कक्षा 10-11 . के लिए पाठ्यपुस्तक

खंड I. सेल - जीने की एक इकाई
अध्याय I. कोशिका की रासायनिक संरचना

जीवित जीवों में बड़ी मात्रा होती है रासायनिक तत्व... वे यौगिकों के दो वर्ग बनाते हैं - कार्बनिक और अकार्बनिक। रासायनिक यौगिक, जिनकी संरचना का आधार कार्बन परमाणु हैं, बनाते हैं विशेष फ़ीचरजीवित। इन यौगिकों को कार्बनिक कहा जाता है। कार्बनिक यौगिक अत्यंत विविध हैं, लेकिन उनके केवल चार वर्गों का सार्वभौमिक जैविक महत्व है: प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, कार्बोहाइड्रेट और लिपिड।

§ 1. अकार्बनिक यौगिक

जैविक रूप से महत्वपूर्ण रासायनिक तत्व।हमें ज्ञात 100 से अधिक रासायनिक तत्वों में से लगभग 80 जीवित जीवों की संरचना में शामिल हैं, और केवल 24 के संबंध में यह ज्ञात है कि वे कोशिका में क्या कार्य करते हैं। इन तत्वों का समुच्चय आकस्मिक नहीं है। जीवन की उत्पत्ति महासागरों के पानी में हुई है, और जीवित जीवों में मुख्य रूप से वे तत्व होते हैं जो पानी में आसानी से घुलनशील यौगिक बनाते हैं। इन तत्वों में से अधिकांश प्रकाश हैं, उनकी विशेषता मजबूत (सहसंयोजक) बंधनों में प्रवेश करने और कई अलग-अलग जटिल अणुओं को बनाने की क्षमता है।

मानव शरीर की कोशिकाओं की संरचना में ऑक्सीजन (60% से अधिक), कार्बन (लगभग 20%) और हाइड्रोजन (लगभग 10%) प्रबल होते हैं। नाइट्रोजन, कैल्शियम, फॉस्फोरस, क्लोरीन, पोटेशियम, सल्फर, सोडियम, मैग्नीशियम, एक साथ लिया जाए तो यह लगभग 5% होता है। शेष 13 तत्व 0.1% से अधिक नहीं बनाते हैं। अधिकांश जानवरों की कोशिकाओं में एक समान मौलिक संरचना होती है; केवल पौधों और सूक्ष्मजीवों की कोशिकाएँ भिन्न होती हैं। यहां तक कि वे तत्व जो कोशिकाओं में नगण्य मात्रा में होते हैं, उन्हें किसी भी चीज से बदला नहीं जा सकता है और जीवन के लिए नितांत आवश्यक हैं। इस प्रकार, कोशिकाओं में आयोडीन की मात्रा 0.01% से अधिक नहीं होती है। हालांकि, मिट्टी में इसकी कमी के साथ (इस वजह से, में खाद्य उत्पाद) बच्चों की वृद्धि और विकास में देरी होती है। पशु कोशिकाओं में तांबे की मात्रा 0.0002% से अधिक नहीं होती है। लेकिन मिट्टी में तांबे की कमी (इसलिए पौधों में) के साथ, खेत जानवरों के बड़े पैमाने पर रोग होते हैं।

मूल तत्वों के एक सेल का अर्थ इस पैराग्राफ के अंत में दिया गया है।

अकार्बनिक (खनिज) यौगिक।जीवित कोशिकाओं की संरचना में कई अपेक्षाकृत सरल यौगिक शामिल हैं जो निर्जीव प्रकृति में भी पाए जाते हैं - खनिज, प्राकृतिक जल में। ये अकार्बनिक यौगिक हैं।

जल पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले पदार्थों में से एक है। वह अधिकांश को कवर करती है पृथ्वी की सतह... लगभग सभी जीवित चीजें मुख्य रूप से पानी से बनी हैं। मनुष्यों में, अंगों और ऊतकों में पानी की मात्रा 20% (में .) से भिन्न होती है हड्डी का ऊतक) ८५% तक (मस्तिष्क में)। किसी व्यक्ति के द्रव्यमान का लगभग 2/3 भाग पानी होता है, जेलिफ़िश के शरीर में 95% तक पानी होता है, यहाँ तक कि पौधों के सूखे बीजों में भी पानी 10-12% होता है।

पानी कुछ है अद्वितीय गुण... ये गुण जीवों के लिए इतने महत्वपूर्ण हैं कि हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के इस संयोजन के बिना जीवन की कल्पना करना असंभव है।

पानी के अद्वितीय गुण उसके अणुओं की संरचना से निर्धारित होते हैं। एक पानी के अणु में, एक ऑक्सीजन परमाणु दो हाइड्रोजन परमाणुओं से सहसंयोजी रूप से बंधा होता है (चित्र 1)। पानी का अणु ध्रुवीय (द्विध्रुवीय) होता है। धनात्मक आवेश हाइड्रोजन परमाणुओं पर केंद्रित होते हैं, क्योंकि ऑक्सीजन हाइड्रोजन की तुलना में अधिक विद्युतीय है।

चावल। 1. जल में हाइड्रोजन बंधों का बनना

पानी के एक अणु का ऋणावेशित ऑक्सीजन परमाणु दूसरे अणु के धनावेशित हाइड्रोजन परमाणु की ओर आकर्षित होकर हाइड्रोजन बंध बनाता है (चित्र 1)।

ताकत के संदर्भ में, हाइड्रोजन बंधन सहसंयोजक बंधन से लगभग 15-20 गुना कमजोर होता है। इसलिए, हाइड्रोजन बंधन आसानी से टूट जाता है, जो देखा जाता है, उदाहरण के लिए, पानी के वाष्पीकरण के दौरान। पानी में अणुओं की ऊष्मीय गति के कारण, कुछ हाइड्रोजन बांड टूट जाते हैं, अन्य बनते हैं।

इस प्रकार, तरल पानी में अणु गतिशील होते हैं, जो चयापचय प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण होते हैं। पानी के अणु आसानी से कोशिका झिल्ली में प्रवेश कर जाते हैं।

अणुओं की उच्च ध्रुवता के कारण, पानी अन्य ध्रुवीय यौगिकों के लिए विलायक है। किसी भी अन्य तरल पदार्थ की तुलना में पानी में अधिक पदार्थ घुलते हैं। इसीलिए जलीय पर्यावरणकोशिकाओं ने बहुत कुछ किया रसायनिक प्रतिक्रिया... पानी चयापचय उत्पादों को घोलता है और उन्हें कोशिका और पूरे शरीर से निकाल देता है।

पानी में उच्च ताप क्षमता होती है, अर्थात अपने स्वयं के तापमान में न्यूनतम परिवर्तन के साथ गर्मी को अवशोषित करने की क्षमता होती है। इसके लिए धन्यवाद, यह सेल को अचानक तापमान परिवर्तन से बचाता है। चूंकि पानी के वाष्पीकरण में बहुत अधिक गर्मी की खपत होती है, इसलिए पानी को वाष्पित करके जीव खुद को अधिक गर्मी से बचा सकते हैं (उदाहरण के लिए, पसीने के दौरान)।

पानी में उच्च तापीय चालकता होती है। यह संपत्ति शरीर के ऊतकों के बीच समान रूप से गर्मी वितरित करना संभव बनाती है।

जहां कहीं भी रगड़ने वाली सतहें (जैसे जोड़) होती हैं, वहां आवश्यक "स्नेहक" के लिए पानी एक विलायक के रूप में कार्य करता है।

पानी का अधिकतम घनत्व 4°C होता है। इसलिए बर्फ, जिसका घनत्व कम होता है, पानी से हल्की होती है और इसकी सतह पर तैरती है, जो जलाशय को जमने से बचाती है।

पानी के संबंध में, सभी कोशिका पदार्थों को दो समूहों में विभाजित किया जाता है: हाइड्रोफिलिक - "प्यार करने वाला पानी" और हाइड्रोफोबिक - "पानी से डरना" (ग्रीक से। "हाइड्रो" - पानी, "फिलो" - प्यार और "फोबोस" - डर)।

हाइड्रोफिलिक पदार्थ पानी में आसानी से घुलनशील होते हैं। ये लवण, शर्करा, अमीनो एसिड हैं। दूसरी ओर, हाइड्रोफोबिक पदार्थ पानी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील होते हैं। इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, वसा।

कोशिका की सतह से कोशिका को अलग करती है बाहरी वातावरण, और कुछ अन्य संरचनाएं जल-अघुलनशील (हाइड्रोफोबिक) यौगिकों से बनी होती हैं। यह सेल की संरचनात्मक अखंडता को बरकरार रखता है। लाक्षणिक रूप से, एक कोशिका को पानी के साथ एक बर्तन के रूप में दर्शाया जा सकता है, जहां जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं जो जीवन प्रदान करती हैं। इस बर्तन की दीवारें पानी में अघुलनशील हैं। हालांकि, वे चुनिंदा रूप से पानी में घुलनशील यौगिकों को पारित करने में सक्षम हैं।

कोशिका के अकार्बनिक पदार्थों में जल के अतिरिक्त लवणों का भी नाम आवश्यक है, जो आयनिक यौगिक हैं। वे पोटेशियम, सोडियम, मैग्नीशियम और अन्य धातुओं और हाइड्रोक्लोरिक, कार्बोनिक, सल्फ्यूरिक, फॉस्फोरिक एसिड के आयनों से बनते हैं। ऐसे लवणों के पृथक्करण के दौरान, धनायन (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+, आदि) और ऋणायन (CI -, HCO 3 -, HS0 4 -, आदि) विलयन में दिखाई देते हैं। कोशिका की बाहरी सतह पर आयनों की सांद्रता आंतरिक सतह पर उनकी सांद्रता से भिन्न होती है। अलग संख्याकोशिका की आंतरिक और बाहरी सतहों पर पोटेशियम और सोडियम आयन झिल्ली पर आवेश अंतर पैदा करते हैं। कोशिका झिल्ली की बाहरी सतह पर सोडियम आयनों की बहुत अधिक सांद्रता होती है, और आंतरिक सतह पर पोटेशियम आयनों की बहुत अधिक सांद्रता और सोडियम की कम सांद्रता होती है। नतीजतन, कोशिका झिल्ली की आंतरिक और बाहरी सतहों के बीच एक संभावित अंतर बनता है, जो तंत्रिका या मांसपेशियों के साथ उत्तेजना के संचरण का कारण बनता है।

कैल्शियम और मैग्नीशियम आयन कई एंजाइमों के सक्रिय होते हैं, और जब उनकी कमी होती है, तो कोशिकाओं में महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं बाधित होती हैं। अकार्बनिक अम्ल और उनके लवण जीवों में कई महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। हाइड्रोक्लोरिक एसिड जानवरों और मनुष्यों के पेट में और कीटभक्षी पौधों के विशेष अंगों में एक अम्लीय वातावरण बनाता है, जिससे खाद्य प्रोटीन का पाचन तेज होता है। फॉस्फोरिक एसिड के अवशेष (एच 3 पीओ 4), कोशिका के कई एंजाइम और अन्य प्रोटीन से जुड़कर, उनकी शारीरिक गतिविधि को बदल देते हैं। सल्फ्यूरिक एसिड के अवशेष, पानी में अघुलनशील विदेशी पदार्थों से जुड़ते हैं, उन्हें घुलनशीलता देते हैं और इस प्रकार कोशिकाओं और जीवों से उनके निष्कासन में योगदान करते हैं। सोडियम और पोटेशियम लवणनाइट्रस और फॉस्फोरिक एसिड, सल्फ्यूरिक एसिड का कैल्शियम नमक पौधों के खनिज पोषण के महत्वपूर्ण घटक हैं, उन्हें पौधों के पोषण के लिए उर्वरक के रूप में मिट्टी में पेश किया जाता है। कोशिका के लिए रासायनिक तत्वों का अर्थ अधिक विस्तार से नीचे दिया गया है।

कोशिका के जैविक रूप से महत्वपूर्ण रासायनिक तत्व

क्या है जैविक भूमिकापिंजरे में पानी?
कोशिका में कौन से आयन होते हैं? उनकी जैविक भूमिका क्या है?
कोशिका में निहित धनायनों की क्या भूमिका है?

आज खोजा और हाइलाइट किया गया शुद्ध फ़ॉर्मआवर्त सारणी के कई रासायनिक तत्व हैं, और उनमें से पांचवां प्रत्येक जीवित जीव में पाया जाता है। वे, ईंटों की तरह, कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों के मुख्य घटक हैं।

कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं, शरीर में उनकी उपस्थिति से किस पदार्थ के जीव विज्ञान का अंदाजा लगाया जा सकता है - इस सब पर हम लेख में बाद में विचार करेंगे।

रासायनिक स्थिरता क्या है

शरीर में स्थिरता बनाए रखने के लिए, प्रत्येक कोशिका को अपने प्रत्येक घटक की एकाग्रता को स्थिर स्तर पर बनाए रखना चाहिए। यह स्तर प्रजातियों, आवास और पर्यावरणीय कारकों द्वारा निर्धारित किया जाता है।

इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए कि कोशिका में कौन से रासायनिक तत्व शामिल हैं, यह स्पष्ट रूप से समझना आवश्यक है कि किसी भी पदार्थ में आवर्त सारणी के कोई भी घटक होते हैं।

कभी कभी प्रश्न मेंएक कोशिका में एक निश्चित तत्व की सामग्री का लगभग सौवां और हजारवां हिस्सा, लेकिन साथ ही, कम से कम एक हजारवें हिस्से में नामित संख्या में बदलाव से जीव के लिए पहले से ही गंभीर परिणाम हो सकते हैं।

मानव कोशिका में 118 रासायनिक तत्वों में से कम से कम 24 होने चाहिए। ऐसे कोई घटक नहीं हैं जो किसी जीवित जीव में पाए जाएंगे, लेकिन प्रकृति की निर्जीव वस्तुओं का हिस्सा नहीं थे। यह तथ्य पारिस्थितिकी तंत्र में जीवित और निर्जीव के बीच घनिष्ठ संबंध की पुष्टि करता है।

कोशिका को बनाने वाले विभिन्न तत्वों की भूमिका

तो वे कौन से रासायनिक तत्व हैं जो कोशिका का निर्माण करते हैं? जीव के जीवन में उनकी भूमिका, यह ध्यान दिया जाना चाहिए, सीधे घटना की आवृत्ति और साइटोप्लाज्म में उनकी एकाग्रता पर निर्भर करता है। हालांकि, सेल में तत्वों की विभिन्न सामग्री के बावजूद, उनमें से प्रत्येक का महत्व समान रूप से अधिक है। उनमें से किसी की कमी शरीर पर हानिकारक प्रभाव डाल सकती है, चयापचय से सबसे महत्वपूर्ण जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को अक्षम कर सकती है।

मानव कोशिका का हिस्सा कौन से रासायनिक तत्व हैं, यह सूचीबद्ध करते समय, तीन मुख्य प्रकारों का उल्लेख किया जाना चाहिए, जिन पर हम आगे विचार करेंगे:

कोशिका के मुख्य बायोजेनिक तत्व

यह आश्चर्य की बात नहीं है कि तत्व ओ, सी, एच, एन बायोजेनिक हैं, क्योंकि वे सभी कार्बनिक और कई अकार्बनिक पदार्थ बनाते हैं। शरीर के लिए इन आवश्यक घटकों के बिना प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट या न्यूक्लिक एसिड की कल्पना करना असंभव है।

इन तत्वों के कार्य ने शरीर में उनकी उच्च सामग्री को निर्धारित किया। कुल मिलाकर, वे कुल दुबले शरीर द्रव्यमान का 98% हिस्सा हैं। इन एंजाइमों की गतिविधि और क्या प्रकट हो सकती है?

ऑक्सीजन। कोशिका में इसकी सामग्री कुल शुष्क द्रव्यमान का लगभग 62% है। कार्य: कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों का निर्माण, श्वसन श्रृंखला में भागीदारी;
कार्बन। इसकी सामग्री 20% तक पहुँच जाती है। मुख्य कार्य: सभी में शामिल;
हाइड्रोजन। इसकी सांद्रता 10% का मान लेती है। इस तथ्य के अलावा कि यह तत्व कार्बनिक पदार्थों और पानी का एक घटक है, यह ऊर्जा परिवर्तनों में भी भाग लेता है;
नाइट्रोजन। राशि 3-5% से अधिक नहीं है। इसकी मुख्य भूमिका अमीनो एसिड, न्यूक्लिक एसिड, एटीपी, कई विटामिन, हीमोग्लोबिन, हेमोसायनिन, क्लोरोफिल का निर्माण है।

ये रासायनिक तत्व हैं जो कोशिका को बनाते हैं और सामान्य जीवन के लिए आवश्यक अधिकांश पदार्थ बनाते हैं।

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स का मूल्य

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स यह सुझाव देने में भी मदद करेंगे कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं। जीव विज्ञान के पाठ्यक्रम से, यह स्पष्ट हो जाता है कि, मुख्य के अलावा, 2% शुष्क द्रव्यमान अन्य घटक हैं। आवर्त सारणी... और मैक्रोन्यूट्रिएंट्स में वे शामिल हैं जिनकी सामग्री 0.01% से कम नहीं है। उनके मुख्य कार्यों को एक तालिका के रूप में प्रस्तुत किया जाता है।


कैल्शियम (सीए)		मांसपेशियों के तंतुओं के संकुचन के लिए जिम्मेदार, पेक्टिन, हड्डियों और दांतों का हिस्सा है। रक्त के थक्के को मजबूत करता है।
फास्फोरस (पी)		का हिस्सा सबसे महत्वपूर्ण स्रोतऊर्जा - एटीपी।
		तृतीयक संरचना में प्रोटीन तह के दौरान डाइसल्फ़ाइड पुलों के निर्माण में भाग लेता है। यह सिस्टीन और मेथियोनीन का हिस्सा है, कुछ विटामिन।
		पोटेशियम आयन कोशिकाओं में शामिल होते हैं और झिल्ली क्षमता को भी प्रभावित करते हैं।
		शरीर का मुख्य आयन
सोडियम (ना)		समान प्रक्रियाओं में शामिल पोटेशियम का एक एनालॉग।
मैग्नीशियम (एमजी)		मैग्नीशियम आयन प्रक्रिया नियामक हैं। क्लोरोफिल अणु के केंद्र में एक मैग्नीशियम परमाणु भी होता है।
		श्वसन और प्रकाश संश्लेषण के ईटीसी के साथ इलेक्ट्रॉनों के परिवहन में भाग लेता है, मायोग्लोबिन, हीमोग्लोबिन और कई एंजाइमों की एक संरचनात्मक कड़ी है।

हम आशा करते हैं कि ऊपर से यह निर्धारित करना आसान होगा कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं और मैक्रोन्यूट्रिएंट्स से संबंधित हैं।

तत्वों का पता लगाना

ऐसी घटक कोशिकाएँ भी होती हैं, जिनके बिना शरीर सामान्य रूप से कार्य नहीं कर सकता है, लेकिन उनकी सामग्री हमेशा 0.01% से कम होती है। आइए निर्धारित करें कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं और ट्रेस तत्वों के समूह से संबंधित हैं।


		यह डीएनए और आरएनए पोलीमरेज़ के एंजाइमों के साथ-साथ कई हार्मोन (उदाहरण के लिए, इंसुलिन) का हिस्सा है।
		प्रकाश संश्लेषण, हेमोसायनिन के संश्लेषण और कुछ एंजाइमों की प्रक्रियाओं में भाग लेता है।
		T3 और T4 हार्मोन का एक संरचनात्मक घटक है थाइरॉयड ग्रंथि
मैंगनीज (Mn)	0.001 . से कम	यह एंजाइम, हड्डियों का एक हिस्सा है। जीवाणुओं में नाइट्रोजन स्थिरीकरण में भाग लेता है
	0.001 . से कम	पौधे की वृद्धि की प्रक्रिया को प्रभावित करता है।
		यह दांतों की हड्डियों और इनेमल का हिस्सा है।

कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थ

सूचीबद्ध तत्वों के अलावा, कोशिका में कौन से अन्य रासायनिक तत्व शामिल हैं? उत्तर शरीर में अधिकांश पदार्थों की संरचना का अध्ययन करके ही पाया जा सकता है। उनमें से, कार्बनिक और अकार्बनिक मूल के अणु प्रतिष्ठित हैं, और इनमें से प्रत्येक समूह में तत्वों का एक निश्चित समूह होता है।

कार्बनिक पदार्थों के मुख्य वर्ग प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, वसा और कार्बोहाइड्रेट हैं। वे पूरी तरह से बुनियादी बायोजेनिक तत्वों से बने होते हैं: एक अणु का कंकाल हमेशा कार्बन द्वारा बनता है, और हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन रेडिकल का हिस्सा होते हैं। जानवरों में, प्रोटीन प्रमुख वर्ग होते हैं, और पौधों में, पॉलीसेकेराइड।

अकार्बनिक पदार्थ- ये सभी खनिज लवण हैं और निश्चित रूप से, पानी। कोशिका के सभी अकार्बनिकों में सबसे अधिक H2O होता है, जिसमें शेष पदार्थ घुल जाते हैं।

उपरोक्त सभी आपको यह निर्धारित करने में मदद करेंगे कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं, और शरीर में उनके कार्य अब आपके लिए एक रहस्य नहीं होंगे।

पानी।कोशिका को बनाने वाले अकार्बनिक पदार्थों में पानी सबसे महत्वपूर्ण है। इसकी मात्रा कोशिका के कुल द्रव्यमान का 60 से 95% तक होती है। पानी सामान्य रूप से कोशिकाओं और जीवित जीवों के जीवन में एक आवश्यक भूमिका निभाता है। इस तथ्य के अलावा कि यह उनका हिस्सा है, कई जीवों के लिए यह एक निवास स्थान भी है।

कोशिका में पानी की भूमिका उसके अनूठे रसायन और द्वारा निर्धारित की जाती है भौतिक गुण, मुख्य रूप से अणुओं के छोटे आकार के साथ, इसके अणुओं की ध्रुवीयता और एक दूसरे के साथ हाइड्रोजन बांड बनाने की उनकी क्षमता के साथ जुड़ा हुआ है।

जल, जैविक प्रणालियों के एक घटक के रूप में, निम्नलिखित आवश्यक कार्य करता है:

पानी- सार्वभौमिक विलायकध्रुवीय पदार्थों के लिए, जैसे लवण, शर्करा, ऐल्कोहॉल, अम्ल आदि। वे पदार्थ जो जल में आसानी से घुलनशील होते हैं, कहलाते हैं हाइड्रोफिलिक।जब कोई पदार्थ घोल में जाता है, तो उसके अणु या आयन अधिक स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ने में सक्षम होते हैं; तदनुसार, पदार्थ की प्रतिक्रियाशीलता बढ़ जाती है। ठीक इसी वजह से के सबसेकोशिका में रासायनिक अभिक्रिया होती है जलीय समाधान... इसके अणु कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं में शामिल होते हैं, जैसे कि पॉलिमर का निर्माण या हाइड्रोलिसिस। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, पानी एक इलेक्ट्रॉन दाता, हाइड्रोजन आयनों और मुक्त ऑक्सीजन का स्रोत है।
पानी गैर-ध्रुवीय पदार्थों को नहीं घोलता है और न ही उनके साथ मिलाता है, क्योंकि यह उनके साथ हाइड्रोजन बांड नहीं बना सकता है। जल में अघुलनशील पदार्थ कहलाते हैं हाइड्रोफोबिक।हाइड्रोफोबिक अणु या उनके हिस्से पानी से विकर्षित होते हैं, और इसकी उपस्थिति में वे एक दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं। इस तरह की बातचीत झिल्लियों के साथ-साथ कई प्रोटीन अणुओं, न्यूक्लिक एसिड और कई उप-कोशिकीय संरचनाओं की स्थिरता सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।
पानी में एक उच्च विशिष्ट होता है ताप की गुंजाइश।पानी के अणुओं को एक साथ रखने वाले हाइड्रोजन बांड को तोड़ने में बहुत अधिक ऊर्जा लगती है। यह गुण पर्यावरण में महत्वपूर्ण तापमान परिवर्तन के दौरान शरीर के तापीय संतुलन को बनाए रखना सुनिश्चित करता है। इसके अलावा, पानी अलग है उच्च तापीय चालकता,जो शरीर को अपने पूरे आयतन में समान तापमान बनाए रखने की अनुमति देता है।
पानी की विशेषता है वाष्पीकरण की उच्च गर्मी, यानी।अर्थात्, शरीर को ठंडा करने के साथ-साथ अणुओं की एक महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी को दूर करने की क्षमता। पानी के इस गुण के कारण, स्तनधारियों में पसीने के दौरान प्रकट होता है, मगरमच्छों और अन्य जानवरों में थर्मल डिस्पेनिया, पौधों में वाष्पोत्सर्जन, अति ताप को रोका जाता है।
पानी की विशेषता विशेष रूप से होती है उच्च सतह तनाव।यह गुण सोखना प्रक्रियाओं के लिए, ऊतकों के माध्यम से समाधान की गति (पौधों में रक्त परिसंचरण, आरोही और अवरोही धाराओं) के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। कई छोटे जीवों के लिए, सतह तनाव उन्हें पानी की सतह पर तैरने या स्लाइड करने की अनुमति देता है।
पानी प्रदान करता है पदार्थों का संचलनकोशिका और शरीर में, पदार्थों का अवशोषण और चयापचय उत्पादों का उत्सर्जन।
पौधों में जल निर्धारित करता है स्फीतकोशिकाओं, और कुछ जानवरों में कार्य करता है समर्थन कार्य,एक हाइड्रोस्टेटिक कंकाल (गोल और एनेलिड, ईचिनोडर्म) होने के नाते।
पानी - अवयव चिकनाई वाले तरल पदार्थ(श्लेष - कशेरुकियों के जोड़ों में, फुफ्फुस - में फुफ्फुस गुहा, पेरिकार्डियल - पेरिकार्डियल थैली में) और कीचड़(आंतों के माध्यम से पदार्थों की आवाजाही को सुगम बनाना, श्लेष्मा झिल्ली पर एक नम वातावरण बनाना श्वसन तंत्र) यह लार, पित्त, आँसू, शुक्राणु आदि का हिस्सा है।

खनिज लवण।कोशिका में पानी को छोड़कर अकार्बनिक पदार्थ, खनिज लवण के साथ pretspavlevs।एक जलीय घोल में नमक के अणु, धनायनों और आयनों में विघटित हो जाते हैं। उच्चतम मूल्यधनायन हैं (K +, Na +, Ca 2+, Mg: +, NH 4 +) और ऋणायन (C1, H 2 P0 4 -, HP0 4 2-, HC0 3 -, NO3 2--, SO 4 2- ) न केवल सामग्री, बल्कि कोशिका में आयनों का अनुपात भी आवश्यक है।

सतह पर और कोशिका के अंदर धनायनों और आयनों की संख्या के बीच का अंतर उपस्थिति प्रदान करता है संभावित कार्रवाई,तंत्रिका और पेशीय उत्तेजना के उद्भव का आधार क्या है। झिल्ली के विभिन्न पक्षों पर आयनों की सांद्रता में अंतर झिल्ली के माध्यम से पदार्थों के सक्रिय हस्तांतरण के साथ-साथ ऊर्जा के रूपांतरण के कारण होता है।

कोशिकाओं में अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थ (यौगिक) होते हैं।

कोशिका के अकार्बनिक पदार्थ- यह पानी, विभिन्न खनिज लवण, कार्बन डाइऑक्साइड, अम्ल और क्षार हैं।

कोशिका के अकार्बनिक पदार्थ

पानी

(कोशिका द्रव्यमान का 70-80% भाग बनाता है)

खनिज लवण
(कुल कोशिका द्रव्यमान का 1-1.5% बनाते हैं)

सेल को लोच और आयतन देता है;
सार्वभौमिक विलायक;
जलीय घोल फॉर्म आंतरिक पर्यावरणकोशिकाएं;
पिंजरे के अंदर और बाहर विलेय के परिवहन का एक साधन;
एक माध्यम के रूप में कार्य करता है जिसमें रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं;
कई रासायनिक प्रक्रियाओं का त्वरक है;
गर्मी क्षमता प्रदान करता है;
उच्च तापीय चालकता है;
जीवों के थर्मोरेग्यूलेशन में भाग लेता है।

आयनों या ठोस अघुलनशील लवण के रूप में मौजूद;
पर्यावरण की अम्लीय या क्षारीय प्रतिक्रिया बनाएँ;
सीए 2+हड्डियों और दांतों का एक हिस्सा है, रक्त जमावट में भाग लेता है;
कश्मीर +तथा ना +कोशिकाओं को चिड़चिड़ापन प्रदान करें;
NS -हिस्सा है आमाशय रस;
एमजी 2+क्लोरोफिल में पाया जाता है;
मैं -थायरोक्सिन का घटक (थायरॉयड हार्मोन);
फे 2+हीमोग्लोबिन का हिस्सा है;
घन, एम.एन., बीहेमटोपोइजिस, प्रकाश संश्लेषण में भाग लेते हैं, पौधों की वृद्धि को प्रभावित करते हैं।

पानीएक जीवित कोशिका की सामग्री का एक अनिवार्य घटक है। पानी कोशिका को लोच और आयतन देता है, संरचना की स्थिरता सुनिश्चित करता है, रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है और कार्बनिक अणुओं के निर्माण में, कोशिका के जीवन की सभी प्रक्रियाओं को आगे बढ़ना संभव बनाता है। पानी एक विलायक है रासायनिक पदार्थजो सेल में प्रवेश करते हैं और बाहर निकलते हैं।

पानी(हाइड्रोजन ऑक्साइड, एच 2 ओ) एक पारदर्शी तरल है जिसमें कोई रंग (थोड़ी मात्रा में), गंध और स्वाद नहीं होता है। वी स्वाभाविक परिस्थितियांइसमें विलेय (लवण, गैस) होते हैं। जल कोशिकाओं और जीवित जीवों के जीवन में, जलवायु और मौसम के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

सेल में पानी की मात्रा कुल द्रव्यमान का 60 से 95% है। कोशिका में पानी की भूमिका अणुओं के छोटे आकार, उनकी ध्रुवता और हाइड्रोजन बांड बनाने की क्षमता से जुड़े इसके अद्वितीय रासायनिक और भौतिक गुणों से निर्धारित होती है।

एक घटक के रूप में पानी जैविक प्रणाली

पानी ध्रुवीय पदार्थों के लिए एक सार्वभौमिक विलायक है - लवण, शर्करा, अम्ल, आदि। यह उन्हें बढ़ाता है जेटइसलिए, कोशिका में अधिकांश रासायनिक अभिक्रिया जलीय विलयनों में होती है।
गैर-ध्रुवीय पदार्थ पानी में अघुलनशील होते हैं (कोई हाइड्रोजन बांड नहीं बनते हैं)। एक दूसरे के प्रति आकर्षित होने के कारण, जल की उपस्थिति में हाइड्रोफोबिक पदार्थ विभिन्न परिसरों (उदाहरण के लिए, जैविक झिल्ली) का निर्माण करते हैं।
पानी की उच्च विशिष्ट ऊष्मा क्षमता (अर्थात अवशोषण .) एक लंबी संख्याहाइड्रोजन बांड को तोड़ने के लिए ऊर्जा) तापमान परिवर्तन के दौरान शरीर के थर्मल संतुलन के रखरखाव को सुनिश्चित करता है वातावरण.
वाष्पीकरण की उच्च गर्मी (शरीर के ठंडा होने पर अणुओं की एक महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी को अपने साथ ले जाने की क्षमता) शरीर को गर्म होने से रोकती है।
उच्च सतह तनाव ऊतकों के माध्यम से समाधान की आवाजाही सुनिश्चित करता है।
पानी चयापचय उत्पादों के उन्मूलन को सुनिश्चित करता है।
पौधों में, पानी सेल टर्गर को बनाए रखता है, कुछ जानवरों में यह सहायक कार्य (हाइड्रोस्टैटिक कंकाल) करता है।
पानी विभिन्न जैविक तरल पदार्थों (रक्त, लार, बलगम, पित्त, आँसू, वीर्य, श्लेष और फुफ्फुस तरल पदार्थ, आदि) का हिस्सा है।

पानी के अणु का कोणीय आकार होता है: हाइड्रोजन परमाणु ऑक्सीजन के संबंध में लगभग 104.5 ° का कोण बनाते हैं।

ऑक्सीजन परमाणु की उच्च वैद्युतीयऋणात्मकता के कारण, O-H आबंध ध्रुवीय होता है। हाइड्रोजन परमाणु आंशिक धनात्मक आवेश वहन करते हैं, जबकि ऑक्सीजन परमाणु आंशिक ऋणात्मक आवेश वहन करते हैं।

एक द्विध्रुव अपने आकार की तुलना में बड़ी दूरी पर अपने चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है।

जब पानी वाष्पित हो जाता है, तो हाइड्रोजन बांड के विनाश के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

विभिन्न जीवों और अंगों में पानी की मात्रा (% में)
पौधे या पौधे के भाग		पशु या पशु अंग
समुद्री सिवार	98 . तक	जेलिफ़िश	95 . तक
उच्च पौधे	70 से 80 . तक	अंगूर घोंघे	80
पेड़ के पत्ते	50 से 97 . तक	मानव शरीर	60
आलू कंद	75	मानव रक्त	79
फलों के रसीले फल	95 . तक	मानव मांसपेशियां	77 से 83 . तक
लिग्निफाइड पौधे के भाग	40 से 80 . तक	मानव हृदय	70
सूखे बीज	5 से 9

कोशिका में पानी को छोड़कर अकार्बनिक पदार्थों का प्रतिनिधित्व किया जाता है खनिज लवण.

खनिज लवण कुल कोशिका द्रव्यमान का केवल 1-1.5% बनाते हैं, लेकिन उनकी भूमिका महत्वपूर्ण है। भंग रूप में, वे रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए एक आवश्यक माध्यम हैं जो कोशिका के जीवन को निर्धारित करते हैं।

कोशिकाओं में कई अलग-अलग होते हैं लवण... पशु शरीर से अतिरिक्त लवण को हटाने के लिए उत्सर्जन प्रणाली का उपयोग करते हैं, और पौधों में वे विभिन्न जीवों या रिक्तिका में जमा और क्रिस्टलीकृत होते हैं। अधिकतर ये कैल्शियम लवण होते हैं। पादप कोशिकाओं में उनका आकार भिन्न हो सकता है: सुई, समचतुर्भुज, क्रिस्टल - एकल या एक साथ जुड़े हुए (ड्रूस)।

एक जलीय घोल में नमक के अणु, धनायनों और आयनों में विघटित हो जाते हैं। सबसे महत्वपूर्ण हैं धनायन (К +, Na +, Ca 2+, Mg +, NH 4 +) और ऋणायन (Сl -, Н 2 Р0 4 -, НР0 4 2-, НС0 3 -, NO 3 -, SO 4 2 -)।

विभिन्न आयनों की सांद्रता समान नहीं होती है विभिन्न भागकोशिकाओं, साथ ही कोशिका और पर्यावरण में। सोडियम आयनों की सांद्रता हमेशा कोशिका के बाहर अधिक होती है, और पोटेशियम और मैग्नीशियम आयन - कोशिका के अंदर। कोशिका के अंदर और उसकी सतह पर धनायनों और आयनों की संख्या के बीच का अंतर झिल्ली के पार पदार्थों का सक्रिय परिवहन प्रदान करता है।

साइटोप्लाज्म के बफर गुण कोशिका के अंदर लवण की सांद्रता पर निर्भर करते हैं - चयापचय के दौरान अम्लीय और क्षारीय पदार्थों के निरंतर गठन की स्थितियों में हाइड्रोजन आयनों की एक निश्चित एकाग्रता बनाए रखने के लिए कोशिका की क्षमता।

फॉस्फोरिक एसिड आयन फॉस्फेट बनाते हैं बफर सिस्टमशरीर के अंतःकोशिकीय वातावरण के pH को 6.9 पर बनाए रखना।

कार्बोनिक एसिड और उसके आयन एक बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम बनाते हैं जो बाह्य माध्यम (रक्त प्लाज्मा) के पीएच को 7.4 पर बनाए रखता है।

कुछ आयन एंजाइमों की सक्रियता, कोशिका में आसमाटिक दबाव के निर्माण, मांसपेशियों के संकुचन, रक्त जमावट आदि की प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं। महत्वपूर्ण कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए कई धनायन और आयन आवश्यक होते हैं।

जीव कोशिकाओं से बने होते हैं। प्रकोष्ठों विभिन्न जीवएक समान रासायनिक संरचना है। तालिका 1 जीवित जीवों की कोशिकाओं में पाए जाने वाले मुख्य रासायनिक तत्वों को दर्शाती है।

तालिका 1. कोशिका में रासायनिक तत्वों की सामग्री

सेल में सामग्री के अनुसार, तत्वों के तीन समूहों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। पहले समूह में ऑक्सीजन, कार्बन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन शामिल हैं। वे कुल कोशिका संरचना का लगभग 98% हिस्सा हैं। दूसरे समूह में पोटेशियम, सोडियम, कैल्शियम, सल्फर, फास्फोरस, मैग्नीशियम, लोहा, क्लोरीन शामिल हैं। सेल में उनकी सामग्री प्रतिशत का दसवां और सौवां हिस्सा है। इन दो समूहों के तत्व संबंधित हैं मैक्रोन्यूट्रिएंट्स(ग्रीक से। मैक्रो- बड़े)।

सेल में सौवें और हज़ारवें प्रतिशत द्वारा दर्शाए गए शेष तत्व तीसरे समूह में शामिल हैं। यह तत्वों का पता लगाना(ग्रीक से। माइक्रो- छोटा)।

केवल जीवित प्रकृति में निहित कोई भी तत्व कोशिका में नहीं पाया गया। सभी सूचीबद्ध रासायनिक तत्व संरचना में शामिल हैं निर्जीव प्रकृति... यह जीवित और निर्जीव प्रकृति की एकता को दर्शाता है।

किसी भी तत्व की कमी से बीमारी हो सकती है, यहाँ तक कि शरीर की मृत्यु भी हो सकती है, क्योंकि प्रत्येक तत्व एक विशिष्ट भूमिका निभाता है। पहले समूह के मैक्रोन्यूट्रिएंट्स बायोपॉलिमर का आधार बनाते हैं - प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, न्यूक्लिक एसिड, साथ ही लिपिड, जिसके बिना जीवन असंभव है। सल्फर कुछ प्रोटीन का हिस्सा है, फास्फोरस न्यूक्लिक एसिड का हिस्सा है, लोहा हीमोग्लोबिन का हिस्सा है, और मैग्नीशियम क्लोरोफिल का हिस्सा है। चयापचय में कैल्शियम एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

कोशिका में निहित कुछ रासायनिक तत्व अकार्बनिक पदार्थों की संरचना में शामिल हैं - खनिज लवण और पानी।

खनिज लवणसेल में हैं, एक नियम के रूप में, धनायनों (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) और आयनों (HPO 2- / 4, H 2 PO - / 4, CI -, HCO 3) के रूप में ), जिसका अनुपात पर्यावरण की अम्लता को निर्धारित करता है, जो कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि के लिए महत्वपूर्ण है।

(कई कोशिकाओं में, माध्यम थोड़ा क्षारीय होता है और इसका पीएच शायद ही बदलता है, क्योंकि इसमें धनायनों और आयनों का एक निश्चित अनुपात लगातार बना रहता है।)

जीवित प्रकृति में अकार्बनिक पदार्थों की एक बड़ी भूमिका निभाता है पानी.

जल के बिना जीव का जीवित रहना असम्भव है। यह अधिकांश कोशिकाओं का एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान बनाता है। मानव मस्तिष्क और भ्रूण की कोशिकाओं में बहुत सारा पानी होता है: 80% से अधिक पानी; वसा ऊतक की कोशिकाओं में - केवल 40.% वृद्धावस्था तक, कोशिकाओं में पानी की मात्रा कम हो जाती है। एक व्यक्ति जो 20% पानी खो चुका है उसकी मृत्यु हो जाती है।

पानी के अद्वितीय गुण शरीर में इसकी भूमिका निर्धारित करते हैं। यह गर्मी विनियमन में भाग लेता है, जो पानी की उच्च ताप क्षमता के कारण होता है - हीटिंग के दौरान बड़ी मात्रा में ऊर्जा की खपत। पानी की उच्च ताप क्षमता क्या निर्धारित करती है?

एक पानी के अणु में, एक ऑक्सीजन परमाणु दो हाइड्रोजन परमाणुओं से सहसंयोजी रूप से बंधा होता है। पानी का अणु ध्रुवीय होता है, क्योंकि ऑक्सीजन परमाणु पर आंशिक रूप से ऋणात्मक आवेश होता है, और दो हाइड्रोजन परमाणुओं में से प्रत्येक में होता है

आंशिक रूप से सकारात्मक चार्ज। एक पानी के अणु के ऑक्सीजन परमाणु और दूसरे अणु के हाइड्रोजन परमाणु के बीच एक हाइड्रोजन बंधन बनता है। हाइड्रोजन बांड बड़ी संख्या में पानी के अणुओं को जोड़ते हैं। पानी गर्म करते समय महत्वपूर्ण भागहाइड्रोजन बांड को तोड़ने पर ऊर्जा खर्च होती है, जो इसकी उच्च ताप क्षमता को निर्धारित करती है।

पानी - अच्छा विलायक... इसकी ध्रुवता के कारण, इसके अणु सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित आयनों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे पदार्थ का विघटन आसान हो जाता है। पानी के संबंध में, सभी कोशिका पदार्थों को हाइड्रोफिलिक और हाइड्रोफोबिक में विभाजित किया जाता है।

हाइड्रोफिलिक(ग्रीक से। हाइड्रो- पानी और फीलियो- प्रेम) ऐसे पदार्थ हैं जो पानी में घुल जाते हैं। इनमें आयनिक यौगिक (जैसे लवण) और कुछ गैर-आयनिक यौगिक (जैसे शर्करा) शामिल हैं।

जल विरोधी(ग्रीक से। हाइड्रो- पानी और फोबोस- भय) ऐसे पदार्थ हैं जो पानी में अघुलनशील होते हैं। इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, लिपिड।

जलीय विलयनों में कोशिका में होने वाली रासायनिक अभिक्रियाओं में जल एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह चयापचय उत्पादों को भंग कर देता है जो शरीर के लिए अनावश्यक होते हैं और इस प्रकार शरीर से उन्हें हटाने की सुविधा प्रदान करते हैं। बढ़िया सामग्रीपिंजरे का पानी देता है लोच... जल कोशिका के भीतर या एक कोशिका से दूसरे कोशिका में विभिन्न पदार्थों की आवाजाही को सुगम बनाता है।

चेतन और निर्जीव प्रकृति के निकायों में एक ही रासायनिक तत्व होते हैं। जीवित जीवों की संरचना में अकार्बनिक पदार्थ शामिल हैं - पानी और खनिज लवण। एक कोशिका में पानी के कई महत्वपूर्ण कार्य इसके अणुओं की ख़ासियत के कारण होते हैं: उनकी ध्रुवीयता, हाइड्रोजन बांड बनाने की क्षमता।

अकार्बनिक सेल घटक

जीवों की कोशिकाओं में लगभग 90 तत्व पाए जाते हैं, और उनमें से लगभग 25 लगभग सभी कोशिकाओं में पाए जाते हैं। कोशिका में मौजूद सामग्री के अनुसार रासायनिक तत्वों को तीन भागों में बांटा गया है बड़े समूह: मैक्रोन्यूट्रिएंट्स (99%), माइक्रोलेमेंट्स (1%), अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स (0.001% से कम)।

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स में ऑक्सीजन, कार्बन, हाइड्रोजन, फास्फोरस, पोटेशियम, सल्फर, क्लोरीन, कैल्शियम, मैग्नीशियम, सोडियम और आयरन शामिल हैं।
ट्रेस तत्वों में मैंगनीज, तांबा, जस्ता, आयोडीन, फ्लोरीन शामिल हैं।
अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स में चांदी, सोना, ब्रोमीन, सेलेनियम शामिल हैं।

तत्वों	शरीर में सामग्री (%)	जैविक मूल्य
मैक्रोन्यूट्रिएंट्स:
ओ.सी.एच.एन	62-3	कोशिका के सभी कार्बनिक पदार्थों का एक हिस्सा हैं, पानी
फास्फोरस पी	1,0	न्यूक्लिक एसिड, एटीपी (उच्च-ऊर्जा बांड बनाता है), एंजाइम, हड्डी के ऊतक और दाँत तामचीनी का एक हिस्सा हैं
कैल्शियम सीए +2	2,5	पौधों में, यह कोशिका झिल्ली का हिस्सा है, जानवरों में - हड्डियों और दांतों की संरचना में, रक्त के थक्के को सक्रिय करता है
तत्वों का पता लगाना:	1-0,01
सल्फर एस	0,25	प्रोटीन, विटामिन और एंजाइम का हिस्सा
पोटेशियम के +	0,25	आचरण का कारण बनता है तंत्रिका आवेग; प्रोटीन संश्लेषण, प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियाओं, पौधों की वृद्धि के एंजाइमों के उत्प्रेरक
क्लोरीन सीआई -	0,2	गैस्ट्रिक जूस के रूप में एक घटक है हाइड्रोक्लोरिक एसिड के, एंजाइमों को सक्रिय करता है
सोडियम ना +	0,1	तंत्रिका आवेगों का संचालन प्रदान करता है, समर्थन करता है परासरण दाबकोशिका में, हार्मोन के संश्लेषण को उत्तेजित करता है
मैग्नीशियम मिलीग्राम +2	0,07	हड्डियों और दांतों में पाए जाने वाले क्लोरोफिल अणु का हिस्सा, डीएनए संश्लेषण, ऊर्जा चयापचय को सक्रिय करता है
आयोडीन मैं -	0,1	थायराइड हार्मोन का हिस्सा - थायरोक्सिन, चयापचय को प्रभावित करता है
आयरन फे + 3	0,01	यह हीमोग्लोबिन, मायोग्लोबिन, आंख के लेंस और कॉर्निया का एक हिस्सा है, एंजाइमों का उत्प्रेरक, क्लोरोफिल के संश्लेषण में भाग लेता है। ऊतकों और अंगों को ऑक्सीजन परिवहन प्रदान करता है
अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स:	0.01 से कम, ट्रेस मात्रा
घन तांबा +2		हेमटोपोइजिस, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रियाओं में भाग लेता है, इंट्रासेल्युलर ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है
मैंगनीज Mn		पौधों की उत्पादकता बढ़ाता है, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को सक्रिय करता है, हेमटोपोइजिस की प्रक्रियाओं को प्रभावित करता है
बोरॉन बी		पौधों की वृद्धि प्रक्रियाओं को प्रभावित करता है
फ्लोरीन एफ		यह दांतों के इनेमल का हिस्सा है, कमी के साथ, क्षरण विकसित होता है, अतिरिक्त - फ्लोरोसिस के साथ
पदार्थ:
एच 2 0	60-98	यह शरीर के आंतरिक वातावरण का गठन करता है, हाइड्रोलिसिस की प्रक्रियाओं में भाग लेता है, और कोशिका की संरचना करता है। सार्वभौमिक विलायक, उत्प्रेरक, रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भागीदार

सेल के कार्बनिक अवयव

पदार्थों	संरचना और गुण	कार्य
लिपिड
	उच्च फैटी एसिड और ग्लिसरीन के एस्टर। फॉस्फोलिपिड्स की संरचना में अतिरिक्त रूप से अवशेष Н 3 4 होते हैं। उनके पास हाइड्रोफोबिक या हाइड्रोफिलिक-हाइड्रोफोबिक गुण, उच्च ऊर्जा सामग्री होती है।	निर्माण- सभी झिल्लियों की एक बिलिपिड परत बनाता है। ऊर्जा. थर्मोरेगुलेटरी. रक्षात्मक. हार्मोनल(कॉर्टिकोस्टेरॉइड्स, सेक्स हार्मोन)। अवयव विटामिन डी, ई... शरीर में पानी का स्रोत। आरक्षित पोषक तत्व
कार्बोहाइड्रेट
मोनोसैकराइड्स: ग्लूकोज, फ्रुक्टोज, राइबोज, डीऑक्सीराइबोज	पानी में अच्छी तरह से घुलनशील	ऊर्जा
डिसाकार्इड्स: सुक्रोज, माल्टोस (माल्ट चीनी)	पानी में घुलनशील	डीएनए, आरएनए, एटीपी के घटक
पॉलीसेकेराइड: स्टार्च, ग्लाइकोजन, सेल्यूलोज	पानी में खराब घुलनशील या अघुलनशील	रिजर्व पोषक तत्व। बिल्डिंग - प्लांट सेल शेल
प्रोटीन	पॉलिमर। मोनोमर्स - 20 अमीनो एसिड।	एंजाइम जैव उत्प्रेरक हैं।
	I संरचना एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड का एक क्रम है। लिंक - पेप्टाइड - CO- NH-	निर्माण - का हिस्सा हैं झिल्ली संरचनाएं, राइबोसोम।
	द्वितीय संरचना - ए-सर्पिल, बंधन - हाइड्रोजन	मोटर (मांसपेशियों के सिकुड़ा प्रोटीन)।
	III संरचना - स्थानिक विन्यास ए-सर्पिल (गोलाकार)। बांड - आयनिक, सहसंयोजक, हाइड्रोफोबिक, हाइड्रोजन	परिवहन (हीमोग्लोबिन)। सुरक्षात्मक (एंटीबॉडी)। नियामक (हार्मोन, इंसुलिन)
	संरचना IV सभी प्रोटीनों के लिए विशिष्ट नहीं है। कई पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं को एक ही अधिरचना में जोड़ना वे पानी में खराब घुलनशील हैं। कार्य उच्च तापमान, केंद्रित एसिड और क्षार, लवण हैवी मेटल्सविकृतीकरण का कारण बनता है
न्यूक्लिक एसिड:	बायोपॉलिमर। न्यूक्लियोटाइड्स से मिलकर बनता है
डीएनए डीऑक्सी-राइबोन्यूक्लिक एसिड है।	न्यूक्लियोटाइड संरचना: डीऑक्सीराइबोज, नाइट्रोजनस बेस - एडेनिन, ग्वानिन, साइटोसिन, थाइमिन, एच 3 पीओ 4 अवशेष। नाइट्रोजनी क्षारों की संपूरकता A = T, G = C. डबल हेलिक्स। आत्म-दोगुना करने में सक्षम	गुणसूत्र बनाते हैं। वंशानुगत जानकारी का भंडारण और प्रसारण, जेनेटिक कोड... आरएनए, प्रोटीन का जैवसंश्लेषण। प्रोटीन की प्राथमिक संरचना को कूटबद्ध करता है। नाभिक, माइटोकॉन्ड्रिया, प्लास्टिड्स में निहित है
RNA,राइबोन्यूक्लिक एसिड के लिए खड़ा है।	न्यूक्लियोटाइड संरचना: राइबोज, नाइट्रोजनस बेस - एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिन, यूरैसिल, एच 3 पीओ 4 अवशेष नाइट्रोजनस बेस ए = वाई, जी = सी की पूरकता। एक श्रृंखला
सूचनात्मक आरएनए		प्रोटीन की प्राथमिक संरचना के बारे में जानकारी का संचरण, प्रोटीन जैवसंश्लेषण में शामिल होता है
राइबोसोमल आरएनए		राइबोसोम के शरीर का निर्माण करता है
परिवहन आरएनए		अमीनो एसिड को प्रोटीन संश्लेषण की साइट पर एन्कोड और स्थानांतरित करता है - राइबोसोम
वायरल आरएनए और डीएनए		वायरस के आनुवंशिक उपकरण

एंजाइम।

प्रोटीन का सबसे महत्वपूर्ण कार्य उत्प्रेरक है। प्रोटीन अणु जो परिमाण के कई क्रमों से कोशिका में रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर को बढ़ाते हैं, कहलाते हैं एंजाइमों... एंजाइमों की भागीदारी के बिना शरीर में एक भी जैव रासायनिक प्रक्रिया नहीं होती है।

अब तक 2000 से अधिक एंजाइम खोजे जा चुके हैं। उनकी दक्षता उत्पादन में प्रयुक्त अकार्बनिक उत्प्रेरकों की दक्षता से कई गुना अधिक है। तो, उत्प्रेरित एंजाइम में 1 मिलीग्राम आयरन 10 टन अकार्बनिक लोहे की जगह लेता है। Catalase हाइड्रोजन पेरोक्साइड (Н 2 О 2) के अपघटन की दर को 10 11 गुना बढ़ा देता है। एक एंजाइम जो कार्बोनिक एसिड (सीओ 2 + एच 2 ओ = एच 2 सीओ 3) के गठन की प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है, प्रतिक्रिया को 10 7 गुना तेज करता है।

एंजाइमों का एक महत्वपूर्ण गुण उनकी क्रिया की विशिष्टता है; प्रत्येक एंजाइम समान प्रतिक्रियाओं के केवल एक या एक छोटे समूह को उत्प्रेरित करता है।

एन्जाइम से प्रभावित पदार्थ कहलाता है सब्सट्रेट... एंजाइम अणु और सब्सट्रेट की संरचनाएं बिल्कुल मेल खाना चाहिए। यह एंजाइम क्रिया की विशिष्टता की व्याख्या करता है। जब एक सब्सट्रेट को एक एंजाइम के साथ जोड़ा जाता है, तो एंजाइम की स्थानिक संरचना बदल जाती है।

एंजाइम और सब्सट्रेट के बीच बातचीत के क्रम को योजनाबद्ध तरीके से दर्शाया जा सकता है:

सब्सट्रेट + एंजाइम - एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स - एंजाइम + उत्पाद।

आरेख से यह देखा जा सकता है कि सब्सट्रेट एंजाइम के साथ मिलकर एक एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स बनाता है। इस मामले में, सब्सट्रेट एक नए पदार्थ - एक उत्पाद में बदल जाता है। अंतिम चरण में, एंजाइम उत्पाद से मुक्त हो जाता है और अगले सब्सट्रेट अणु के साथ बातचीत में फिर से प्रवेश करता है।

एंजाइम केवल एक निश्चित तापमान, पदार्थों की सांद्रता, पर्यावरण की अम्लता पर कार्य करते हैं। परिस्थितियों में परिवर्तन से प्रोटीन अणु की तृतीयक और चतुर्धातुक संरचना में परिवर्तन होता है, और, परिणामस्वरूप, एंजाइम गतिविधि का दमन होता है। यह कैसे होता है? एंजाइम अणु का केवल एक निश्चित भाग, जिसे कहा जाता है सक्रिय केंद्र... सक्रिय साइट में 3 से 12 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं और पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के झुकने के परिणामस्वरूप बनते हैं।

विभिन्न कारकों के प्रभाव में, एंजाइम अणु की संरचना बदल जाती है। इस मामले में, सक्रिय केंद्र का स्थानिक विन्यास गड़बड़ा जाता है, और एंजाइम अपनी गतिविधि खो देता है।

एंजाइम प्रोटीन होते हैं जो जैविक उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं। एंजाइमों के लिए धन्यवाद, कोशिकाओं में रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर परिमाण के कई आदेशों से बढ़ जाती है। एंजाइमों की एक महत्वपूर्ण संपत्ति कुछ शर्तों के तहत कार्रवाई की विशिष्टता है।

न्यूक्लिक एसिड।

19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में न्यूक्लिक एसिड की खोज की गई थी। स्विस बायोकेमिस्ट एफ। मिशर, जिन्होंने कोशिकाओं के नाभिक से नाइट्रोजन और फास्फोरस की उच्च सामग्री वाले पदार्थ को अलग किया और इसे "न्यूक्लिन" (अक्षांश से। नाभिक- सार)।

न्यूक्लिक एसिड पृथ्वी पर हर कोशिका और सभी जीवित चीजों की संरचना और कामकाज के बारे में वंशानुगत जानकारी संग्रहीत करता है। न्यूक्लिक एसिड दो प्रकार के होते हैं - डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) और आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड)। न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन की तरह, प्रजाति विशिष्ट हैं, अर्थात प्रत्येक प्रजाति का अपना डीएनए प्रकार होता है। कारणों का पता लगाने के लिए प्रजाति विशिष्टतान्यूक्लिक एसिड की संरचना पर विचार करें।

न्यूक्लिक एसिड अणु कई सैकड़ों या लाखों न्यूक्लियोटाइड की बहुत लंबी श्रृंखलाएं हैं। किसी भी न्यूक्लिक एसिड में केवल चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड होते हैं। न्यूक्लिक एसिड अणुओं के कार्य उनकी संरचना, उनके घटक न्यूक्लियोटाइड, श्रृंखला में उनकी संख्या और अणु में यौगिक के अनुक्रम पर निर्भर करते हैं।

प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में तीन घटक होते हैं: नाइट्रोजनस बेस, कार्बोहाइड्रेट और फॉस्फोरिक एसिड। प्रत्येक डीएनए न्यूक्लियोटाइड में चार प्रकार के नाइट्रोजनस बेस (एडेनिन - ए, थाइमिन - टी, ग्वानिन - जी, या साइटोसिन - सी), साथ ही डीऑक्सीराइबोज पानी और एक फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होते हैं।

इस प्रकार, डीएनए न्यूक्लियोटाइड केवल नाइट्रोजनस बेस के प्रकार में भिन्न होते हैं।

एक डीएनए अणु में एक विशिष्ट क्रम में एक श्रृंखला में बड़ी संख्या में न्यूक्लियोटाइड जुड़े होते हैं। प्रत्येक प्रकार के डीएनए अणु की अपनी संख्या और न्यूक्लियोटाइड का क्रम होता है।

डीएनए के अणु बहुत लंबे होते हैं। उदाहरण के लिए, एक मानव कोशिका (46 गुणसूत्र) से डीएनए अणुओं में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम को अक्षरों में लिखने के लिए लगभग 820,000 पृष्ठों की पुस्तक की आवश्यकता होगी। चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड्स के प्रत्यावर्तन से डीएनए अणुओं के अनंत संख्या में प्रकार बन सकते हैं। डीएनए अणुओं की ये संरचनात्मक विशेषताएं उन्हें जीवों की सभी विशेषताओं के बारे में बड़ी मात्रा में जानकारी संग्रहीत करने की अनुमति देती हैं।

1953 में, अमेरिकी जीवविज्ञानी जे। वाटसन और अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी एफ। क्रिक ने डीएनए अणु की संरचना का एक मॉडल बनाया। वैज्ञानिकों ने पाया है कि प्रत्येक डीएनए अणु में दो श्रृंखलाएं होती हैं, जो एक साथ जुड़ी होती हैं और सर्पिल रूप से मुड़ जाती हैं। यह एक डबल हेलिक्स जैसा दिखता है। प्रत्येक स्ट्रैंड में, चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड एक विशिष्ट क्रम में वैकल्पिक होते हैं।

डीएनए की न्यूक्लियोटाइड संरचना भिन्न होती है विभिन्न प्रकारबैक्टीरिया, कवक, पौधे, जानवर। लेकिन यह उम्र के साथ नहीं बदलता है, यह पर्यावरण में होने वाले बदलावों पर बहुत कम निर्भर करता है। न्यूक्लियोटाइड्स युग्मित होते हैं, अर्थात, किसी भी डीएनए अणु में एडेनिन न्यूक्लियोटाइड्स की संख्या थाइमिडीन न्यूक्लियोटाइड्स (एटी) की संख्या के बराबर होती है, और साइटोसिन न्यूक्लियोटाइड्स की संख्या ग्वानिन न्यूक्लियोटाइड्स (सी-जी) की संख्या के बराबर होती है। यह इस तथ्य के कारण है कि एक डीएनए अणु में दो श्रृंखलाओं का एक दूसरे से संबंध एक निश्चित नियम का पालन करता है, अर्थात्: एक श्रृंखला का एडेनिन हमेशा दो हाइड्रोजन बांडों द्वारा केवल दूसरी श्रृंखला के थाइमिन के साथ जुड़ा होता है, और गुआनिन - साइटोसिन के साथ तीन हाइड्रोजन बांडों द्वारा, अर्थात्, एक अणु डीएनए की न्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाएं एक दूसरे के पूरक, पूरक हैं।

न्यूक्लिक एसिड अणु - डीएनए और आरएनए न्यूक्लियोटाइड से बने होते हैं। डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स की संरचना में एक नाइट्रोजनस बेस (ए, टी, जी, सी), एक डीऑक्सीराइबोज कार्बोहाइड्रेट और शेष फॉस्फोरिक एसिड अणु शामिल हैं। डीएनए अणु एक डबल हेलिक्स है जिसमें पूरकता के सिद्धांत के अनुसार हाइड्रोजन बांड से जुड़े दो तार होते हैं। DNA का कार्य वंशानुगत सूचनाओं को संचित करना है।

सभी जीवों की कोशिकाओं में एटीपी के अणु होते हैं - एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड। एटीपी एक सार्वभौमिक कोशिका पदार्थ है, जिसके अणु में ऊर्जा-समृद्ध बंधन होते हैं। एटीपी अणु एक प्रकार का न्यूक्लियोटाइड होता है, जिसमें अन्य न्यूक्लियोटाइड की तरह तीन घटक होते हैं: एक नाइट्रोजनस बेस - एडेनिन, एक कार्बोहाइड्रेट - राइबोज, लेकिन एक के बजाय इसमें फॉस्फोरिक एसिड अणुओं के तीन अवशेष होते हैं (चित्र 12)। आइकन के साथ चित्र में दर्शाए गए कनेक्शन ऊर्जा से भरपूर हैं और कहलाते हैं मैक्रोर्जिक... प्रत्येक एटीपी अणु में दो उच्च-ऊर्जा बंधन होते हैं।

जब उच्च-ऊर्जा बंधन टूट जाता है और फॉस्फोरिक एसिड के एक अणु को एंजाइमों की मदद से साफ किया जाता है, तो 40 kJ / mol ऊर्जा निकलती है, जबकि ATP ADP - एडेनोसिन डिफोस्फोरिक एसिड में परिवर्तित हो जाती है। जब एक और फॉस्फोरिक एसिड अणु को हटा दिया जाता है, तो दूसरा 40 kJ / mol निकलता है; एएमपी बनता है - एडेनोसिन मोनोफॉस्फोरिक एसिड। ये प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्ती हैं, अर्थात एएमपी को एडीपी, एडीपी - एटीपी में परिवर्तित किया जा सकता है।

एटीपी अणु न केवल विभाजित होते हैं, बल्कि संश्लेषित भी होते हैं; इसलिए, कोशिका में उनकी सामग्री अपेक्षाकृत स्थिर होती है। सेल के जीवन में एटीपी का मूल्य बहुत बड़ा है। ये अणु एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं ऊर्जा विनिमय, कोशिका और पूरे शरीर की महत्वपूर्ण गतिविधि को सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है।

चावल। 12. एटीपी की संरचना का आरेख।

एडेनिन -

एक आरएनए अणु, एक नियम के रूप में, एक एकल स्ट्रैंड है, जिसमें चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड होते हैं - ए, वाई, जी, सी। आरएनए के तीन मुख्य प्रकार हैं: एमआरएनए, आरआरएनए, टीआरएनए। एक कोशिका में आरएनए अणुओं की सामग्री स्थिर नहीं होती है, वे प्रोटीन जैवसंश्लेषण में शामिल होते हैं। एटीपी कोशिका का सार्वभौमिक ऊर्जावान पदार्थ है, जिसमें ऊर्जा से भरपूर कनेक्शन होते हैं। एटीपी कोशिका में ऊर्जा चयापचय में एक केंद्रीय भूमिका निभाता है। आरएनए और एटीपी कोशिका के केंद्रक और कोशिका द्रव्य दोनों में पाए जाते हैं।

"विषय 4" विषय पर कार्य और परीक्षण। कोशिका की रासायनिक संरचना।

बहुलक, मोनोमर;
कार्बोहाइड्रेट, मोनोसेकेराइड, डिसैकराइड, पॉलीसेकेराइड;
लिपिड, फैटी एसिड, ग्लिसरीन;
एमिनो एसिड, पेप्टाइड बंधन, प्रोटीन;
उत्प्रेरक, एंजाइम, सक्रिय केंद्र;
न्यूक्लिक एसिड, न्यूक्लियोटाइड।

ऐसे 5-6 कारणों की सूची बनाएं जो पानी को जीवित प्रणालियों का एक महत्वपूर्ण घटक बनाते हैं।

जीवों में पाए जाने वाले कार्बनिक यौगिकों के चार मुख्य वर्गों के नाम लिखिए; उनमें से प्रत्येक की भूमिका का वर्णन करें।

बताएं कि एंजाइम नियंत्रित प्रतिक्रियाएं तापमान, पीएच और कोएंजाइम की उपस्थिति पर क्यों निर्भर करती हैं।

सेल की ऊर्जा अर्थव्यवस्था में एटीपी की भूमिका के बारे में बात करें।

प्रकाश और कार्बन स्थिरीकरण प्रतिक्रियाओं के कारण होने वाली प्रतिक्रियाओं के प्रारंभिक सामग्रियों, मुख्य चरणों और अंतिम उत्पादों के नाम बताइए।

देने के लिए संक्षिप्त वर्णन सामान्य योजनाकोशिका श्वसन, जिससे यह स्पष्ट होगा कि ग्लाइकोलाइसिस अभिक्रिया किस स्थान पर होती है, जी क्रेब्स चक्र (चक्र) साइट्रिक एसिड) और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला।

श्वास और किण्वन की तुलना करें।

डीएनए अणु की संरचना का वर्णन करें और समझाएं कि एडेनिन अवशेषों की संख्या थाइमिन अवशेषों की संख्या के बराबर क्यों है, और ग्वानिन अवशेषों की संख्या साइटोसिन अवशेषों की संख्या के बराबर है।

प्रोकैरियोट्स में डीएनए (प्रतिलेखन) पर आरएनए के संश्लेषण के लिए एक संक्षिप्त योजना बनाएं।

आनुवंशिक कूट के गुणों का वर्णन कीजिए और समझाइए कि यह त्रिक क्यों होना चाहिए।

इस डीएनए स्ट्रैंड और कोडन तालिका के आधार पर, मैसेंजर आरएनए के पूरक अनुक्रम का निर्धारण करें, परिवहन आरएनए के कोडन और अनुवाद के परिणामस्वरूप बनने वाले अमीनो एसिड अनुक्रम को इंगित करें।

राइबोसोम स्तर पर प्रोटीन संश्लेषण के चरणों की सूची बनाएं।

समस्याओं को हल करने के लिए एल्गोरिदम।

टाइप 1. डीएनए की सेल्फ कॉपी।

डीएनए स्ट्रैंड में से एक में निम्नलिखित न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम होते हैं:
AGTATZGATACTZGATTTATSG ...
उसी अणु के दूसरे रज्जु का न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम क्या है?

डीएनए अणु के दूसरे स्ट्रैंड के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को लिखने के लिए, जब पहले स्ट्रैंड का अनुक्रम ज्ञात होता है, तो यह थाइमिन को एडेनिन, एडेनिन को थाइमिन, ग्वानिन को साइटोसिन और साइटोसिन को ग्वानिन के साथ बदलने के लिए पर्याप्त है। ऐसा परिवर्तन करने पर, हमें अनुक्रम मिलता है:
TACTGZTATGAGZTAAATG ...

टाइप 2. प्रोटीन की कोडिंग।

राइबोन्यूक्लिज़ प्रोटीन की अमीनो एसिड श्रृंखला में निम्नलिखित मूल हैं: लाइसिन-ग्लूटामाइन-थ्रेओनीन-अलैनिन-अलैनिन-अलैनिन-लाइसिन ...
इस प्रोटीन के अनुरूप जीन किस न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम से शुरू होता है?

ऐसा करने के लिए, आनुवंशिक कोड तालिका का उपयोग करें। प्रत्येक अमीनो एसिड के लिए, हम न्यूक्लियोटाइड के संबंधित ट्रिपलेट के रूप में इसका कोड पदनाम पाते हैं और इसे लिखते हैं। इन तीनों को एक के बाद एक उसी क्रम में रखकर जिसमें संबंधित अमीनो एसिड जाते हैं, हम मैसेंजर आरएनए साइट की संरचना के लिए सूत्र प्राप्त करते हैं। एक नियम के रूप में, ऐसे कई ट्रिपल हैं, चुनाव आपके निर्णय के अनुसार किया जाता है (लेकिन तीन में से केवल एक ही लिया जाता है)। तदनुसार, कई समाधान हो सकते हैं।
AAACAAATSUGZGGTSUGZGAAG

एक प्रोटीन किस अमीनो एसिड अनुक्रम से शुरू होता है यदि इसे न्यूक्लियोटाइड्स के इस तरह के अनुक्रम द्वारा एन्कोड किया जाता है:
...

पूरकता के सिद्धांत के अनुसार, हम डीएनए अणु के दिए गए खंड पर गठित सूचनात्मक आरएनए अनुभाग की संरचना पाते हैं:
UGTSGGGUATSGGZTSA ...

फिर हम आनुवंशिक कोड की तालिका की ओर मुड़ते हैं और न्यूक्लियोटाइड के प्रत्येक ट्रिपल के लिए, पहले से शुरू होकर, हम संबंधित अमीनो एसिड को ढूंढते और लिखते हैं:
सिस्टीन-ग्लाइसिन-टायरोसिन-आर्जिनिन-प्रोलाइन -...

इवानोवा टी.वी., कलिनोवा जी.एस., मायागकोवा ए.एन. "सामान्य जीव विज्ञान"। मॉस्को, "शिक्षा", 2000