HVAD ER DEN KEMISKE SAMMENSÆTNING AF LEVENDE TING? - BIOLOGI - 2025

Den kemiske sammensætning af levende væsener er baseret på organiske molekyler og nogle uorganiske elementer, mere eller mindre i samme proportioner, og som udfører lignende funktioner i dem alle.

Levende organismer består af celler, og disse celler udviser forskellige grader af kompleksitet i deres organisation. Nogle er relativt enkle, såsom bakterier, og andre er kendetegnet ved mere komplekse organisationsmønstre med mange flere elementer i deres interne organisation, som det er tilfældet i de fleste eukaryote celler.

Fotografi af «oblako3011» på www.pixabay.com

De strukturelle elementer i levende stof består af biomolekyler, og hovedbestanddelene i de fleste af disse biomolekyler er, for mennesker, for eksempel kulstof (50%), ilt (20%), brint (10%).), nitrogen (8,5%), calcium (4%) og fosfor (2,5%) (alle værdier i forhold til tørvægt).

Disse seks elementer repræsenterer ca. 95% af den samlede sammensætning af organisk stof, de resterende 5% svarer til andre elementer, såsom: kalium, svovl, natrium, klor, magnesium, jern, mangan og jod.

Det skal bemærkes, at det meste af sammensætningen af ​​organismer (mere end 60% af kropsvægten) er vand i en flydende tilstand, hvilket er et grundlæggende element i livet, da både intracellulære strukturer og celler i sig er nedsænket i det..

Dette flydende medium giver cellerne de vigtigste nødvendige betingelser, og i det finder alle de relevante biokemiske reaktioner til overlevelse sted.

kemisk sammensætning af levende væsen

- Komplekse biomolekyler

Flere af hovedelementerne, der går ind i sammensætningen af ​​levende stof, kombineres i forskellige proportioner og danner forskellige sæt små organiske molekyler, som igen tjener som strukturelle elementer til dannelse af mere komplekse biomolekyler.

Forholdet mellem disse strukturelle elementer og de vigtigste komplekse biomolekyler af organismer er som følger:

- Deoxyribonucleotides og deoxyribonucleic acid (DNA)

- Ribonukleotider og ribonukleinsyre (RNA)

- Aminosyrer og proteiner

- Monosaccharider og polysaccharider

- Fedtsyrer og lipider

Deoxyribonucleotides og deoxyribonucleic acid

Deoxyribonukleinsyre eller DNA indeholder den arvelige information om alle levende ting, prokaryoter og eukaryoter. Dette vigtige biomolekyle bestemmer også de vigtigste egenskaber ved en celle, både fra et morfologisk, metabolisk, strukturelt og udviklingsmæssigt synspunkt.

DNA koder for den information, der er nødvendig for proteinsyntese, såvel som den, der kræves for at syntetisere RNA, som er et andet vigtigt organisk molekyle, der er nødvendigt for syntesen og kontrollen af ​​mange cellulære processer.

Det er en polymer sammensat af to strenge af underenheder kaldet nukleotider, hvis strukturer er dannet af et molekyle af deoxyribose (et monosaccharid med 5 carbonatomer), en eller flere phosphatgrupper og en nitrogenholdig base med en eller to ringe (purin eller pyrimidin, henholdsvis).

De puriske baser af DNA er adenin (A) og guanin (G), medens pyrimidinbaserne er thymin (T) og cytosin (C).

Lineært forbindes nukleotiderne af den samme DNA-streng til hinanden gennem phosphodiesterbindinger, der består af phosphatgrupperne og sukkeret, hvortil de er kovalent bundet.

Baserne, der findes i en af ​​strengene, er komplementære med dem, der er modsat disse i den anden streng ved hjælp af brintbindinger, altid på samme måde: adenin med thymin (AT) og guanin med cytosin (GC)).

Forskellige nitrogenholdige baser i DNA og RNA.

Kilde Bruger: Sponktranslation: Bruger: Jcfidy

Ribonukleotider og ribonukleinsyre

Ligesom DNA er ribonukleinsyre en biomolekyle og er ansvarlig for bindingsprocessen for aminosyrer, der udgør proteiner, såvel som andre mere komplekse processer til regulering og kontrol af genekspression.

Det er også en biopolymer, men nukleotiderne, der danner det, kaldes ribonukleotider, fordi monosaccharidet, der strukturerer dem, ikke er en deoxyribose, som i DNA, men en ribose. De har også en eller flere phosphatgrupper, og deres nitrogenholdige baser adskiller sig fra DNA'et, idet guanin ikke er til stede, men uracil (U).

Aminosyrer og proteiner

Proteiner er biomolekyler, der kan nå forskellige grader af kompleksitet og er betydeligt alsidige med hensyn til struktur og funktion. De giver ikke kun celler struktur og form, men kan også have aktiviteter, der tillader hurtig udvikling af væsentlige biokemiske reaktioner (enzymer).

Uanset hvilken type protein der er tale om, består de alle af basale "byggesten", kaldet aminosyrer, som er molekyler, der har et "asymmetrisk" carbonatom bundet til en aminogruppe (-NH2), til en carboxylgruppe (-COOH), et hydrogenatom (-H) og en gruppe R, der differentierer dem.

Grafisk repræsentation af strukturen af ​​et ribosomalt protein (Kilde: Jawahar Swaminathan og MSD-personale ved Det Europæiske Bioinformatikinstitut via Wikimedia Commons)

De mest almindelige aminosyrer i naturen er 20 og klassificeres i henhold til R-gruppens identitet; disse er:

- asparagin, glutamin, tyrosin, serin, threonin (polære)

- asparaginsyre, glutaminsyre, arginin, lysin, histidin (dem med ladning) og

- glycin, alanin, valin, leucin, isoleucin, tryptophan, prolin, cystein, methionin og phenylalanin (de apolære).

Når DNA er oversat til et RNA-molekyle, repræsenterer hver nukleotid-triplet en kode, der fortæller strukturen, der syntetiserer proteiner (ribosomer), hvilken type aminosyre der skal indarbejdes i den voksende peptidkæde.

Polypeptiderne, der udgør proteiner, produceres derefter takket være sammenhængen mellem deres aminosyrer, der består af etablering af en peptidbinding mellem carbonatomet i carboxylgruppen i en aminosyre og nitrogenet i aminogruppen i den tilstødende aminosyre.

Monosaccharider og polysaccharider

Kulhydrater er en af ​​de mest rigelige biomolekyler i levende væsener. De udfører grundlæggende funktioner såsom strukturelle, ernæringsmæssige, signalelementer osv. De består af kemiske komplekser af kulstof, brint og ilt i forskellige forhold.

Planter er en af ​​de vigtigste naturlige kulhydratproducenter, og de fleste dyr er afhængige af disse for deres ophold, da de udvinder energi, vand og kulstof fra disse.

Cellulose, en strukturel biopolymer (Kilde: Vicente Neto via Wikimedia Commons)

De strukturelle kulhydrater af grøntsager (cellulose, lignin osv.) Samt reservekulhydrater fra planter (stivelse) og for mange dyr (glykogen) er mere eller mindre komplekse polysaccharider, der består af polymerer af enkle eller sukkerenheder. monosaccharider (hovedsageligt glukose).

Fedtsyrer og lipider

Lipider er vanduopløselige forbindelser, der udgør det grundlæggende stof i biologiske membraner, elementære fra det funktionelle og strukturelle synspunkt for alle levende celler.

Det er amfipatiske molekyler, dvs. molekyler, der har en hydrofil og en hydrofob ende. De består af fedtsyrekæder bundet til et kulstofskelett, generelt glycerol, hvis tredje ”frie” carbonatom er bundet til en bestemt substituent, der giver hvert molekyle dens identitet.

Nogle af de mest almindelige lipider (Kilde: Den originale uploader var Lmaps på engelsk Wikipedia. Via Wikimedia Commons)

Fedtsyrer er kulbrinter, dvs. at de udelukkende består af kulstof- og brintatomer bundet sammen.

Forbindelsen af ​​flere lipider i form af et dobbeltlag er det, der gør dannelsen af ​​en membran mulig, og hydrofobicitetskarakteristika af denne struktur, såvel som tilstedeværelsen af ​​integrerede og perifere proteiner, gør dette til en semi-permeabel struktur.

- Vand

Fotografi af José Manuel Suárez, via Wikimedia Commons

Vand (H2O) er et af de vigtigste kemiske elementer for levende væsener og cellerne, der udgør dem. Meget af kropsvægten af ​​dyr og planter består af denne farveløse væske.

Gennem fotosyntese udført af planter er vand den vigtigste kilde til ilt, som dyr indånder, og også af brintatomer, der er en del af organiske forbindelser.

Det betragtes som det universelle opløsningsmiddel, og dets egenskaber gør det især vigtigt for udviklingen af ​​stort set alle biokemiske reaktioner, der kendetegner levende organismer.

Hvis det ses fra et cellulært synspunkt, er vandet opdelt i "rum":

• Det intracellulære rum, hvor cytosol dannes af vand med andre stoffer blandet, en væske, hvor organellerne af eukaryote celler er suspenderet.
• Det ekstracellulære rum, der består af miljøet, der omgiver celler, enten i et væv eller i et naturligt miljø (encellede organismer).

- Joner

Meget af de kemiske elementer i celler findes i form af de ovenfor nævnte biomolekyler, og mange andre udelades fra denne tekst. Andre vigtige kemiske elementer er imidlertid i form af ioner.

Cellemembraner er generelt uigennemtrængelige for ioner, der er opløst i det indre eller ydre miljø af celler, så disse kan komme ind eller forlade disse gennem transportører eller specielle kanaler.

Den ioniske koncentration af det ekstracellulære medium eller cytosol påvirker de osmotiske og elektriske egenskaber af cellerne såvel som de forskellige cellulære signaleringsprocesser, der afhænger af disse.

Blandt de vigtigste ioner til dyre- og plantevæv er calcium, kalium og natrium, klor og magnesium.

Referencer

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Cellens molekylærbiologi. 4. udgave. New York: Garland Science; 2002. De kemiske komponenter i en celle. Fås fra: ncbi.nlm.nih.gov
2. Gladyshev, GP, Kitaeva, DK, & Ovcharenko, EN (1996). Hvorfor tilpasser den kemiske sammensætning af levende ting sig til miljøet? Journal of Biologiske systemer, 4 (04), 555-564.
3. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Harpers illustrerede biokemi. McGraw-Hill.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Lehninger-principper for biokemi. Macmillan.
5. Prescher, JA, & Bertozzi, CR (2005). Kemi i levende systemer. Naturkemisk biologi, 1 (1), 13-21.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologi (9. udg.). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.