MI AZ ÉLŐLÉNYEK KÉMIAI ÖSSZETÉTELE? - BIOLÓGIA - 2026

A kémiai összetétele élőlények alapul szerves molekulák és néhány szervetlen elemek, többé-kevésbé ugyanolyan arányban, és hogy hasonló funkciókat látnak mindegyikben.

Az élő organizmusok sejtekből állnak, és ezek a sejtek szervezettségük különböző szintű komplexitással bírnak. Néhányan viszonylag egyszerűek, például a baktériumok, és másokra bonyolultabb szervezeti minták jellemzőek, és a belső szervezetükben sokkal több elem van, mint a legtöbb eukarióta sejt esetében.

Fotó: «oblako3011» a www.pixabay.com oldalon

Az élő anyagok szerkezeti elemei biomolekulákból állnak, és ezeknek a biomolekuláknak a fő alkotóelemei az emberek esetében például a szén (50%), az oxigén (20%), a hidrogén (10%).), nitrogén (8,5%), kalcium (4%) és foszfor (2,5%) (az összes érték a száraz tömeghez viszonyítva).

Ez a hat elem a teljes szerves anyag összetételének körülbelül 95% -át képviseli, a fennmaradó 5% egyéb elemeknek felel meg, mint például: kálium, kén, nátrium, klór, magnézium, vas, mangán és jód.

Meg kell jegyezni, hogy az organizmusok összetételének nagy része (a testtömeg több mint 60% -a) folyékony víz, amely az élet alapvető eleme, mivel mind az intracelluláris struktúrák, mind a sejtek belemerülnek..

Ez a folyékony táptalaj biztosítja a sejtek számára a legfontosabb szükséges feltételeket, és benne zajlik a túléléshez szükséges összes biokémiai reakció.

az élő lény kémiai összetétele

- Komplex biomolekulák

Az élőanyagok összetételébe kerülő számos fő elem különböző arányban egyesíti a kis szerves molekulák halmazát, amelyek viszont szerkezeti elemekként szolgálnak a bonyolultabb biomolekulák kialakításához.

A szerkezeti elemek és az organizmusok fő komplex biomolekuláinak közötti kapcsolat a következő:

- Dezoxiribonukleotidok és dezoxiribonukleinsav (DNS)

- Ribonukleotidok és ribonukleinsav (RNS)

- Aminosavak és fehérjék

- Monoszacharidok és poliszacharidok

- Zsírsavak és lipidek

Dezoxiribonukleotidok és dezoxiribonukleinsav

A dezoxiribonukleinsav vagy a DNS minden élőlény, prokarióta és eukarióta örökletes információit tartalmazza. Ez a fontos biomolekula meghatározza a sejt fő tulajdonságait, mind morfológiai, metabolikus, szerkezeti és fejlődési szempontból.

A DNS a fehérje szintéziséhez szükséges információt, valamint az RNS szintéziséhez szükséges információt kódolja, amely egy másik fontos szerves molekula, amely számos sejtfolyamat szintéziséhez és szabályozásához szükséges.

Ez egy olyan polimer, amely két nukleotidoknak nevezett alegység-szálból áll, amelyek szerkezetét egy dezoxiribóz molekula (egy 5 szénatomot tartalmazó monoszacharid), egy vagy több foszfátcsoport és egy vagy két gyűrűvel rendelkező nitrogénbázis (purin vagy pirimidin, illetőleg).

A DNS purikus bázisai az adenin (A) és a guanin (G), míg a pirimidin bázisok a timin (T) és a citozin (C).

Lineárisan az azonos DNS-szál nukleotidjai egymással foszfodiészter kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz, amelyek foszfátcsoportokból és azokból a cukrokból állnak, amelyekhez kovalensen kapcsolódnak.

Az egyik szálban lévõ bázisok kiegészítik azokat, amelyek hidrogénkötésekkel ellentétesek a másik szálban, mindig azonos módon: adenin timinnel (AT) és guanin citozinnal (GC).

Különböző nitrogénbázisok a DNS-ben és az RNS-ben.

Forrásfelhasználó: Sponktranslation: Felhasználó: Jcfidy

Ribonukleotidok és ribonukleinsav

A DNS-hez hasonlóan a ribonukleinsav biomolekulák, és felelõs a fehérjéket alkotó aminosavak kötéséért, valamint a génexpresszió szabályozásának és irányításának egyéb bonyolultabb folyamataiért.

Ez egyben biopolimer is, de az alkotó nukleotidokat ribonukleotidoknak nevezzük, mivel az őket felépítő monoszacharid nem dezoxiribóz, mint a DNS-ben, hanem ribóz. Egy vagy több foszfátcsoporttal is rendelkeznek, és nitrogéntartalmuk különbözik a DNS-től abban, hogy nincs jelen guanin, hanem uracil (U).

Aminosavak és fehérjék

A fehérjék olyan biomolekulák, amelyek elérhetik a különböző bonyolultsági fokot, és szerkezetük és funkciójuk szempontjából jelentősen sokoldalúak. Ezek nem csak a sejtek szerkezetét és alakját adják meg, hanem olyan tevékenységekkel is rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik az alapvető biokémiai reakciók (enzimek) gyors fejlődését.

A szóban forgó fehérje típusától függetlenül mindegyik aminosavaknak nevezett bázikus „építőelemekből” áll, amelyek olyan molekulák, amelyeknek „aszimmetrikus” szénatomja kapcsolódik egy aminocsoporthoz (-NH2), egy karboxilcsoporthoz (-COOH), hidrogénatom (-H) és R csoport, amely megkülönbözteti őket.

A riboszómás protein szerkezetének grafikus ábrázolása (Forrás: Jawahar Swaminathan és az MSD munkatársai az Európai Bioinformatikai Intézetben a Wikimedia Commonson keresztül)

A természetben a leggyakoribb aminosavak 20, és az R csoport azonosítása szerint vannak osztályozva; ezek:

- aszparagin, glutamin, tirozin, szerin, treonin (poláris)

- aszparaginsav, glutaminsav, arginin, lizin, hisztidin (feltöltött) és

- glicin, alanin, valin, leucin, izoleucin, triptofán, prolin, cisztein, metionin és fenilalanin (apoláris).

Miután a DNS-t RNS-molekulává transzláltuk, minden nukleotid-hármas egy kódot képvisel, amely megmondja a fehérjéket (riboszómákat) szintetizáló szerkezetnek, hogy milyen típusú aminosavat kell beépíteni a növekvő peptidláncba.

A fehérjéket alkotó polipeptidek előállíthatók, az aminosavak közötti uniónak köszönhetően, amely egy peptidkötés létrehozásából áll egy aminosav karboxilcsoportjának szénje és a szomszédos aminosav aminocsoportjának nitrogénje között.

Monoszacharidok és poliszacharidok

A szénhidrátok az élőlények egyik leggazdagabb biomolekulája. Alapvető funkciókat látnak el, mint például szerkezeti, táplálkozási, jelző elemek stb. Különböző arányú szén, hidrogén és oxigén kémiai komplexeiből állnak.

A növények az élőlények egyik legfontosabb természetes szénhidráttermelője, és a legtöbb állat tőlük függ a túlélésért, mivel ezekből energiát, vizet és szénet nyernek.

Cellulóz, szerkezeti biopolimer (Forrás: Vicente Neto, a Wikimedia Commons segítségével)

A zöldségek szerkezeti szénhidrátjai (cellulóz, lignin stb.), Valamint a növények (keményítő) és sok állat (glikogén) tartalék szénhidrátjai többé-kevésbé komplex poliszacharidok, amelyek egyszerű vagy cukor egységek polimerjeiből állnak. monoszacharidok (elsősorban glükóz).

Zsírsavak és lipidek

A lipidek vízben nem oldódó vegyületek, amelyek a biológiai membránok alapvető anyagát alkotják, valamennyi élő sejt funkcionális és szerkezeti szempontból elemi eleme.

Ezek amfipátiás molekulák, azaz olyan molekulák, amelyeknek hidrofil és hidrofób vége van. Szénvázhoz kötött zsírsavláncokból, általában glicerinből állnak, amelyek harmadik „szabad” szénatomja egy adott szubsztituenssel kapcsolódik, amely minden molekula azonosítja.

A leggyakoribb lipidek (Forrás: Az eredeti feltöltő Lmaps volt az angol Wikipedia-ban. Via Wikimedia Commons)

A zsírsavak szénhidrogének, azaz kizárólag szén- és hidrogénatomokból állnak össze.

A több lipid kettős réteg formájában történő asszociációja lehetővé teszi a membrán kialakulását, és ennek a szerkezetnek a hidrofób tulajdonságai, valamint az integrált és perifériás fehérjék jelenléte részben áteresztő struktúrává teszik.

- Víz

Fotó: José Manuel Suárez, a Wikimedia Commons segítségével

A víz (H2O) az élőlények és az azokat alkotó sejtek egyik legfontosabb kémiai eleme. Az állatok és növények testtömegének nagy részét ez a színtelen folyadék képezi.

A növények által végzett fotoszintézis révén a víz az oxigén fő forrása, amelyet az állatok belélegznek, valamint a hidrogénatomok is, amelyek a szerves vegyületek részét képezik.

Univerzális oldószernek tekintik, és tulajdonságai miatt ez különösen fontos az élő szervezeteket jellemző biokémiai reakciók kialakulásához.

A sejtek szempontjából a vizet "rekeszekre" osztják:

• Az intracelluláris tér, ahol a citoszolt víz és más anyagok keveréke képezi, folyadék, amelyben az eukarióta sejtek organellái szuszpendálódnak.
• Az extracelluláris tér, amely a sejteket körülvevő környezetből áll, akár szöveten, akár természetes környezetben (egysejtű szervezetek).

- Ionok

A sejtekben található kémiai elemek nagy része a fent említett biomolekulák formájában található meg, és sokan mások, amelyeket ebből a szövegből kimaradtak. Más fontos kémiai elemek azonban ionok formájában vannak.

A sejtmembránok általában nem képesek átjutni a sejtek belső vagy külső környezetében oldódó ionokhoz, tehát ezek transzporterek vagy speciális csatornák útján léphetnek be vagy távozhatnak ezekből.

Az extracelluláris táptalaj vagy a citoszol ionkoncentrációja befolyásolja a sejtek ozmotikus és elektromos tulajdonságait, valamint az ezektől függő különböző sejtjelző folyamatokat.

Az állati és növényi szövetek legfontosabb ionjai a kalcium, kálium és nátrium, klór és magnézium.

Irodalom

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. A sejt molekuláris biológiája. 4. kiadás. New York: Garland Science; 2002. A sejt kémiai összetevői. A következő címen szerezhető be: ncbi.nlm.nih.gov
2. Gladyšev, GP, Kitaeva, DK és Ovcharenko, EN (1996). Miért alkalmazkodik az élőlények kémiai összetétele a környezethez? Journal of Biological Systems, 4 (04), 555-564.
3. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA és Rodwell, VW (2014). Harper illusztrált biokémiája. McGraw-Hill.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, és Cox, MM (2008). A biokémia Lehninger alapelvei. Macmillan.
5. Prescher, JA, és Bertozzi, CR (2005). Kémia az élő rendszerekben. Természetkémiai biológia, 1 (1), 13-21.
6. Solomon, EP, Berg, LR és Martin, DW (2011). Biológia (9. kiadás). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.