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของอะมิโนอย่างน้อยหนึ่งตัว กรดในโครงสร้างหลักทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างรองและสูงกว่าตลอดจนคุณสมบัติของโปรตีนโดยรวม
ลักษณะโครงสร้างของโปรตีนเป็นตัวกำหนดการจัดเรียงเชิงพื้นที่ ซึ่งก็คือการเกิดขึ้นของโครงสร้างทุติยภูมิและตติยภูมิ
โครงสร้างรองเป็นการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของโมเลกุลโปรตีนในรูปของเกลียวหรือรอยพับ ซึ่งยึดด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างอะตอมของออกซิเจนและไฮโดรเจนของกลุ่มเปปไทด์ที่มีการหมุนของเกลียวหรือรอยพับต่างกัน โปรตีนหลายชนิดมีพื้นที่ยาวและมีโครงสร้างรองไม่มากก็น้อย ตัวอย่างเช่น เคราตินของเส้นผมและเล็บ ไหมไฟโบรอิน
โครงสร้างระดับอุดมศึกษาโปรตีนยังเป็นรูปแบบหนึ่งของการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของสายโซ่โพลีเปปไทด์ที่ถูกยึดเข้าด้วยกันโดยไม่ชอบน้ำ, ไฮโดรเจน, ไดซัลไฟด์ (S-S) และพันธะอื่นๆ เป็นลักษณะของโปรตีนส่วนใหญ่ในร่างกาย เช่น กล้ามเนื้อ ไมโอโกลบิน
โครงสร้างควอเตอร์นารี- ซับซ้อนที่สุดเกิดขึ้นจากโซ่โพลีเปปไทด์หลายเส้นที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเดียวกันกับในระดับตติยภูมิ (ไม่ชอบน้ำ, ไอออนิกและไฮโดรเจน) รวมถึงปฏิกิริยาที่อ่อนแออื่น ๆ โครงสร้างควอเทอร์นารีเป็นลักษณะของโปรตีนบางชนิด เช่น เฮโมโกลบิน คลอโรฟิลล์ เป็นต้น
ขึ้นอยู่กับรูปร่างของโมเลกุลโปรตีนไฟบริลลาร์และทรงกลมจะมีความโดดเด่น ตัวแรกจะยาวขึ้นเช่นคอลลาเจน เนื้อเยื่อเกี่ยวพันหรือเคราตินผมและเล็บ โปรตีนทรงกลมมีรูปร่างคล้ายลูกบอล (globule) เหมือนกับกล้ามเนื้อไมโอโกลบิน
โปรตีนที่ง่ายและซับซ้อน โปรตีนอาจเป็นแบบง่ายหรือซับซ้อนก็ได้ โปรตีนเชิงเดี่ยวประกอบด้วยกรดอะมิโนเท่านั้น ในขณะที่โปรตีนเชิงซ้อน (ไลโปโปรตีน โครโมโปรตีน ไกลโคโปรตีน นิวคลีโอโปรตีน ฯลฯ) มีโปรตีนและส่วนที่ไม่ใช่โปรตีน โครโมโปรตีนมีส่วนที่ไม่ใช่โปรตีนที่มีสี เหล่านี้รวมถึงฮีโมโกลบิน, ไมโอโกลบิน, คลอโรฟิลล์, ไซโตโครม ฯลฯ
ดังนั้นในองค์ประกอบของเฮโมโกลบินแต่ละสายโซ่โพลีเปปไทด์ทั้งสี่ของโปรตีนโกลบินจึงสัมพันธ์กับส่วนที่ไม่ใช่โปรตีน - ฮีมซึ่งอยู่ตรงกลางซึ่งมีไอออนของเหล็กซึ่งทำให้เฮโมโกลบินมีสีแดง ส่วนที่ไม่ใช่โปรตีนของไลโปโปรตีนคือไขมัน และอะไกลโคโปรตีนคือคาร์โบไฮเดรต ทั้งไลโปโปรตีนและไกลโคโปรตีนเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ นิวคลีโอโปรตีนเป็นสารประกอบเชิงซ้อนของโปรตีนและกรดนิวคลีอิก (DNA และ RNA) พวกเขาแสดง ฟังก์ชั่นที่จำเป็นในกระบวนการจัดเก็บและการส่งข้อมูลทางพันธุกรรม
คุณสมบัติของโปรตีนโปรตีนหลายชนิดละลายได้ดีในน้ำ แต่ก็มีโปรตีนที่ละลายได้ในสารละลายเกลือ อัลคาไล กรด หรือตัวทำละลายอินทรีย์เท่านั้น โครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนและกิจกรรมการทำงานของมันขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม การสูญเสียโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีน แม้กระทั่งโครงสร้างหลัก เรียกว่าการสูญเสียสภาพธรรมชาติ
การเสียสภาพเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ, pH, ความดันบรรยากาศ, ภายใต้อิทธิพลของกรด, ด่าง, เกลือของโลหะหนัก, ตัวทำละลายอินทรีย์ ฯลฯ กระบวนการย้อนกลับของการฟื้นฟูโครงสร้างทุติยภูมิและสูงกว่าเรียกว่า การคืนสภาพอย่างไรก็ตาม มันเป็นไปไม่ได้เสมอไป การทำลายโมเลกุลโปรตีนโดยสมบูรณ์เรียกว่าการทำลายล้าง
โปรตีนทำหน้าที่หลายอย่างในเซลล์: พลาสติก (โครงสร้าง) ตัวเร่งปฏิกิริยา (เอนไซม์) พลังงาน การส่งสัญญาณ (ตัวรับ) การหดตัว (มอเตอร์) การขนส่ง การป้องกัน การควบคุมดูแล และการเก็บรักษา
ฟังก์ชั่นการสร้างโปรตีนสัมพันธ์กับการมีอยู่ของพวกมันในเยื่อหุ้มเซลล์และส่วนประกอบทางโครงสร้างของเซลล์ พลังงาน - เนื่องจากการสลายโปรตีน 1 กรัมจะปล่อยพลังงานออกมา 17.2 กิโลจูล โปรตีนตัวรับเมมเบรนมีส่วนสำคัญในการรับรู้สัญญาณสิ่งแวดล้อมและการส่งสัญญาณไปทั่วเซลล์ เช่นเดียวกับการรับรู้ระหว่างเซลล์ หากไม่มีโปรตีนการเคลื่อนไหวของเซลล์และสิ่งมีชีวิตโดยรวมก็เป็นไปไม่ได้เนื่องจากพวกมันเป็นพื้นฐานของแฟลเจลลาและซิเลียและยังรับประกันการหดตัวของกล้ามเนื้อและการเคลื่อนไหวของส่วนประกอบภายในเซลล์ ในเลือดของมนุษย์และสัตว์หลายชนิด โปรตีนฮีโมโกลบินทำหน้าที่ขนส่งออกซิเจนและส่วนหนึ่งของคาร์บอนไดออกไซด์ โปรตีนอื่นๆ ทำหน้าที่ขนส่งไอออนและอิเล็กตรอน บทบาทในการป้องกันของโปรตีนสัมพันธ์กับภูมิคุ้มกันเป็นหลัก เนื่องจากโปรตีนอินเตอร์เฟอรอนสามารถทำลายไวรัสได้หลายชนิด และโปรตีนแอนติบอดีจะยับยั้งการพัฒนาของแบคทีเรียและสารแปลกปลอมอื่นๆ ในบรรดาโปรตีนและเปปไทด์นั้นมีฮอร์โมนหลายชนิด เช่น ฮอร์โมนตับอ่อน อินซูลิน ซึ่งควบคุมความเข้มข้นของกลูโคสในเลือด ในสิ่งมีชีวิตบางชนิด โปรตีนสามารถเก็บไว้สำรองได้ เช่น พืชตระกูลถั่วในเมล็ดพืช หรือไข่ขาวของไข่ไก่
กรดนิวคลีอิก เป็นโพลีเมอร์ชีวภาพที่มีโมโนเมอร์เป็นนิวคลีโอไทด์ ปัจจุบัน กรดนิวคลีอิกเป็นที่รู้จักสองประเภท: กรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) และกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA)
นิวคลีโอไทด์เกิดขึ้นจากเบสไนโตรเจน กากน้ำตาลเพนโตส และกากกรดออร์โธฟอสฟอริก ลักษณะของนิวคลีโอไทด์ส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยฐานไนโตรเจนที่ประกอบเป็นพวกมัน ดังนั้นแม้ตามอัตภาพ นิวคลีโอไทด์จะถูกกำหนดด้วยตัวอักษรตัวแรกของชื่อ
นิวคลีโอไทด์สามารถประกอบด้วยเบสไนโตรเจนได้ 5 เบส ได้แก่ อะดีนีน (A), กัวนีน (G), ไทมีน (T), ยูราซิล (U) และไซโตซีน (C) นิวคลีโอไทด์เพนโตส - ไรโบสและดีออกซีไรโบส - กำหนดว่านิวคลีโอไทด์ใดที่จะถูกสร้างขึ้น - ไรโบนิวคลีโอไทด์หรือดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์ ไรโบนิวคลีโอไทด์เป็นโมโนเมอร์ RNA สามารถทำหน้าที่เป็นโมเลกุลสัญญาณ (cAMP) และเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบพลังงานสูง เช่น ATP และโคเอนไซม์ เช่น NADPH + H +, NADH + H +, FADH 2 เป็นต้น และดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์เป็น ส่วนหนึ่งของดีเอ็นเอ
กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA)เป็นพอลิเมอร์ชีวภาพแบบเกลียวคู่ซึ่งมีโมโนเมอร์คือดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์ ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยเบสไนโตรเจนเพียง 4 เบสจากทั้งหมด 5 เบสที่เป็นไปได้ ได้แก่ อะดีนีน (A), ไทมีน (T), กัวนีน (G) และไซโตซีน (C) รวมถึงสารตกค้างของกรดดีออกซีไรโบสและออร์โธฟอสฟอริก นิวคลีโอไทด์ในสายโซ่ DNA เชื่อมต่อกันผ่านสารตกค้างของกรดออร์โธฟอสฟอริก ทำให้เกิดพันธะฟอสโฟไดสเตอร์ เมื่อโมเลกุลที่มีเกลียวคู่เกิดขึ้น ฐานไนโตรเจนจะพุ่งตรงไปยังด้านในของโมเลกุล อย่างไรก็ตาม การรวมสายโซ่ DNA ไม่ได้เกิดขึ้นแบบสุ่ม โดยฐานไนโตรเจนของสายโซ่ต่างๆ เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนตามหลักการเสริมกัน: อะดีนีนเชื่อมต่อกับไทมีนด้วยพันธะไฮโดรเจน 2 พันธะ (A=T) และกัวนีน เชื่อมต่อกับไซโตซีนด้วยสาม (G≡C)
พวกเขาถูกติดตั้งเพื่อเธอ กฎของชาร์กาฟฟ์ :
1. จำนวนนิวคลีโอไทด์ DNA ที่มีอะดีนีนเท่ากับจำนวนนิวคลีโอไทด์ที่มีไทมีน (A=T)
2. จำนวนนิวคลีโอไทด์ของ DNA ที่มีกัวนีนเท่ากับจำนวนนิวคลีโอไทด์ที่มีไซโตซีน (G≡C)
3. ผลรวมของดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์ที่มีอะดีนีนและกัวนีน เท่ากับผลรวมของดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์ที่มีไทมีนและไซโตซีน (A+G = T+C)
4. อัตราส่วนของผลรวมของดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์ที่มีอะดีนีนและไทมีนต่อผลรวมของดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์ที่มีกัวนีนและไซโตซีนขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต
โครงสร้างของ DNA ถูกถอดรหัสโดย F. Crick และ D. Watson (รางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์, 1962) ตามแบบจำลองของพวกเขา โมเลกุล DNA นั้นเป็นเกลียวคู่ทางขวา ระยะห่างระหว่างนิวคลีโอไทด์ในสาย DNA คือ 0.34 นาโนเมตร
คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของ DNA คือความสามารถในการทำซ้ำ (ทำซ้ำตัวเอง) หน้าที่หลักของ DNA คือการจัดเก็บและการส่งข้อมูลทางพันธุกรรมซึ่งเขียนในรูปแบบของลำดับนิวคลีโอไทด์ ความเสถียรของโมเลกุล DNA นั้นได้รับการดูแลโดยระบบการซ่อมแซมที่ทรงพลัง แต่ถึงกระนั้นก็ไม่สามารถกำจัดผลข้างเคียงได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่การเกิดการกลายพันธุ์ DNA ของเซลล์ยูคาริโอตนั้นกระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียส ไมโตคอนเดรีย และพลาสติด ในขณะที่เซลล์โปรคาริโอตนั้นอยู่ในไซโตพลาสซึมโดยตรง DNA นิวเคลียร์เป็นพื้นฐานของโครโมโซมโดยมีโมเลกุลเปิดแสดง DNA ของไมโตคอนเดรีย พลาสติด และโปรคาริโอตมีลักษณะเป็นวงกลม
กรดริโบนิวคลีอิก (RNA)- ไบโอโพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นไรโบนิวคลีโอไทด์ พวกเขายังมีฐานไนโตรเจนสี่ฐาน - อะดีนีน (A), ยูราซิล (U), กัวนีน (G) และไซโตซีน (C) ดังนั้นจึงแตกต่างจาก DNA ในฐานใดฐานหนึ่ง (แทนที่จะเป็นไทมีน RNA มียูราซิล) น้ำตาลเพนโตสที่ตกค้างในไรโบนิวคลีโอไทด์จะแสดงด้วยน้ำตาล RNA ส่วนใหญ่เป็นโมเลกุลสายเดี่ยว ยกเว้นไวรัสบางชนิด RNA มีสามประเภทหลัก: ผู้ส่งสารหรือเทมเพลต (mRNA), ไรโบโซม (rRNA) และการขนส่ง (tRNA) ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นจากกระบวนการถอดรหัส - เขียนใหม่จากโมเลกุล DNA
mRNA ประกอบขึ้นเป็นเศษส่วนที่เล็กที่สุดของ RNA ในเซลล์ (2-4%) ซึ่งได้รับการชดเชยด้วยความหลากหลายของมัน เนื่องจากเซลล์หนึ่งสามารถมี mRNA ที่แตกต่างกันได้หลายพันตัว เหล่านี้เป็นโมเลกุลสายเดี่ยวที่เป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์ ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนจะถูกบันทึกไว้ในรูปแบบของลำดับนิวคลีโอไทด์ โดยกรดอะมิโนแต่ละตัวจะถูกเข้ารหัสโดยนิวคลีโอไทด์แฝดสาม - โคดอน
rRNA เป็น RNA ชนิดที่มีมากที่สุดในเซลล์ (มากถึง 80%) น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยอยู่ที่ 3,000-5,000; ก่อตัวขึ้นในนิวคลีโอลีและเป็นส่วนหนึ่งของออร์แกเนลล์ของเซลล์ - ไรโบโซม rRNA ดูเหมือนจะมีบทบาทในการสังเคราะห์โปรตีนด้วย
tRNA เป็นโมเลกุล RNA ที่เล็กที่สุด เนื่องจากมีนิวคลีโอไทด์เพียง 73-85 ตัว ส่วนแบ่งของจำนวน RNA ทั้งหมดในเซลล์คือประมาณ 16% หน้าที่ของ tRNA คือการขนส่งกรดอะมิโนไปยังบริเวณสังเคราะห์โปรตีน (ไรโบโซม) รูปร่างของโมเลกุล tRNA มีลักษณะคล้ายใบโคลเวอร์ ที่ปลายด้านหนึ่งของโมเลกุลจะมีบริเวณสำหรับการเกาะตัวของกรดอะมิโน และในลูปด้านหนึ่งจะมีนิวคลีโอไทด์แฝดสาม ซึ่งทำหน้าที่เสริมกับโคดอน mRNA และกำหนดว่ากรดอะมิโนตัวใดที่ tRNA จะนำพาไป นั่นก็คือ แอนติโคดอน
RNA ทุกประเภทมีส่วนร่วมในกระบวนการนำข้อมูลทางพันธุกรรมไปใช้ซึ่งคัดลอกจาก DNA ไปยัง mRNA และส่วนหลังดำเนินการสังเคราะห์โปรตีน tRNA ส่งกรดอะมิโนไปยังไรโบโซมในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน และ rRNA ก็เป็นส่วนหนึ่งของไรโบโซมด้วย
กรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก (ATP) เป็นนิวคลีโอไทด์ที่มีสารตกค้างของกรดฟอสฟอริกสามชนิด นอกเหนือจากอะดีนีนฐานไนโตรเจนและกากน้ำตาลไรโบส
พันธะระหว่างฟอสฟอรัสที่ตกค้างสองตัวสุดท้ายนั้นมีพลังงานสูง (ความแตกแยกปล่อยพลังงานออกมา 42 กิโลจูล/โมล) ในขณะที่พันธะเคมีมาตรฐานระหว่างการแยกตัวจะให้พลังงาน 12 กิโลจูล/โมล เมื่อจำเป็นต้องใช้พลังงาน พันธะมหภาคของ ATP จะถูกแยกออก, กรดอะดีโนซีน ไดฟอสฟอริก (ADP), ฟอสฟอรัสตกค้างจะเกิดขึ้น และพลังงานจะถูกปล่อยออกมา:
ATP + H 2 0 → ADP + H 3 P0 4 + 42 กิโลจูล
ADP ยังสามารถแยกย่อยออกเป็น AMP (กรดอะดีโนซีนโมโนฟอสฟอริก) และกรดฟอสฟอริกที่ตกค้าง:
ADP + H 2 0 → AMP + H 3 P0 4 + 42 กิโลจูล
ในกระบวนการเผาผลาญพลังงาน (ระหว่างการหายใจ การหมัก) รวมถึงในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ADP จะยึดเกาะฟอสฟอรัสที่ตกค้างและถูกแปลงเป็น ATP ปฏิกิริยาการลด ATP เรียกว่าฟอสโฟรีเลชั่น ATP เป็นแหล่งพลังงานสากลสำหรับกระบวนการชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด
การศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดแสดงให้เห็นว่าพวกมันมีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกันซึ่งเป็นสารเคมีที่ทำหน้าที่เหมือนกัน ยิ่งไปกว่านั้น ส่วนหนึ่งของ DNA ที่ถ่ายโอนจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปยังอีกสิ่งมีชีวิตหนึ่งจะทำงานในนั้น และโปรตีนที่สังเคราะห์โดยแบคทีเรียหรือเชื้อราจะทำหน้าที่ของฮอร์โมนหรือเอนไซม์ในร่างกายมนุษย์ นี่เป็นหนึ่งในข้อพิสูจน์ถึงเอกภาพของแหล่งกำเนิดของโลกอินทรีย์
ไขมัน พวกมันทำหน้าที่กักเก็บในเซลล์เป็นหลักและทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงาน พวกมันอุดมไปด้วยเนื้อเยื่อไขมันใต้ผิวหนัง ซึ่งทำหน้าที่ดูดซับแรงกระแทกและเป็นฉนวนความร้อน และในสัตว์น้ำยังช่วยเพิ่มการลอยตัวอีกด้วย ไขมันพืชส่วนใหญ่ประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัวซึ่งเป็นของเหลวและเรียกว่าน้ำมัน มีน้ำมันอยู่ในเมล็ดพืชหลายชนิด เช่น ดอกทานตะวัน ถั่วเหลือง เรพซีด เป็นต้น
แว็กซ์- สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนผสมเชิงซ้อนของกรดไขมันและแฟตตี้แอลกอฮอล์ ในพืชพวกมันจะสร้างฟิล์มบนพื้นผิวของใบซึ่งป้องกันการระเหยการซึมผ่านของเชื้อโรค ฯลฯ ในสัตว์หลายชนิดพวกมันจะปกคลุมร่างกายหรือทำหน้าที่สร้างรวงผึ้ง
สเตอรอลประกอบด้วยไขมัน เช่น คอเลสเตอรอล ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์ และสเตียรอยด์ ได้แก่ ฮอร์โมนเพศ เอสตราไดออล เทสโทสเทอโรน เป็นต้น
ฟอสโฟลิปิดนอกเหนือจากกลีเซอรอลและกรดไขมันตกค้างยังมีกรดออร์โธฟอสฟอริกตกค้าง พวกมันเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์และมีคุณสมบัติเป็นอุปสรรค
ไกลโคไลปิดก็เป็นส่วนประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์เช่นกัน แต่มีปริมาณน้อย ส่วนที่ไม่ใช่ไขมันของไกลโคลิพิดคือคาร์โบไฮเดรต
หน้าที่ของลิพิดไขมันทำหน้าที่เป็นพลาสติก (โครงสร้าง) พลังงาน การจัดเก็บ การป้องกันและการควบคุมในเซลล์ นอกจากนี้ยังเป็นตัวทำละลายสำหรับวิตามินหลายชนิด เป็นองค์ประกอบสำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์ เมื่อไขมันสลายไป 1 กรัม พลังงานจะถูกปล่อยออกมา 38.9 กิโลจูล พวกมันถูกเก็บไว้ในอวัยวะต่าง ๆ ของพืชและสัตว์ นอกจากนี้เนื้อเยื่อไขมันใต้ผิวหนังยังช่วยปกป้อง อวัยวะภายในจากอุณหภูมิร่างกายหรือความร้อนสูงเกินไปรวมถึงการช็อก หน้าที่ควบคุมของไขมันนั้นเกิดจากการที่บางชนิดเป็นฮอร์โมน

เซลล์ประเภทต่างๆ มีปริมาณสารประกอบอินทรีย์ต่างกัน คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน (โพลีแซ็กคาไรด์) มีอยู่ในเซลล์พืช ในขณะที่เซลล์สัตว์มีโปรตีนและไขมันมากกว่า อย่างไรก็ตาม สารอินทรีย์แต่ละกลุ่มในเซลล์ประเภทใดก็ตามทำหน้าที่คล้ายกัน

ไขมัน - เป็นชื่อที่ตั้งให้กับไขมันและสารคล้ายไขมัน (ไลโปอิด) สารที่รวมอยู่ในที่นี้มีลักษณะเฉพาะคือความสามารถในการละลายในตัวทำละลายอินทรีย์และความละลายไม่ได้ (เชิงสัมพันธ์) ในน้ำ

หน้าที่ของไขมัน:

โครงสร้าง - ฟอสโฟลิปิดเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์

การเก็บรักษา - ไขมันสะสมในเซลล์ของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

พลังงาน - หนึ่งในสามของพลังงานที่เซลล์ของสัตว์มีกระดูกสันหลังที่เหลือใช้นั้นเกิดจากการออกซิเดชันของไขมันซึ่งใช้เป็นแหล่งน้ำด้วย

ป้องกัน - ไขมันใต้ผิวหนังชั้นวงรีช่วยปกป้องร่างกายจากความเสียหายทางกล

ฉนวนกันความร้อน - ไขมันใต้ผิวหนังช่วยกักเก็บความร้อน

ฉนวนไฟฟ้า - ไมอีลินที่หลั่งออกมาจากเซลล์ Schwann จะป้องกันเซลล์ประสาทบางส่วนซึ่งจะช่วยเร่งการส่งกระแสประสาทหลายครั้ง

คุณค่าทางโภชนาการ - กรดน้ำดีและวิตามินดีเกิดจากสเตียรอยด์

การหล่อลื่น - แว็กซ์ปกคลุมผิวหนัง ขน ขนนกของสัตว์ และปกป้องจากน้ำ ใบของพืชหลายชนิดถูกเคลือบด้วยขี้ผึ้ง ผึ้งใช้ขี้ผึ้งในการสร้างรวงผึ้ง

ฮอร์โมน - ฮอร์โมนต่อมหมวกไต - คอร์ติโซนและฮอร์โมนเพศเป็นไขมันโดยธรรมชาติโมเลกุลของพวกมันไม่มีกรดไขมัน

เมื่อสลายไขมัน 1 กรัม พลังงานจะถูกปล่อยออกมา 38.9 กิโลจูล

คาร์โบไฮเดรต

คาร์โบไฮเดรตประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน คาร์โบไฮเดรตต่อไปนี้มีความโดดเด่น เมื่อสลายสาร 1 กรัม พลังงานจะถูกปล่อยออกมา 17.6 กิโลจูล

โมโนแซ็กคาไรด์หรือคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวซึ่งขึ้นอยู่กับเนื้อหาของอะตอมคาร์บอนเรียกว่า trioses, pentoses, hexoses เป็นต้น Pentoses - ribose และ deoxyribose - เป็นส่วนหนึ่งของ DNA และ RNA เฮกโซส - กลูโคส - ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานหลักในเซลล์

โพลีแซ็กคาไรด์- โพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นเฮกโซสโมโนแซ็กคาไรด์ ไดแซ็กคาไรด์ที่รู้จักกันดีที่สุด (โมโนเมอร์สองตัว) คือซูโครสและแลคโตส โพลีแซ็กคาไรด์ที่สำคัญที่สุดคือแป้งและไกลโคเจนซึ่งทำหน้าที่เป็นสารสำรองสำหรับเซลล์พืชและสัตว์ เช่นเดียวกับเซลลูโลสซึ่งเป็นองค์ประกอบโครงสร้างที่สำคัญที่สุดของเซลล์พืช

กระรอก

ในบรรดาสารอินทรีย์ของเซลล์ โปรตีนครองอันดับหนึ่งทั้งในด้านปริมาณและความสำคัญ ในสัตว์พวกมันคิดเป็นประมาณ 50% ของมวลแห้งของเซลล์ มีโมเลกุลโปรตีนประมาณ 5 ล้านชนิดที่พบในร่างกายมนุษย์ ซึ่งไม่เพียงแตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังแตกต่างจากโปรตีนของสิ่งมีชีวิตอื่นด้วย แม้ว่าโครงสร้างจะมีความหลากหลายและซับซ้อน แต่โปรตีนก็ถูกสร้างขึ้นจากกรดอะมิโนที่แตกต่างกันเพียง 20 ชนิดเท่านั้น โปรตีนบางชนิดที่ประกอบเป็นเซลล์ของอวัยวะและเนื้อเยื่อ รวมถึงกรดอะมิโนที่เข้าสู่ร่างกายแต่ไม่ได้ใช้ในการสังเคราะห์โปรตีน จะเกิดการสลาย โดยปล่อยพลังงาน 17.6 กิโลจูลต่อสาร 1 กรัม

ฟังก์ชั่นการเร่งปฏิกิริยาของโปรตีนมีความสำคัญอย่างยิ่ง คำว่า "ตัวเร่งปฏิกิริยา" หมายถึง "การปลดปล่อย", "การปลดปล่อย" สารที่จัดอยู่ในประเภทตัวเร่งปฏิกิริยาจะเร่งการเปลี่ยนแปลงทางเคมี และองค์ประกอบของตัวเร่งปฏิกิริยาเองหลังปฏิกิริยาจะยังคงเหมือนเดิมเหมือนก่อนเกิดปฏิกิริยา

เอนไซม์

กระบวนการของเอนไซม์โดยเฉพาะสามารถถูกกระตุ้นหรือยับยั้งโดยการทำงานของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพหลายชนิด เช่น ฮอร์โมน ยา สารกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืช สารพิษ เป็นต้น

วิตามิน

วิตามิน - สารอินทรีย์โมเลกุลต่ำที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ - มีส่วนร่วมในการเผาผลาญและการแปลงพลังงานในกรณีส่วนใหญ่เป็นส่วนประกอบของเอนไซม์

ฮอร์โมน

ฮอร์โมน - สารที่ผลิตโดยต่อมไร้ท่อและเซลล์ประสาทบางชนิด - ฮอร์โมนประสาท ฮอร์โมนสามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาทางชีวเคมีซึ่งควบคุมกระบวนการเผาผลาญ (การเผาผลาญและพลังงาน)

ลักษณะเฉพาะของฮอร์โมนคือ: 1) กิจกรรมทางชีวภาพสูง 2) ความจำเพาะสูง (สัญญาณของฮอร์โมนใน "เซลล์เป้าหมาย") 3) ช่วงของการกระทำ (การถ่ายโอนฮอร์โมนทางเลือดไปยังเซลล์เป้าหมาย) อายุการใช้งานสั้นในร่างกาย (หลายนาทีหรือชั่วโมง)

กรดนิวคลีอิก

กรดนิวคลีอิกมี 2 ประเภท: DNA (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) และ RNA (กรดไรโบนิวคลีอิก)

เอทีพี - กรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริกซึ่งเป็นนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบด้วยอะดีนีนฐานไนโตรเจน คาร์โบไฮเดรตไรโบส และกรดฟอสฟอริกสามโมเลกุล

ลักษณะเฉพาะของโครงสร้างทางเคมีของกรดนิวคลีอิกทำให้มีความเป็นไปได้ในการจัดเก็บ ถ่ายโอน และสืบทอดข้อมูลไปยังเซลล์ลูกสาวเกี่ยวกับโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนที่ถูกสังเคราะห์ในเนื้อเยื่อแต่ละอันในขั้นตอนหนึ่งของการพัฒนาส่วนบุคคล

กรดนิวคลีอิกช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเก็บรักษาข้อมูลทางพันธุกรรมอย่างมีเสถียรภาพและควบคุมการก่อตัวของโปรตีนของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง และโปรตีนของเอนไซม์จะเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติหลักของเมแทบอลิซึมของเซลล์