Dzīvo organismu ķīmiskais sastāvs. Dzīvo organismu ķīmiskais sastāvs no zinātnes viedokļa Par ko liecina dzīvo organismu ķīmiskais sastāvs

Dzīvo būtņu pamatu veido divas ķīmisko savienojumu klases - vāveres un nukleīnskābes. Turklāt dzīvos organismos, atšķirībā no nedzīvās vielas, šiem savienojumiem ir raksturīga tā sauktā hirālā tīrība. It īpaši, vāveres būvēts tikai uz kreisās puses bāzes (polarizējošā gaisma pa kreisi) aminoskābes, a nukleīnskābes sastāv tikai no padeves rotācijas cukuri. Šī hirālā tīrība attīstījās dzīvās vielas evolūcijas sākumposmā. Tiek uzskatīts, ka globālās pārejas no pilnīgas haosa uz hirālo tīrību minimālais laiks ir no 1 līdz 10 miljoniem gadu. Līdz ar to šajā ziņā dzīvības izcelsme uz Zemes varēja notikt relatīvi acumirklī laika posmā, kas bija 5000 reižu mazāks par aplēsto planētas vecumu.

Vāveres ir atbildīgi galvenokārt par vielmaiņu un enerģiju dzīvā sistēmā, t.i. visām sintēzes un sabrukšanas reakcijām, kas notiek jebkurā organismā no dzimšanas līdz nāvei. Nukleīnskābes nodrošināt dzīvo sistēmu spēju vairoties. Tie ir matricas pamats, apbrīnojamais dabas "izgudrojums". Matrica ir sava veida plāns, t.i., pilns informācijas kopums, uz kura pamata tiek sintezētas sugai raksturīgās olbaltumvielu molekulas.

Papildus olbaltumvielām un nukleīnskābēm dzīvie organismi ietver lipīdi (tauki) , ogļhidrāti un ļoti bieži C vitamīns .

Daudzi vidē esošie ķīmiskie elementi ir atrasti dzīvās sistēmās, taču tikai aptuveni 20 no tiem ir nepieciešami dzīvībai. Šos elementus sauc par biogēniem. Vidēji aptuveni 70% no organismu masas ir skābeklis , 18% - ogleklis , 10% - ūdeņradis(vielas-organogēni). Nākamais nāk slāpeklis , fosfors , kālijs , kalcijs , sērs , magnijs , nātrijs , hlors ,dzelzs. Šos tā sauktos universālos biogēnos elementus, kas atrodas visu organismu šūnās, bieži sauc makroelementi .

Daži elementi ir atrodami organismos ārkārtīgi zemā koncentrācijā (ne augstāk par tūkstošdaļu procenta), taču tie ir nepieciešami arī normālai dzīvei. Tie ir biogēni mikroelementi. Viņu funkcijas un lomas ir ļoti dažādas. Daudzi mikroelementi ir daļa no sērijas fermenti , vitamīni , elpceļu pigmenti, daži ietekmē augšanu, attīstības ātrumu, vairošanos utt.

Vairāku elementu klātbūtne šūnās ir atkarīga ne tikai no organisma īpašībām, bet arī no vides sastāva, pārtikas, vides apstākļiem, jo ​​īpaši no sāļu šķīdības un koncentrācijas augsnes šķīdumā. Straujš biogēno elementu trūkums vai pārpalikums izraisa patoloģisku organisma attīstību vai pat tā nāvi. Lauksaimniecībā plaši izmanto biogēno elementu piedevas augsnei, lai radītu to optimālo koncentrāciju.

Minerālelementiem, sauktiem arī par bioelementiem, ir svarīga loma cilvēka organismā: tie ir būvmateriāls (kalcijs, fosfors, dzelzs); regulē daudzus bioķīmiskos procesus vielmaiņas laikā (kālijs, nātrijs, jods, hlors, varš, mangāns, selēns un citi); piedalīties asins koagulācijas procesā (kalcijs); uzturēt ķermeņa ūdens līdzsvaru (nātrijs, kālijs); ietekmēt skābju-bāzes līdzsvara saglabāšanu; ir daļa no fermentiem (enzīmiem). Bioelementus iedala divās grupās: Makroelementi, kas ir lielos daudzumos pārtikā (līdz dažiem procentiem no sausnas masas) un nepieciešami organismam īpatnējā svara daudzumos tā pareizai darbībai. Ķermenim nepieciešamie mikroelementi nelielā daudzumā (no 10-2 līdz 10-11% no ķermeņa dzīvmasas). Tie ir ļoti svarīgi vielmaiņas procesiem un hormonu un enzīmu ražošanai.

(papildus vairāk materiāla) Visi dzīvie organismi ir selektīvi saistīti ar vidi. Dzīvo sistēmu ķīmisko elementu sastāvs atšķiras no zemes garozas ķīmiskajiem elementiem. Zemes garozā O, Si, Al, Na, Fe, K, dzīvos organismos H, O, C, N. Visi pārējie elementi ir mazāki par 1%. Jebkurā dzīvā organismā jūs varat atrast visus vides elementus, tomēr dažādos daudzumos. Tomēr tas nenozīmē, ka tie ir nepieciešami. Nepieciešami 20 ķīmiskie elementi – tie, bez kuriem nevar iztikt dzīva sistēma. Atkarībā no vides un vielmaiņas šo vielu kopums ir atšķirīgs. Daži ķīmiskie elementi ietilpst visu dzīvo organismu sastāvā (universālie ķīmiskie elementi) H, C, N, O. Na, Mg, P, S, Ca, K, Cl, Fe, Cu, Mn, Zn, B, V, Si, co, Mo. Silīcijs ir daļa no saistaudu mukopolisaharīdiem.

Dzīvo organismu sastāvā ir 4 elementi, kas pārsteidzoši piemēroti dzīvas būtnes funkciju veikšanai: O, C, H, N. Viņiem ir kopīgs īpašums, ka tie viegli veido kovalentās saites, savienojot elektronus pārī. C atomiem ir īpašība, ka tie var apvienoties garās ķēdēs un gredzenos, ar kuriem var saistīties citi ķīmiskie elementi. Ir daudz C savienojumu. Silīcijs ir vistuvāk ogleklim, bet C veido CO2, kas dabā ir plaši izplatīts un pieejams ikvienam, un silīcija oksīds ir smilšu elements (nešķīstošs).

Makromolekulas - nukleīnskābes, proteīni, polipeptīdi, lipīdi, polisaharīdi - polimēri, ko veido monomēri, kas savienoti ar kovalentām saitēm. Jebkurš dzīvs organisms 90% sastāv no 6 ķīmiskajiem elementiem - C, O, H, P, N, S - bioelementi(biogēnie elementi).

Šūna

Visi dzīvie organismi dzīvībai izmanto kopīgus materiālus. Tiek izmantotas apmēram 120 (20 aminoskābes, 5 slāpekļa bāzes, 4 lipīdu klases, mazas molekulas - vienkāršas skābes, ūdens, fosfāti - 70). Tie ir ķīmiskās evolūcijas produkti (dzīvu sistēmu organiskie savienojumi un nedzīvās vielas sastāvdaļas).

Tāpat kā bioķīmija. Kā mēs jau zinām, visi dzīvie organismi sastāv no šūnām. Šūnas savukārt sastāv no ķīmiskiem elementiem. Tiek saukti ķīmiskie elementi, bez kuriem dzīvība uz Zemes nebūtu iespējama barības vielas.

Biogēnie elementi ir ķīmiskie elementi, kas ir daļa no ķermeņa šūnām, kā arī tie elementi, bez kuriem nav iespējama šūnu dzīvībai svarīgā darbība: organiskās un neorganiskās vielas, polimēru un zemas molekulmasas. Katrs no mums jau no bērnības zina, ka vairāk nekā puse cilvēka sastāv no ūdens. Attiecīgi pirmā un vissvarīgākā biogēnā viela ir ūdens.

Organismu galvenie ķīmiskie elementi:

- ūdeņradis;

- skābeklis;

- fosfors;

- sērs;

- slāpeklis;

- ogleklis.

neorganiskie savienojumi dzīvos organismos:

- karbonāti;

- fosfāti;

- amonija sāļi;

- sulfāti.

Pie citiem biogēniem elementiem pieder: nemetāli:

1) Jods un joda savienojumi ir ļoti svarīgi ķermenim, tiem ir liela nozīme vielmaiņas procesi. Jods ir daļa no tiroksīna, vairogdziedzera hormona.

2) Hlors. Šī elementa anjoni uztur ķermeņa sāļu vidi tādā līmenī, kas nepieciešams pareizai darbībai. Iekļauts arī dažos organiskajos savienojumos.

3) Silīcijs. Iekļauts saitēs un skrimšļos (ortosilicskābe), kalpo kā saistviela dažās polisaharīdu ķēdēs.

4) Selēns un tā atvasinājumi. Tie ir daļa no dažiem fermentiem (selenocisteīns).

Citas organiskas vielas, kas veido dzīvu organismu:

• etiķskābes aldehīds;
• Etiķskābe;
• Etanols ir bioķīmisko reakciju produkts un substrāts.

Tikpat svarīgi ir šādi savienojumi:

HEM ir dzelzs savienojums ar parafīna molekulu;

Kobalamīns ir kobalta savienojums (B12 vitamīns).

kalcijs un magnijs- parastie metāli, kas kopā ar dzelzs visbiežāk sastopams bioloģiskajās sistēmās. Magnijam un tā joniem ir liela nozīme šūnas funkcionēšanā, precīzāk, ribosomu un olbaltumvielu sintēzē šūnā. Magnijs ir arī daļa no hlorofils. Kalcijs dzīvā organismā var būt nešķīstošu sāļu veidā:

- kalcija karbonāts- viela, no kuras sastāv gliemju čaumalas;

- kalcija fosfāts- piedalās skeleta būvniecībā.

Fermentu sastāvā ietilpst daudzi periodiskās sistēmas 4. perioda metāli:

1) Dzelzs ir iesaistīts šūnu piesātināšanas procesā ar skābekli, kas ir daļa no hemoglobīna.

2) Cinka joni atrodams gandrīz visos fermentos.

3) Mangāns Tas ir arī daļa no dažiem fermentiem, taču tam ir svarīgāka loma normālas ārējās biosfēras uzturēšanā: tas nodrošina skābekļa izdalīšanos atmosfērā, kā arī piedalās ūdens fotoķīmiskajā atjaunošanā.

4) Molibdēns ir neatņemama nitrodināzes sastāvdaļa, slāpekli fiksējošo baktēriju enzīms, kas palīdz atjaunot slāpekli no ārpuses amonjakā.

5) Kobalts- kā jau teicām, ir daļa no kobalamīns vai B12 vitamīns.

Zemas molekulmasas savienojumi, kas ir daļa no dzīviem organismiem:

• Aminoskābes– Tie sastāv no olbaltumvielām.
• Mono un aligosaharīdi- Tie veido organismu strukturālos audus.
• Nukleamīdi Tie sastāv no nukleīnskābēm.
• Lipīdi- šūnu membrānu sastāvdaļas.

Ir arī daudzas citas vielas, kas aktīvi piedalās dzīvo organismu dzīvē: koenzīmi, terpēni un daudzas citas.

Izcelsim galvenās vielas, kas nepieciešamas pilnīgai attīstībai.

Bioķīmija

Bioķīmija ir zinātne, kas pēta dzīvo organismu sastāvu, analizē to struktūru, transformāciju, izplatību un funkcijas. Tā veidošanās sākās 19. gadsimta beigās, kad tika noteiktas galvenās dzīvās būtnēs ietilpstošo vielu klases.

Kvantitatīvais sastāvs

Dzīvo organismu šūnu ķīmiskais sastāvs ietver daudzus periodiskās tabulas elementus. Atkarībā no kvantitatīvā satura ir ierasts izdalīt trīs grupas. Bieži tos sauc par organogēniem, jo ​​bez tiem dzīva organisma pilnīga pastāvēšana nav iespējama. Šie elementi spēj veidot kovalentās saites, kas ir dzīvās pasaules pamatā.

Makroelementi

No makroelementiem izšķir kāliju, fosforu, magniju, kalciju, hloru, sēru un nātriju. Ķīmiskie elementi, kas veido dzīvos organismus, ir nepieciešami vielmaiņas procesu nodrošināšanai.

mikroelementi

Kobalts, molibdēns, cinks, jods, vanādijs, broms ir daļa no hormoniem un fermentiem. To procentuālais daudzums nepārsniedz 10 procentus.

Ultramikroelementi

Zelts, sudrabs, platīns ir arī dzīvajos organismos, taču to daudzums ir niecīgs. Ķīmiskie elementi, kas atrodas dzīvajos organismos, tajos atrodas pozitīvu vai negatīvu jonu veidā. Tie ir svarīgi šūnu barošanai, pilnīgai augšanai, jaunu audu veidošanai un normāla skābju-bāzes līdzsvara uzturēšanai organismā. Kāds ir dzīvo organismu ķīmiskais sastāvs? Pirmkārt, pēc ķīmiskā sastāva var spriest par šūnas kairinājumu vai uzbudinājumu, vielmaiņas procesu līmeni, enerģijas bilanci.

Dzīvo organismu ķīmiskais sastāvs ietver minerālsāļus un ūdeni. Tieši ūdens vidē tiek pārveidota enerģija, visas vielmaiņas reakcijas notiek dzīvā organisma iekšienē. Ūdens molekulai ir dipola uzbūve, kurā eksistē.Tieši elektronu blīvuma nobīde no ūdeņraža atomiem uz skābekli ir cēlonis polarizācijas parādīšanās, kas nosaka ūdens ārkārtējo nozīmi organisma dzīvē. . Starp ūdens molekulām veidojas vājas saites, kas ir gandrīz 20 reizes mazāk spēcīgas nekā kovalentās saites. Tieši ar to palīdzību olbaltumvielas un nukleīnskābes organismā tiek pārveidotas par citām vielās, procesu pavada organismam tik ļoti nepieciešamās enerģijas izdalīšanās. Ūdenim, būdams universāls šķīdinātājs, organisma dzīvē ir īpaša nozīme, jo lielākā daļa bioķīmisko pārvērtību notiek ūdens šķīdumos.

Kāds ir dzīvo organismu ķīmiskais sastāvs? Papildus neorganiskiem elementiem tas satur daudzas citas vielas. Piemēram, ir olbaltumvielas un nukleīnskābes. Tieši šīs organiskās vielas ir nepieciešamas ķermeņa aizsardzībai. Tie, kas nešķīst ūdenī, ietver olbaltumvielas, gandrīz visus taukus. Analizējot dzīvo organismu ķīmisko pamatsastāvu, mēs atzīmējam, ka tieši ūdens ir saistīts ar termiskā režīma regulēšanu organismā. No tā tieši atkarīga organisma spēja uzņemt siltumu pēkšņu temperatūras svārstību gadījumā. Šī īpašība ļauj organismam pasargāt sevi no pārmērīgas pārkaršanas, novērst ķermeņa pārkaršanu, kad atmosfērā paaugstinās temperatūra. Pateicoties ūdenim, notiek vienmērīgs enerģijas sadalījums starp dažādiem audiem, tiek veikta pilnvērtīga siltuma cirkulācija visos orgānos.

Organiskais sastāvs

No cilvēka organismā esošajiem organiskajiem savienojumiem īpaša nozīme ir ogļhidrātiem un lipīdiem. Tie ir savienojumi, kurus veido lielas molekulmasas taukskābes un trīsvērtīgie spirti – glicerīns. Lipīdu molekulas ir salīdzinoši mazas molekulas. Tiem piemīt hidrofobas īpašības, tas ir, tie nešķīst ūdenī, bet veido emulsijas. Lipīdi labi šķīst nepolāros organiskos šķīdinātājos, piemēram, benzolā, hloroformā, acetonā. Kādi ir galvenie Tie, pirmkārt, ir enerģijas avoti. Turklāt šīs organiskās vielas dzīvā organismā veic celtniecības funkciju. Ogļhidrātiem ir arī īpaša nozīme ķermeņa dzīvē. Papildus konstrukcijai, enerģētiskajai funkcijai, tie nepieciešami barības vielu piegādei, kā arī organisma aizsardzībai no vīrusiem un baktērijām. Ogļhidrātu regulējošās spējas slēpjas regulējošās spējās, kas nozīmē ķermeņa aizsardzību no mehāniskiem bojājumiem. Olbaltumvielas un proteīni ir biopolimēri ar lielu relatīvo molekulmasu, kuru monomēri ir organisko aminoskābju atlikumi.

Olbaltumvielas ir hormoni, tie nepieciešami daudzu organismu dzīvības procesu regulēšanai. Organismā ir arī īpašas olbaltumvielas – fermenti, kas ir bioloģiski katalizatori, kas spēj palēnināt vai paātrināt ķīmiskās reakcijas. Zinot dzīva organisma ķīmisko sastāvu, var paredzēt tā galvenās funkcijas, īpašības, meklēt iespējas, kā iegūtās zināšanas pielietot.