Kemični elementi celice.
- Preprečevanje
Celice živih organizmov v svoji kemijski sestavi se bistveno razlikujejo od okoliškega neživega okolja in strukture kemičnih spojin ter množice in vsebine kemičnih elementov. Skupno je v živih organizmih prisotnih okoli 90 kemijskih elementov, ki so glede na vsebino razdeljeni v tri glavne skupine: makrohranila, mikroelementi in ultramikroelementi.
Makroelementi.
Makroelementi v pomembnih količinah so zastopani v živih organizmih, ki segajo od stotink odstotka do več deset odstotkov. Če vsebina katere koli kemične snovi v telesu presega 0,005% telesne teže, se ta snov imenuje makroelementi. So del glavnih tkiv: krvi, kosti in mišic. Ti vključujejo, na primer, naslednje kemijske elemente: vodik, kisik, ogljik, dušik, fosfor, žveplo, natrij, kalcij, kalij, klor. Makroelementi vsebujejo približno 99% mase živih celic, pri čemer je večina (98%) vodika, kisika, ogljika in dušika.
Spodnja tabela prikazuje glavne makrohranila v telesu:
Za vse štiri najpogostejše elemente v živih organizmih (vodik, kisik, ogljik, dušik, kot je bilo rečeno prej) je značilno eno skupno lastnost. Ti elementi nimajo enega ali več elektronov v zunanji orbiti, da tvorijo stabilne elektronske vezi. Tako vodikov atom za tvorbo stabilne elektronske vezi nima enega elektrona v zunanji orbiti, kisikovih atomov, dušika in ogljika - dveh, treh in štirih elektronov. V zvezi s tem ti kemijski elementi z lahkoto tvorijo kovalentne vezi zaradi združevanja elektronov in z lahkoto medsebojno vplivajo, tako da zapolnijo svoje zunanje elektronske lupine. Poleg tega lahko kisik, ogljik in dušik tvorijo ne le posamezne vezi, ampak tudi dvojne vezi. Posledično se znatno poveča število kemičnih spojin, ki se lahko tvorijo iz teh elementov.
Poleg tega so ogljik, vodik in kisik najlažji med elementi, ki lahko tvorijo kovalentne vezi. Zato so se izkazali za najprimernejše za tvorbo spojin, ki sestavljajo živo snov. Posebej je treba omeniti še eno pomembno lastnost ogljikovih atomov - sposobnost, da tvorijo kovalentne vezi s štirimi drugimi atomi ogljika naenkrat. Zahvaljujoč tej zmožnosti, so skeleti narejeni iz številnih organskih molekul.
Elementi v sledovih
Čeprav vsebnost elementov v sledovih ne presega 0,005% za vsak posamezni element, skupaj pa predstavljajo le okoli 1% mase celic, so elementi v sledovih potrebni za vitalno aktivnost organizmov. V odsotnosti ali pomanjkanju vsebine se lahko pojavijo različne bolezni. Mnogi elementi v sledovih so del ne-proteinskih encimskih skupin in so potrebni za izvajanje njihove katalitske funkcije.
Na primer, železo je sestavni del hema, ki je del citokromov, ki so komponente verige prenosa elektronov, in hemoglobina, proteina, ki prenaša kisik iz pljuč v tkiva. Pomanjkanje železa v človeškem telesu povzroča razvoj anemije. Pomanjkanje joda, ki je del tiroidnega hormona ščitnice, vodi do bolezni, povezanih s pomanjkanjem tega hormona, kot je endemična golica ali kretenizem.
Primeri elementov v sledovih so predstavljeni v spodnji tabeli:
2.3 Kemična sestava celic. Makro in elementi v sledovih
Video tutorski 2: Struktura, lastnosti in funkcije organskih spojin Koncept biopolimerov
Predavanje: Kemična sestava celic. Makro in elementi v sledovih. Razmerje med strukturo in funkcijami anorganskih in organskih snovi
makrohranila, katerih vsebnost ni nižja od 0,01%;
elementi v sledovih - katerih koncentracija je manjša od 0,01%.
V vsaki celici je vsebnost elementov v sledovih manj kot 1%, makroelementi - več kot 99%.
Natrij, kalij in klor zagotavljajo številne biološke procese - turgor (notranji celični pritisk), pojav živčnih električnih impulzov.
Dušik, kisik, vodik, ogljik. To so glavne komponente celice.
Fosfor in žveplo sta pomembna sestavina peptidov (proteinov) in nukleinskih kislin.
Kalcij je osnova vseh skeletnih formacij - zob, kosti, lupin, celičnih sten. Sodeluje tudi pri krčenju mišic in koagulaciji krvi.
Magnezij je sestavni del klorofila. Sodeluje pri sintezi beljakovin.
Železo je sestavni del hemoglobina, sodeluje pri fotosintezi, določa učinkovitost encimov.
Elementi v sledovih v zelo nizkih koncentracijah, pomembnih za fiziološke procese: t
Cink je sestavni del insulina;
Baker - sodeluje pri fotosintezi in dihanju;
Kobalt - sestavni del vitamina B12;
Jod - sodeluje pri uravnavanju presnove. Je pomemben sestavni del ščitničnih hormonov;
Fluor je sestavni del zobne sklenine.
Neravnovesje v koncentraciji mikro in makrohranil vodi do presnovnih motenj, razvoja kroničnih bolezni. Pomanjkanje kalcija - vzrok za rahitis, železo - anemija, pomanjkanje dušika v beljakovinah, jod - zmanjšanje intenzivnosti presnovnih procesov.
Razmislite o odnosu organskih in anorganskih snovi v celici, njihovi strukturi in funkciji.
Celice vsebujejo veliko mikro in makromolekul različnih kemijskih razredov.
Anorganske celične snovi
Voda Od skupne mase živega organizma predstavlja največji odstotek - 50-90% in sodeluje v skoraj vseh življenjskih procesih:
kapilarni procesi, ker je univerzalno polarno topilo, vpliva na lastnosti intersticijske tekočine, metabolizma. V zvezi z vodo so vse kemijske spojine razdeljene na hidrofilne (topne) in lipofilne (topne v maščobah).
Intenzivnost presnove je odvisna od njene koncentracije v celici - več vode, hitreje potekajo procesi. Izguba 12% vode s strani človeškega telesa - zahteva obnovo pod nadzorom zdravnika, z izgubo 20% - pride do smrti.
Mineralne soli. Vsebuje v živih sistemih v raztopljeni obliki (disociacija v ione) in neraztopljena. Raztopljene soli so vključene v:
prenos snovi skozi membrano. Kovinski kationi zagotavljajo "kalijevo-natrijevo črpalko", ki spreminja osmotski tlak celice. Zaradi tega voda s snovmi, raztopljenimi v njem, vstopa v celico ali jo zapušča, odnaša nepotrebno;
tvorba živčnih impulzov elektrokemijske narave;
so del beljakovin;
fosfatni ion - komponenta nukleinskih kislin in ATP;
karbonatni ion - podpira Ph v citoplazmi.
Netopne soli v obliki celih molekul tvorijo strukture lupin, lupin, kosti, zob.
Celična organska snov
Skupna značilnost organske snovi je prisotnost ogljikove skeletne verige. To so biopolimeri in majhne molekule enostavne strukture.
Glavni razredi, ki so na voljo v živih organizmih:
Ogljikovi hidrati. Celice vsebujejo različne tipe - enostavne sladkorje in netopne polimere (celuloza). V odstotku je njihov delež v suhi snovi do 80%, živali - 20%. Imajo pomembno vlogo v življenjski podpori celic:
Fruktoza in glukoza (monosaharidi) se hitro absorbirajo v telo, so vključeni v presnovo, so vir energije.
Riboza in deoksiriboza (monosaharidi) sta ena izmed treh glavnih sestavin DNA in RNA.
Laktoza (nanaša se na disaharam), ki jo sintetizira živalsko telo, je del mleka sesalcev.
Saharoza (disaharid) - vir energije, nastaja v rastlinah.
Maltoza (disaharid) - zagotavlja kalitev semena.
Prav tako preprosti sladkor opravlja druge funkcije: signalne, zaščitne, transportne.
Polimerni ogljikovi hidrati so v vodi topni glikogen kot tudi netopna celuloza, hitin, škrob. Imajo pomembno vlogo pri presnovi, izvajajo strukturne, skladiščne in zaščitne funkcije.
Lipidi ali maščobe. V vodi so netopni, vendar se med seboj dobro premešajo in raztopijo v nepolarnih tekočinah (ki ne vsebujejo kisika, npr. Kerozin ali ciklični ogljikovodiki so nepolarna topila). Lipidi so potrebni v telesu, da mu zagotovimo energijo - med njihovo oksidacijsko energijo in vodo nastanejo. Maščobe so zelo energetsko učinkovite - s pomočjo 39 kJ na gram, izpuščene med oksidacijo, lahko dvignete tovor, ki tehta 4 tone, do višine 1 m. Maščoba zagotavlja tudi zaščitno in izolacijsko funkcijo - pri živalih njegova debela plast pomaga ohranjati toploto v hladnem obdobju. Snovi, podobne maščobam, varujejo perje vodnih ptic, da se ne zmočijo, zagotovijo zdrav videz in elastičnost živalske dlake, opravijo pokrivno funkcijo na listih rastlin. Nekateri hormoni imajo lipidno strukturo. Masti tvorijo osnovo strukture membrane.
Proteini ali proteini so heteropolimeri biogene strukture. Sestavljeni so iz aminokislin, katerih strukturne enote so: amino skupina, radikal in karboksilna skupina. Lastnosti aminokislin in njihove razlike med seboj določajo radikale. Zaradi amfoternih lastnosti lahko tvorijo medsebojne vezi. Protein je lahko sestavljen iz več ali več sto aminokislin. Struktura beljakovin vključuje 20 aminokislin, njihove kombinacije določajo raznolikost oblik in lastnosti beljakovin. Približno ducat aminokislin je nujno potrebnih - v telesu živali se ne sintetizirajo, njihov vnos pa zagotavlja rastlinska živila. V prebavnem traktu so proteini razdeljeni na posamezne monomere, ki se uporabljajo za sintezo lastnih beljakovin.
Strukturne značilnosti beljakovin:
primarna struktura - veriga amino kislin;
sekundarna - veriga, ki je zavita v spiralo, kjer se vodikove vezi tvorijo med tuljavami;
terciarni - spiralo ali več njih, ki se zapakirajo v globulo in so povezani s šibkimi vezmi;
Kvartar ne obstaja v vseh beljakovinah. To je več globul, povezanih z nekovalentnimi vezmi.
Moč struktur se lahko razbije in nato obnovi, medtem ko beljakovina začasno izgubi značilne lastnosti in biološko aktivnost. Samo uničenje primarne strukture je nepovratno.
Proteini opravljajo številne funkcije v celici:
pospeševanje kemijskih reakcij (encimska ali katalitska funkcija, od katerih je vsaka odgovorna za določeno posamezno reakcijo);
transport - prenos ionov, kisika, maščobnih kislin skozi celične membrane;
Zaščitni krvni proteini, kot so fibrin in fibrinogen, so v krvni plazmi v neaktivni obliki, tvorijo krvne strdke na mestu poškodbe zaradi kisika. Protitelesa - zagotavljajo imunost.
strukturni peptidi so delno ali pa so osnova celičnih membran, tetiv in drugih vezivnih tkiv, las, volne, kopit in nohtov, kril in zunanjih integumentov. Aktin in miozin zagotavljata kontraktilno mišično aktivnost;
regulatorni - hormonski proteini zagotavljajo humoralno regulacijo;
energija - med pomanjkanjem hranil telo začne razgrajevati lastne beljakovine, kar moti proces lastne življenjske dejavnosti. Zato telo po dolgi lakoti ne more vedno okrevati brez zdravniške pomoči.
Nukleinske kisline. Obstajata 2 - DNA in RNA. RNA je več vrst - informacijska, transportna in ribosomska. Švicarski švicarski F. Fisher je odkril konec 19. stoletja.
DNA je deoksiribonukleinska kislina. Vsebuje jedro, plastide in mitohondrije. Strukturno je linearni polimer, ki tvori dvojno spiralo komplementarnih nukleotidnih verig. Koncept njegove prostorske strukture so leta 1953 ustvarili Američani D. Watson in F. Crick.
Njegove monomerne enote so nukleotidi, ki imajo v osnovi skupno strukturo od:
dušikova baza (ki pripada purinski skupini - adenin, gvanin, pirimidin - timin in citozin.)
V strukturi polimerne molekule so nukleotidi združeni v parih in komplementarno, kar je posledica različnega števila vodikovih vezi: adenin + timin - dva, gvanina + citozin - tri vodikove vezi.
Vrstni red nukleotidov kodira strukturne aminokislinske sekvence beljakovinskih molekul. Mutacija je sprememba v zaporedju nukleotidov, saj bodo encimske molekule drugačne strukture kodirane.
RNA - ribonukleinska kislina. Strukturne značilnosti njegove razlike od DNK so:
namesto timinovega nukleotida - uracila;
riboza namesto deoksiriboze.
Transportna RNA je polimerna veriga, ki je v ravnini prepognjena v obliki listov detelje, njena glavna funkcija pa je, da ribosome dostavi aminokislino.
Matrica (sel) RNA se stalno oblikuje v jedru, ki je komplementarna kateremu koli delu DNK. To je strukturna matrika, na podlagi katere bo na ribosomu sestavljena beljakovinska molekula. Od celotne vsebnosti molekul RNA je ta vrsta 5%.
Ribosomal - je odgovoren za proces izdelave beljakovinskih molekul. Sintetizira se na jedru. V kletki je 85%.
ATP - adenozin trifosfatna kislina. To je nukleotid, ki vsebuje:
Elementi sledenja vključujejo
Prihranite čas in ne vidite oglasov s storitvijo Knowledge Plus
Prihranite čas in ne vidite oglasov s storitvijo Knowledge Plus
Odgovor
Odgovor je podan
nikitasapper
Povežite Knowledge Plus za dostop do vseh odgovorov. Hitro, brez oglaševanja in odmora!
Ne zamudite pomembnega - povežite Knowledge Plus, da boste takoj videli odgovor.
Oglejte si videoposnetek za dostop do odgovora
Oh ne!
Pogledi odgovorov so končani
Povežite Knowledge Plus za dostop do vseh odgovorov. Hitro, brez oglaševanja in odmora!
Ne zamudite pomembnega - povežite Knowledge Plus, da boste takoj videli odgovor.
Kemična sestava celic
Skupine elementov kemijske sestave celice
Znanost, ki preučuje sestavne dele in strukturo žive celice, se imenuje citologija.
Vse elemente, vključene v kemijsko strukturo telesa, lahko razdelimo v tri skupine:
- makrohranila;
- elementi v sledovih;
- ultramiklični elementi.
Makroelementi vključujejo vodik, ogljik, kisik in dušik. Skoraj 98% vseh sestavnih elementov spada v njihov delež.
Elementi sledi so v številu desetin in stotink odstotka. In zelo nizka vsebnost ultramikroelementov - stotinke in tisočine odstotka.
Prevedeno iz grščine je »makro« velik in »mikro« je majhen.
Sl. 1 Vsebina kemičnih elementov v celici
Znanstveniki so ugotovili, da ni posebnih elementov, ki bi bili edinstveni za žive organizme. Torej ta živa, nežive narava je sestavljena iz istih elementov. To dokazuje njihovo razmerje.
Kljub kvantitativni vsebini kemičnega elementa odsotnost ali zmanjšanje vsaj enega od njih povzroči smrt celotnega organizma. Navsezadnje ima vsak od njih svoj pomen.
Vloga kemijske sestave celice
Makroelementi so osnova biopolimerov, in sicer beljakovin, ogljikovih hidratov, nukleinskih kislin in lipidov.
Elementi v sledovih so del vitalnih organskih snovi, vključenih v presnovne procese. So sestavni del mineralnih soli, ki so v obliki kationov in anionov, njihovo razmerje pa določa alkalno okolje. Najpogosteje je rahlo alkalna, saj se razmerje mineralnih soli ne spremeni.
Hemoglobin vsebuje železo, klorofil - magnezij, beljakovine - žveplo, nukleinske kisline - fosfor, presnovo poteka z zadostno količino kalcija.
Sl. 2. Sestava celic
Nekateri kemijski elementi so sestavine anorganskih snovi, na primer voda. Ima pomembno vlogo pri vitalni dejavnosti rastlinskih in živalskih celic. Voda je dobro topilo, zato so vse snovi v telesu razdeljene na:
- Hidrofilni - topni v vodi;
- Hidrofobni - ne raztopi v vodi.
Zaradi prisotnosti vode postane celica elastična, spodbuja gibanje organskih snovi v citoplazmi.
Sl. 3. Celične snovi.
Tabela "Lastnosti kemijske sestave celice"
Da bi jasno razumeli, kateri kemijski elementi so del celice, smo jih navedli v naslednji tabeli:
Kateri kemijski elementi so povezani z makro in mikrohranili celice?
Kateri kemijski elementi so povezani z makro in mikrohranili celice?
Makroelementi (velik odstotek telesa po vsebini) vključujejo naslednje kemijske elemente:
- kisik (70%), ogljik (15%), vodik (10%), dušik (2%), kalij (0,3%), žveplo (0, 2%), fosfor (1%), klor (0, 1%), ostalo - magnezij, kalcij, natrij.
Za elemente v sledovih (majhen odstotek telesne vsebine) so takšni kemijski elementi:
- kobalt, cink, vanadij, fluor, selen, baker, krom, nikelj, germanij, jod, rutenij.
Kemična sestava celic
Celica je osnovna enota življenja na Zemlji. Ima vse značilnosti živega organizma: raste, množi, izmenjuje snovi in energijo z okoljem, reagira na zunanje dražljaje. Začetek biološke evolucije je povezan s pojavom celičnih življenjskih oblik na Zemlji. Enocelični organizmi so celice, ki obstajajo ločeno drug od drugega. Telo vseh večceličnih živali in rastlin je zgrajeno iz večjega ali manjšega števila celic, ki so neke vrste bloki, ki sestavljajo kompleksen organizem. Ne glede na to, ali je celica celovit živi sistem - ločen organizem ali je le njegov del, je obdarjen z vrsto značilnosti in lastnosti, ki so skupne vsem celicam.
Kemična sestava celic
V celicah je bilo najdenih približno 60 elementov periodnega sistema Mendelejeva, ki se pojavljajo tudi v nežive narave. To je eden od dokazov o sožitju žive in nežive narave. V živih organizmih so najpogostejši vodik, kisik, ogljik in dušik, ki tvorijo okoli 98% mase celic. To je posledica posebnosti kemijskih lastnosti vodika, kisika, ogljika in dušika, zaradi česar se je izkazalo, da so najbolj primerne za tvorbo molekul, ki opravljajo biološke funkcije. Ti štirje elementi so sposobni tvoriti zelo močne kovalentne vezi preko združevanja elektronov, ki pripadajo dvema atomoma. Kovalentno vezani atomi ogljika lahko tvorijo oder neštetih različnih organskih molekul. Ker ogljikovi atomi brez težav tvorijo kovalentne vezi s kisikom, vodikom, dušikom in tudi z žveplom, organske molekule dosežejo izjemno kompleksnost in strukturo.
Poleg štirih glavnih elementov v celici vsebujejo opazne količine (10. in 100. odstotka) železo, kalij, natrij, kalcij, magnezij, klor, fosfor in žveplo. Vsi drugi elementi (cink, baker, jod, fluor, kobalt, mangan itd.) So v celici v zelo majhnih količinah in se zato imenujejo mikroelementi.
Kemični elementi so del anorganskih in organskih spojin. Anorganske spojine vključujejo vodo, mineralne soli, ogljikov dioksid, kisline in baze. Organske spojine so beljakovine, nukleinske kisline, ogljikovi hidrati, maščobe (lipidi) in lipidi. Poleg kisika, vodika, ogljika in dušika se lahko vključijo tudi drugi elementi. Nekatere beljakovine vsebujejo žveplo. Sestavina nukleinskih kislin je fosfor. Molekula hemoglobina vključuje železo, magnezij sodeluje pri konstrukciji molekule klorofila. Elementi v sledovih kljub izredno nizki vsebnosti živih organizmov igrajo pomembno vlogo v procesih vitalne dejavnosti. Jod je del hormona ščitnice - tiroksina, kobalta - v sestavi vitamina B12 Insulin, hormon pankreasnega otočka, vsebuje cink. Pri nekaterih ribah bakra zavzema mesto železa v molekulah pigmentov, ki prenašajo kisik.
Voda
H2O - najpogostejša spojina v živih organizmih. Njegova vsebnost v različnih celicah se spreminja v precej širokih mejah: od 10% v sklenini zob do 98% v telesu meduze, v povprečju pa je približno 80% telesne teže. Izjemno pomembna vloga vode pri zagotavljanju procesov življenjske dejavnosti je posledica njenih fizikalno-kemijskih lastnosti. Polarnost molekul in zmožnost tvorbe vodikovih vezav omogočata, da je voda dobro topilo za veliko število snovi. Večina kemijskih reakcij, ki se odvijajo v celici, se lahko pojavijo le v vodni raztopini. Voda je vključena v številne kemijske transformacije.
Skupno število vodikovih vezi med vodnimi molekulami se spreminja s t °. Pri t ° taljenje ledu uniči približno 15% vodikovih vezi, pri t ° 40 ° S - polovico. Med prehodom v plinasto stanje uničimo vse vodikove vezi. To pojasnjuje visoko specifično toploto vode. S spremembo t ° zunanjega okolja voda absorbira ali oddaja toploto zaradi razpoke ali ponovne tvorbe vodikovih vezi. Na ta način so t ° nihanja znotraj celice manjša kot v okolju. Visoka toplota izhlapevanja je osnova učinkovitega mehanizma prenosa toplote v rastlinah in živalih.
Voda kot topilo sodeluje pri pojavih osmoze, ki igra pomembno vlogo v vitalni aktivnosti celice organizma. Osmoza se nanaša na prodiranje molekul topila skozi polprepustno membrano v raztopino snovi. Polprepustne membrane se imenujejo membrane, ki prehajajo skozi molekule topila, vendar ne prehajajo molekule (ali ioni) raztopine. Zato je osmoza enostranska difuzija vodnih molekul v smeri raztopine.
Mineralne soli
Večina anorganskih in-celic je v obliki soli v disociranem ali v trdnem stanju. Koncentracija kationov in anionov v celici in njenem okolju se spreminja. Celica vsebuje precej K in veliko Na. V zunajceličnem okolju, na primer v krvni plazmi, v morski vodi, nasprotno, veliko je natrija in ni dovolj kalija. Razdražljivost celice je odvisna od razmerja koncentracij ionov Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+. V tkivih večceličnih živali je K vključen v sestavo večcelične snovi, ki zagotavlja kohezijo celic in njihovo urejeno razporeditev. Osmotski tlak v celici in njegove lastnosti pufra so v veliki meri odvisne od koncentracije soli. Pufranje je sposobnost celice, da ohranja šibko alkalno reakcijo svoje vsebine na konstantni ravni. Pufriranje znotraj celice je zagotovljeno predvsem z ionoma H2Ro4 in NRA4 2-. Pri zunajceličnih tekočinah in v krvi ima H vlogo pufra.2Z3 in NSO3 -. Anioni vežejo ione H in hidroksidne ione (OH -), zaradi česar ostane reakcija znotraj celice zunajceličnih tekočin skoraj nespremenjena. Netopne mineralne soli (na primer kalcijev fosfat) zagotavljajo trdnost kostnega tkiva vretenčarjev in školjk mehkužcev.
Celična organska snov
Veverice
Med organskimi snovmi so celice na prvem mestu beljakovine, tako po količini (10–12% celotne celične mase) kot po vrednosti. Beljakovine so visokomolekularni polimeri (z molekulsko maso od 6000 do 1 milijon in več), katerih monomeri so aminokisline. Živi organizmi uporabljajo 20 aminokislin, čeprav obstajajo veliko več. Sestava katerekoli amino kisline vključuje amino skupino (-NH.)2z osnovnimi lastnostmi in karboksilno skupino (-COOH) s kislinskimi lastnostmi. Dve aminokisline združimo v eno molekulo z vzpostavitvijo HN-CO vezi z sproščanjem vodne molekule. Povezava med amino skupino ene aminokisline in karboksilom druge skupine se imenuje peptid. Proteini so polipeptidi, ki vsebujejo desetine in stotine aminokislin. Molekule različnih proteinov se med seboj razlikujejo po molekulski masi, številu, sestavi aminokislin in zaporedju njihove razporeditve v polipeptidni verigi. Jasno je torej, da se beljakovine razlikujejo v ogromni raznolikosti, njihovo število pri vseh vrstah živih organizmov pa je ocenjeno na 10 10 - 10 12.
Veriga aminokislinskih enot, ki jih povezujejo kovalentne peptidne vezi v specifičnem zaporedju, se imenuje primarna struktura proteina. V celicah imajo beljakovine obliko spiralno zvitih vlaken ali kroglic. To je mogoče razložiti z dejstvom, da je polipeptidna veriga v naravnem proteinu položena na strogo določen način, odvisno od kemijske strukture njenih sestavnih aminokislin.
Na začetku je polipeptidna veriga navita. Med atoma sosednjih tuljav nastane privlačnost, vodikove vezi pa tvorijo predvsem skupine NH in CO na sosednjih tuljavah. Veriga aminokislin, zavite v spiralo, tvori sekundarno strukturo proteina. Zaradi nadaljnjega zlaganja vijačnice se pojavi specifična za vsako konfiguracijo proteina, ki se imenuje terciarna struktura. Terciarna struktura je posledica delovanja adhezijskih sil med hidrofobnimi radikali, ki so prisotne v nekaterih aminokislinah, in kovalentnih vezi med SH-skupinami aminokislinskega cisteina (S-S-vezi). Količina aminokislin s hidrofobnimi radikali in cisteinom, kot tudi vrstni red njihove lokacije v polipeptidni verigi, sta specifični za vsako beljakovino. Zato so značilnosti terciarne strukture beljakovin določene z njegovo primarno strukturo. Protein izkazuje biološko aktivnost le v obliki terciarne strukture. Zato lahko zamenjava ene aminokisline v polipeptidni verigi privede do spremembe konfiguracije proteina in do zmanjšanja ali izgube njegove biološke aktivnosti.
V nekaterih primerih se proteinske molekule med seboj združujejo in lahko opravljajo svojo funkcijo le v obliki kompleksov. Hemoglobin je torej kompleks štirih molekul in le v tej obliki je sposoben pritrditi in prenašati O. Takšni agregati predstavljajo kvartarno strukturo proteina. V sestavi so beljakovine razdeljene na dva glavna razreda - enostavna in kompleksna. Enostavne beljakovine sestavljajo samo aminokisline, nukleinske kisline (nukleotidi), lipidi (lipoproteini), Me (metaloproteidi), P (fosfoproteini).
Funkcije beljakovin v celici so zelo različne. Ena od najpomembnejših je gradbena funkcija: beljakovine sodelujejo pri tvorbi vseh celičnih membran in celičnih organoidov ter znotrajceličnih struktur. Encimska (katalitska) vloga beljakovin je izjemno pomembna. Encimi pospešujejo kemijske reakcije, ki se pojavljajo v celici, 10 kil in 100 milijonov krat. Motorno funkcijo zagotavljajo posebne kontraktilne beljakovine. Te beljakovine so vključene v vse tipe gibanj, ki jih celice in organizmi lahko povzročijo: migetanje cilij in premagovanje zastavic v protozoah, krčenje mišic pri živalih, gibanje listov v rastlinah itd. ali biološko aktivne snovi (hormoni) in jih prenesejo v tkiva in organe telesa. Zaščitna funkcija je izražena v obliki proizvodnje specifičnih beljakovin, imenovanih protitelesa, kot odgovor na prodor tujih proteinov ali celic v telo. Protitelesa vežejo in nevtralizirajo tuje snovi. Beljakovine imajo pomembno vlogo kot viri energije. S polno delitvijo 1g. dodeljenih 17,6 kJ (
Ogljikovi hidrati
Ogljikovi hidrati ali saharidi - organske snovi s splošno formulo (SN2O)n. Za večino ogljikovih hidratov je število atomov H dvakrat večje od števila atomov O, kot v molekulah vode. Zato so bile te snovi imenovane ogljikovi hidrati. V živi celici so ogljikovi hidrati v količinah, ki ne presegajo 1-2, včasih 5% (v jetrih, mišicah). Rastlinske celice so najbogatejše z ogljikovimi hidrati, kjer njihova vsebnost v nekaterih primerih doseže 90% teže suhe snovi (semena, gomolji krompirja itd.).
Ogljikovi hidrati so preprosti in kompleksni. Preprosti ogljikovi hidrati se imenujejo monosaharidi. Odvisno od števila atomov ogljikovih hidratov v molekuli se monosaharidi imenujejo trios, tetros, pentoza ali heksoza. Od šestih ogljikovih monosaharidov - so najpomembnejše heksoze - glukoza, fruktoza in galaktoza. Glukoza je v krvi (0,1-0,12%). Pentoze riboze in deoksiriboze so del nukleinskih kislin in ATP. Če sta v eni molekuli združeni dva monosaharida, se ta spojina imenuje disaharid. Sladkor za hrano, pridobljen iz sladkornega trsa ali sladkorne pese, je sestavljen iz ene molekule glukoze in ene molekule fruktoze, mlečnega sladkorja - iz glukoze in galaktoze.
Kompleksni ogljikovi hidrati, ki jih tvorijo številni monosaharidi, se imenujejo polisaharidi. Monomer takih polisaharidov kot škrob, glikogen, celuloza je glukoza. Ogljikovi hidrati opravljajo dve glavni funkciji: konstrukcijo in energijo. Celuloza tvori stene rastlinskih celic. Kompleksni polisaharid hitin je glavna strukturna komponenta zunanjega okostja členonožcev. Hitin ima tudi funkcijo gradnje v gobah. Ogljikovi hidrati imajo vlogo glavnega vira energije v celici. V procesu oksidacije se sprosti 1 g ogljikovih hidratov 17,6 kJ (
4,2 kcal). Škrob v rastlinah in glikogen v živalih se odlagajo v celicah in služijo kot rezerva energije.
Nukleinske kisline
Vrednost nukleinskih kislin v celici je zelo velika. Posebnosti njihove kemijske strukture omogočajo shranjevanje, prenos in prenos z dedovanjem na hčerinske celice informacije o strukturi proteinskih molekul, ki se sintetizirajo v vsakem tkivu na določeni stopnji individualnega razvoja. Ker je večina lastnosti in znakov celic posledica beljakovin, je jasno, da je stabilnost nukleinskih kislin najpomembnejši pogoj za normalno delovanje celic in celih organizmov. Kakršne koli spremembe v strukturi celic ali aktivnost fizioloških procesov v njih, kar vpliva na vitalno dejavnost. Študija strukture nukleinskih kislin je izredno pomembna za razumevanje dedovanja znakov v organizmih in zakonov, ki urejajo delovanje posameznih celic in celičnih sistemov - tkiv in organov.
Obstajata dve vrsti nukleinskih kislin - DNA in RNA. DNA je polimer, ki sestoji iz dveh nukleotidnih spiral, zaprtih tako, da nastane dvojna vijačnica. Monomeri molekul DNA so nukleotidi, ki so sestavljeni iz dušikove baze (adenin, timin, gvanin ali citozin), ogljikov hidrat (deoksiriboza) in ostanek fosforne kisline. Dušikove baze v molekuli DNA so med seboj povezane z neenakim številom H-vezi in so razporejene v parih: adenin (A) je vedno proti timinu (T), gvanin (G) proti citozinu (C).
Nukleotidi niso med seboj povezani naključno, ampak selektivno. Sposobnost selektivne interakcije z adenin timinom in gvaninom s citozinom se imenuje komplementarnost. Komplementarno interakcijo določenih nukleotidov pojasnjujemo s posebnostmi prostorske razporeditve atomov v njihovih molekulah, ki jim omogočajo, da se konvergirajo in tvorijo H-vezi. V polinukleotidni verigi so sosednji nukleotidi povezani preko sladkorja (deoksiriboza) in ostanka fosforne kisline. RNA kot tudi DNA je polimer, katerega monomeri so nukleotidi. Dušikove baze treh nukleotidov so enake tistim, ki so del DNA (A, G, C); četrti uracil (V) je v molekuli RNA prisoten namesto timina. RNK nukleotidi se razlikujejo od DNA nukleotidov in v strukturi njihovih ogljikovih hidratov (riboza namesto deoksiriboze).
V verigi RNA so nukleotidi povezani s tvorbo kovalentnih vezi med ribozo enega nukleotida in ostanki fosforne kisline drugega. V strukturi se razlikujejo dvoverižne RNA. Dvojna RNA so varuhi genetskih informacij za številne viruse, t.j. opravljajo funkcije kromosomov. Eno verižne RNA prenašajo informacije o strukturi proteinov iz kromosoma na mesto njihove sinteze in sodelujejo pri sintezi beljakovin.
Obstaja več vrst enoverižnih RNA. Njihova imena so posledica funkcije ali lokacije v celici. Večina citoplazmatske RNA (do 80-90%) je ribosomska RNA (rRNA), ki jo vsebujejo ribosomi. Molekule RRNA so relativno majhne in sestojijo v povprečju iz 10 nukleotidov. Druga vrsta RNA (mRNA), ki prenaša informacije o zaporedju aminokislin v beljakovinah, ki jih je treba sintetizirati v ribosome. Velikost teh RNA je odvisna od dolžine regije DNA, na kateri so bili sintetizirani. Transport RNA opravlja več funkcij. Aminokisline dostavljajo na mesto sinteze beljakovin, »prepoznajo« (v skladu z načelom komplementarnosti) triplet in RNA, ki ustrezata preneseni aminokislini, in natančno usmerita amino kislino na ribosomu.
Maščobe in lipidi
Maščobe so spojine maščobnih kislin z visoko molekulsko maso in triatomski alkohol glicerina. Masti se ne raztopijo v vodi - so hidrofobne. V celici so vedno druge kompleksne hidrofobne maščobne snovi, imenovane lipidi. Ena od glavnih funkcij maščobe je energija. Med cepitvijo 1 g maščob na S2 in H2Izpusti se velika količina energije - 38,9 kJ (
9,3 kcal). Vsebnost maščobe v celici je od 5 do 15 mas.% Suhe snovi. V celicah živih tkiv se količina maščobe poveča na 90%. Glavna funkcija maščob v živalskem (in delno - rastlinskem) svetu - skladiščenje.
S popolno oksidacijo 1 g maščobe (v ogljikov dioksid in vodo) se sprosti približno 9 kcal energije. (1 kcal = 1000 kalorij; kalorijska (cal, cal) je izven sistema enota dela in energija, ki je enaka količini toplote, ki je potrebna za segrevanje 1 ml vode pri 1 ° C pri standardnem atmosferskem tlaku 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ). Pri oksidaciji (v telesu) 1 g beljakovin ali ogljikovih hidratov se sprosti le približno 4 kcal / g. V različnih vodnih organizmih - od enoceličnih diatomej do velikanskih morskih psov - bo maščoba lebdela, kar bo zmanjšalo povprečno gostoto telesa. Gostota živalskih maščob je približno 0,91-0,95 g / cm3. Gostota kosti vretenčarjev je blizu 1,7-1,8 g / cm3, povprečna gostota večine drugih tkiv pa je blizu 1 g / cm3. Jasno je, da je za maščobo potreben precej, da bi "uravnotežil" težko okostje.
Maščobe in lipidi opravljajo gradbeno funkcijo: so del celične membrane. Zaradi slabe toplotne prevodnosti je maščoba sposobna zaščitne funkcije. Pri nekaterih živalih (tjulnji, kitovi) se odlaga v podkožnem maščobnem tkivu, ki tvori plast do debeline 1 m. Nastajanje nekaterih lipoidov nastopi pred sintezo številnih hormonov. Posledično so te snovi del funkcije regulacije presnovnih procesov.
Makro in elementi v sledovih
V živih organizmih najdemo približno 80 kemijskih elementov, vendar le za 27 od teh elementov so ugotovljene njihove funkcije v celici in organizmu. Preostali elementi so prisotni v majhnih količinah in očitno vstopajo v telo s hrano, vodo in zrakom.
Glede na njihovo koncentracijo se delijo na makrohranila in mikroelemente.
Koncentracija vsakega od makroelementov v telesu presega 0,01%, njihova skupna vsebnost pa je 99%. Makroelementi vključujejo kisik, ogljik, vodik, dušik, fosfor, žveplo, kalij, kalcij, natrij, klor, magnezij in železo. Prve štiri izmed naštetih elementov (kisik, ogljik, vodik in dušik) se imenujejo tudi organogene, saj so del glavnih organskih spojin. Fosfor in žveplo sta tudi sestavina številnih organskih snovi, kot so beljakovine in nukleinske kisline. Fosfor je potreben za tvorbo kosti in zob.
Brez preostalih makrohranil je nemogoče normalno delovanje telesa.
Kalij, natrij in klor so torej vključeni v procese vzbujanja celic. Kalcij je del celičnih sten rastlin, kosti, zob in školjk mehkužcev, potreben je za krčenje mišičnih celic in strjevanje krvi. Magnezij je sestavni del klorofila - pigment, ki zagotavlja pretok fotosinteze. Sodeluje tudi v biosintezi beljakovin in nukleinskih kislin. Železo je del hemoglobina in je potrebno za delovanje mnogih encimov.
Elementi v sledovih so v telesu v koncentracijah, manjših od 0,01%, njihova skupna koncentracija v celici pa ne doseže 0,1%. Mikroelementi vključujejo cink, baker, mangan, kobalt, jod, fluor itd.
Cink je del hormonske molekule trebušne slinavke, insulina, bakra je potrebna za fotosintezo in dihanje. Kobalt je sestavni del vitamina B12, katerega odsotnost vodi do anemije. Jod je potreben za sintezo ščitničnih hormonov in zagotavlja normalen pretok metabolizma, fluor pa je povezan z nastankom zobne sklenine.
Tako pomanjkljivost kot presežek ali zmanjšana presnova makro- in mikroelementov vodita v razvoj različnih bolezni.
Zlasti pomanjkanje kalcija in fosforja povzroča rahitis, pomanjkanje dušika - hudo pomanjkanje beljakovin, pomanjkanje železa - anemija, pomanjkanje joda - zmanjšanje nastajanja ščitničnega hormona in zmanjšanje metabolizma, zmanjšan vnos fluorida - karies. Svinec je strupen za skoraj vse organizme.
Pomanjkanje makro- in mikroelementov se lahko kompenzira s povečanjem njihove vsebnosti v hrani in pitni vodi ter z jemanjem zdravil.
Kemični elementi celice tvorijo različne spojine - anorganske in organske.
Kemična sestava celice. Mikro in makro elementi
Kemična sestava celice. Mikro in makro elementi.
Vsaka celica vsebuje veliko kemičnih elementov, ki sodelujejo v različnih kemijskih reakcijah. Kemijski procesi, teče v kletko - eden od osnovnih pogojev njenega življenja, razvoj in delovanje. Nekateri kemični elementi v celici več, drugi - manj.
Konvencionalno lahko vse elemente celice razdelimo v tri skupine:
Makrohranila (> 0,01%)
Elementi v sledovih (od 0,001% do 0,000001%)
Ultramikroni elementi (manj kot 0,0000001%)
Makrohranila
Makronutrijenti - kemijski elementi, ki sestavljajo meso živih organizmov.
Te vključujejo: (biogena): ogljik, kisik, vodik, dušik, žveplo, fosfor, magnezij, kalcij, natrij, kalij.
Lastnosti:
Vsebina v živih organizmih comp. več kot 0,01%
Večina makrohranil vstopi v človeško telo s hrano
Potrebna dnevna stopnja -> 200 mg. (Kalij, kalcij, magnezij, natrij, žveplo, klor)
Nahaja se v mišicah, kosti, vezivnem tkivu in krvi.
Odgovoren za normalno razvijanje kislinske baze.
Ohranite osmotski tlak.
Pomanjkanje makrohranil lahko vodi v poslabšanje zdravja ljudi.
Razlog za to so lahko: podhranjenost, slaba ekologija, velika izguba mineralnih elementov zaradi bolezni ali zdravil.
Elementi v sledovih - kemijski elementi, vključeni v biokemične procese.
Te vključujejo: vanadij, jod, kobalt, mangan, nikelj, selen, fluor, baker, krom, cink.
^ Osnovni elementi sledi - kisik, dušik, ogljik, vodik - so gradbeni material in imajo največji delež. Preostali elementi v sledovih so v majhnih količinah, vendar njihov vpliv na zdravje ljudi ni nič manj.
Lastnosti:
Sodelujejo pri procesih tvorbe kosti, tvorbi krvi, krčenju mišic.
Potrebna dnevna cena -
Tema 2.2. Kemična sestava celic. - razred 10-11, Syvozlazov (delovni zvezek 1)
1. Navedite definicije pojmov.
Element je niz atomov z enakim jedrskim nabojem in številom protonov, ki sovpadajo z ordinalnim (atomskim) številom v periodnem sistemu.
Element v sledovih - element, ki je v telesu v zelo nizkih koncentracijah.
Makroelement - element, ki je v telesu v visokih koncentracijah.
Bioelement - kemični element, ki sodeluje v celični aktivnosti, je osnova biomolekul.
Elementna sestava celic je odstotek kemijskih elementov v celici.
2. Kaj je eden od dokazov o skupnosti žive in nežive narave?
Enotnost kemijske sestave. Ni elementov, značilnih samo za nežive narave.
3. Izpolnite tabelo.
ELEMENTALNA SESTAVA CELIC
4. Navedite primere organskih snovi, katerih molekule sestavljajo tri, štiri in pet makrohranil.
3 elementi: ogljikovi hidrati in lipidi.
4 elementi: veverice.
5 elementov: nukleinske kisline, beljakovine.
5. Izpolnite tabelo.
BIOLOŠKA VLOGA ELEMENTOV
6. Študija v § 2.2 oddelka »Vloga zunanjih dejavnikov pri oblikovanju kemijske sestave žive narave« in odgovor na vprašanje: »Kaj so biokemijske endemije in kakšni so razlogi za njihov nastanek?«
Biokemijske endemije so bolezni rastlin, živali in ljudi, ki jih povzroča akutno pomanjkanje ali presežek elementa na določenem območju.
7. Katere so znane bolezni, povezane s pomanjkanjem mikrohranil?
Pomanjkanje joda - endemična golša. Zmanjšana sinteza tiroksina in posledično proliferacija ščitničnega tkiva.
Pomanjkanje železa - pomanjkanje železa.
8. Ne pozabite, na kateri osnovi so kemijski elementi porazdeljeni na makro-, mikro- in ultramikroelemente. Ponudite lastno, alternativno klasifikacijo kemijskih elementov (na primer, funkcije v živi celici).
Mikro, makro in ultra mikrohranila so razdeljena glede na znak, ki temelji na njihovem odstotku v celici. Poleg tega je mogoče razvrstiti elemente glede na funkcije, ki uravnavajo delovanje določenih organskih sistemov: živčni, mišični, krvni in kardiovaskularni, prebavni itd.
9. Izberite pravilen odgovor.
Test 1.
Kateri kemijski elementi tvorijo večino organskih snovi?
2) C, O, H, N;
Test 2.
Elementi makra se ne uporabljajo:
4) mangan.
Test 3.
Živi organizmi potrebujejo dušik, saj služi:
1) sestavina proteinov in nukleinskih kislin; 10. Določite simptom, po katerem so vsi spodaj navedeni elementi, razen enega, združeni v eno skupino. Podčrtajte to „dodatno“ postavko.
Kisik, vodik, žveplo, železo, ogljik, fosfor, dušik. Vključen je samo v DNA. In ostalo je vse v beljakovinah.
11. Razložite izvor in splošni pomen besede (izraza), ki temelji na pomenu korenin, ki ga tvorijo.
12. Izberite izraz in razložite, kako njegova trenutna vrednost ustreza prvotni vrednosti njenih korenin.
Izraz je organogen.
Skladnost: pojem načeloma ustreza njegovemu izvirnemu pomenu, danes pa obstaja natančnejša opredelitev. Prej je bila vrednost taka, da so elementi sodelovali le pri gradnji tkiv in celic organov. Zdaj je bilo ugotovljeno, da biološko pomembni elementi ne tvorijo le kemičnih molekul v celicah, itd., Temveč tudi uravnavajo vse procese v celicah, tkivih in organih. So del hormonov, vitaminov, encimov in drugih biomolekul.
13. Formulirajte in zapišite osnovne ideje § 2.2.
Elementalna sestava celice je odstotek kemijskih elementov v celici. Celični elementi so običajno razvrščeni glede na njihov odstotek na mikro-, makro- in ultramikroelemente. Tisti elementi, ki so vključeni v vitalno aktivnost celic, so osnova biomolekul, imenovanih bioelementi.
Makroelementi vključujejo: C N H O. So glavne sestavine vseh organskih spojin v celici. Poleg tega so v vseh večjih biomolekul vključeni P S K Ca Na Fe Cl Mg. Brez njih je delovanje telesa nemogoče. Pomanjkanje vodi v smrt.
Elementi v sledovih: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B itd. Prav tako so potrebni za normalno delovanje telesa, vendar niso tako kritični. Pomanjkanje povzroča bolezen. So del biološko aktivnih spojin, vplivajo na presnovo.
Obstajajo ultramikroelementi: Au Ag Be in drugi, fiziološka vloga pa ni v celoti vzpostavljena. Vendar so pomembne za celico.
Obstaja koncept "biokemijske endemije" - bolezni rastlin, živali in ljudi, ki jih povzroča akutno pomanjkanje ali presežek katerega koli elementa na določenem območju. Na primer, endemična golša (pomanjkanje joda).
Zaradi pomanjkanja elementa zaradi načina hranjenja se lahko pojavijo tudi bolezni ali bolezni. Na primer, pri pomanjkanju železa - anemija. Pri pomanjkanju kalcija - pogoste zlomi, izguba las, zob, bolečine v mišicah.
I.2. Kemična sestava celice. Mikro in makro elementi
Značilno je, da je 70–80% celične mase voda, v kateri se raztopijo različne soli in organske spojine z nizko molekulsko maso. Najbolj značilne komponente celice so beljakovine in nukleinske kisline. Nekateri proteini so strukturne komponente celice, drugi pa so encimi, t.j. katalizatorji, ki določajo hitrost in smer kemijskih reakcij, ki se pojavljajo v celicah. Nukleinske kisline so nosilci dednih informacij, ki se izvajajo v procesu intracelularne sinteze beljakovin. Pogosto celice vsebujejo nekaj rezervnih snovi, ki služijo kot rezerva za hrano. Rastlinske celice večinoma skladiščijo škrob, polimerno obliko ogljikovih hidratov. V celicah jeter in mišic je shranjen še en polimer ogljikovih hidratov - glikogen. Pogosto se hranijo tudi maščobni izdelki, čeprav nekatere maščobe opravljajo drugačno funkcijo, in sicer najpomembnejše strukturne komponente. Beljakovine v celicah (razen semenskih celic) običajno niso shranjene. Značilne sestave celice ni mogoče opisati, predvsem zato, ker obstajajo velike razlike v količini shranjene hrane in vode. Jetrne celice vsebujejo na primer 70% vode, 17% beljakovin, 5% maščobe, 2% ogljikovih hidratov in 0,1% nukleinskih kislin; preostalih 6% so soli in organske spojine z nizko molekulsko maso, zlasti aminokisline. Rastlinske celice običajno vsebujejo manj beljakovin, bistveno več ogljikovih hidratov in nekaj več vode; izjeme so celice, ki so v mirovanju. Spominska celica pšeničnega zrna, ki je vir hranil za zarodek, vsebuje okoli 12% beljakovin (večinoma shranjene beljakovine), 2% maščob in 72% ogljikovih hidratov. Količina vode doseže normalno raven (70–80%) le na začetku kalitve zrn. Vsaka celica vsebuje veliko kemičnih elementov, ki sodelujejo v različnih kemijskih reakcijah. Kemijski procesi, ki se pojavljajo v celici, so eden od osnovnih pogojev za njegovo življenje, razvoj in delovanje. Nekateri kemični elementi v celici več, drugi - manj. Na atomski ravni ni razlik med organskimi in anorganskimi svetovi žive narave: živi organizmi so sestavljeni iz istih atomov kot telesa nežive narave. Vendar pa se razmerje med različnimi kemijskimi elementi v živih organizmih in v zemeljski skorji zelo razlikuje. Poleg tega se lahko živi organizmi razlikujejo od svojega okolja v izotopski sestavi kemičnih elementov. Konvencionalno lahko vse elemente celice razdelimo v tri skupine:
Makroelementi. Med makroelementi so kisik (65–75%), ogljik (15–18%), vodik (8–10%), dušik (2,0–3,0%), kalij (0,15–0,4%)., žveplo (0,15–0,2%), fosfor (0,2–1,0%), klor (0,05–0,1%), magnezij (0,02–0,03%), natrij (0,02–0,03%), kalcija (0,04–2,00%), železa (0,01–0,0155%). Elementi, kot so C, O, H, N, S, P so del organskih spojin. Ogljik - je del vseh organskih snovi; ogrodje ogljikovih atomov je njihova osnova. Poleg tega je v obliki CO2 fiksiran v procesu fotosinteze in sproščen med dihanjem, v obliki CO (v nizkih koncentracijah) sodeluje pri regulaciji celičnih funkcij, v obliki CaCO3 je del mineralnih okostij. Kisik - je del skoraj vseh organskih snovi v celici. Oblikuje se med fotosintezo med fotolizo vode. Za aerobne organizme služi kot oksidacijsko sredstvo med celičnim dihanjem, ki celicam zagotavlja energijo. V največjih količinah v živih celicah je v sestavi vode. Vodik - je del vseh organskih snovi v celici. V največjih količinah, ki jih vsebuje sestava vode. Nekatere bakterije oksidirajo molekularni vodik za energijo. Dušik - je del beljakovin, nukleinskih kislin in njihovih monomerov - aminokislin in nukleotidov. Iz telesa živali izhaja v sestavi amoniaka, sečnine, gvanina ali sečne kisline kot končnega produkta metabolizma dušika. V obliki dušikovega oksida NO (v nizkih koncentracijah) sodeluje pri uravnavanju krvnega tlaka. Žveplo - del aminokislin, ki vsebujejo žveplo, zato najdemo v večini beljakovin. V majhnih količinah je prisoten kot sulfat-ion v citoplazmi celic in zunajceličnih tekočin. Fosfor - je del ATP, drugih nukleotidov in nukleinskih kislin (v obliki ostankov fosforne kisline), v sestavi kostnega tkiva in zobne sklenine (v obliki mineralnih soli), prisoten pa je tudi v citoplazmi in medceličnih tekočinah (v obliki fosfatnih ionov). Magnezij je kofaktor številnih encimov, ki sodelujejo pri energetski presnovi in sintezi DNA; ohranja integriteto ribosomov in mitohondrijev, je del klorofila. V živalskih celicah je potrebna za delovanje mišičnih in kostnih sistemov. Kalcij sodeluje pri koagulaciji krvi in služi kot eden od univerzalnih sekundarnih mediatorjev, ki uravnava najpomembnejše znotrajcelične procese (vključno z udeležbo pri vzdrževanju membranskega potenciala, ki je potreben za krčenje mišic in eksocitozo). Netopne kalcijeve soli so vključene v tvorbo kosti in zob vretenčarjev in mineralnih okostij nevretenčarjev. Natrij je vključen v vzdrževanje membranskega potenciala, tvorbo živčnih impulzov, procese osmoregulacije (vključno z delovanjem ledvic pri ljudeh) in ustvarjanje puferskega krvnega sistema. Kalij sodeluje pri ohranjanju membranskega potenciala, tvorbi živčnih impulzov, regulaciji krčenja srčne mišice. Vsebuje ekstracelularne snovi. Klor - vzdržuje elektronevtralnost celice.
Elementi v sledeh: Elementi v sledovih, ki sestavljajo od 0,001% do 0,000001% telesne teže živih organizmov, so vanadij, germanij, jod (del tiroksina, ščitnični hormoni), kobalt (vitamin B12), mangan, nikelj, rutenij, selen, fluor (zobna sklenina), baker, krom, cink, cink - je del encimov, ki sodelujejo pri alkoholnem vrenju, je del insulina. Baker - je del oksidativnih encimov, ki sodelujejo pri sintezi citokromov. Selen - je vključen v regulativne procese telesa.
Ultra-mikro elementi. Ultramikroelementi predstavljajo manj kot 0,0000001% v organizmih živih bitij, vključujejo zlato, srebro ima baktericidni učinek, živo srebro pa zavira reabsorpcijo vode v ledvičnih tubulih, kar vpliva na encime. Platina in cezij spadata tudi v ultramikroelemente. Nekatere od teh skupin vključujejo tudi selen, ki ima pomanjkanje raka. Funkcije ultramikroelementov so še vedno slabo razumljene. Molekularna sestava celice (tab. 1)