Kemijski elementi stanice.
- Prevencija
Stanice živih organizama u svom kemijskom sastavu bitno se razlikuju od okolne nežive okoline i strukture kemijskih spojeva, te skupa i sadržaja kemijskih elemenata. Ukupno je prisutno oko 90 kemijskih elemenata (koji se danas nalaze) u živim organizmima, koji su, ovisno o sadržaju, podijeljeni u 3 glavne skupine: makronutrijenti, mikroelementi i ultramikroelementi.
Makronutrijenata.
Makroelementi u značajnim količinama zastupljeni su u živim organizmima, u rasponu od stotinki postotka do desetaka posto. Ako sadržaj bilo koje kemijske tvari u tijelu prelazi 0,005% tjelesne težine, ta se tvar naziva makroelementima. Oni su dio glavnih tkiva: krvi, kostiju i mišića. To uključuje, na primjer, sljedeće kemijske elemente: vodik, kisik, ugljik, dušik, fosfor, sumpor, natrij, kalcij, kalij, klor. Makroelementi iznose oko 99% mase živih stanica, pri čemu je većina (98%) vodika, kisika, ugljika i dušika.
Donja tablica prikazuje glavne makronutrijente u tijelu:
Za sva četiri najčešća elementa u živim organizmima (vodik, kisik, ugljik, dušik, kao što je ranije rečeno) karakteristično je jedno zajedničko svojstvo. Tim elementima nedostaje jedan ili više elektrona u vanjskoj orbiti za stvaranje stabilnih elektronskih veza. Dakle, vodikovom atomu za stvaranje stabilne elektronske veze nedostaje jedan elektron u vanjskoj orbiti, atomi kisika, dušik i ugljik - dva, tri i četiri elektrona. U tom smislu, ovi kemijski elementi lako formiraju kovalentne veze zbog sparivanja elektrona, i lako mogu međusobno djelovati, ispunjavajući svoje vanjske elektronske ljuske. Osim toga, kisik, ugljik i dušik mogu tvoriti ne samo pojedinačne veze, nego i dvostruke veze. Kao rezultat toga, broj kemijskih spojeva koji se mogu formirati iz tih elemenata značajno se povećava.
Osim toga, ugljik, vodik i kisik - najlakši među elementima koji mogu tvoriti kovalentne veze. Pokazalo se da su oni najpogodniji za stvaranje spojeva koji čine živu materiju. Potrebno je posebno istaknuti još jedno važno svojstvo atoma ugljika - sposobnost stvaranja kovalentnih veza s četiri druga atoma ugljika odjednom. Zahvaljujući toj sposobnosti, kosturi se stvaraju iz ogromne raznolikosti organskih molekula.
Elementi u tragovima
Iako sadržaj elemenata u tragovima ne prelazi 0,005% za svaki pojedini element, a ukupno čine samo oko 1% mase stanica, elementi u tragovima potrebni su za vitalnu aktivnost organizama. U odsutnosti ili nedostatku sadržaja mogu se pojaviti razne bolesti. Mnogi elementi u tragovima su dio ne-proteinskih enzimskih skupina i neophodni su za provedbu njihove katalitičke funkcije.
Na primjer, željezo je sastavni dio hema, koji je dio citokroma, koji su dijelovi lanca prijenosa elektrona, i hemoglobina, proteina koji prenosi kisik iz pluća u tkiva. Nedostatak željeza u ljudskom tijelu uzrokuje razvoj anemije. Nedostatak joda, koji je dio tiroidnog hormona štitnjače, dovodi do pojave bolesti povezanih s nedostatkom ovog hormona, kao što je endemska gušavost ili kretenizam.
Primjeri elemenata u tragovima prikazani su u sljedećoj tablici:
2.3. Kemijski sastav stanica. Makro i elementi u tragovima
Video vodič 2: Struktura, svojstva i funkcije organskih spojeva Koncept biopolimera
Predavanje: Kemijski sastav stanica. Makro i elementi u tragovima. Odnos strukture i funkcija anorganskih i organskih tvari
makronutrijente čiji sadržaj nije niži od 0,01%;
elementi u tragovima - čija je koncentracija manja od 0,01%.
U bilo kojoj ćeliji, sadržaj elemenata u tragovima je manji od 1%, makroelementi, odnosno - više od 99%.
Natrij, kalij i klor pružaju mnoge biološke procese - turgor (unutarnji stanični tlak), pojavu električnih impulsa živaca.
Dušik, kisik, vodik, ugljik. To su glavne komponente stanice.
Fosfor i sumpor su važne komponente peptida (proteina) i nukleinskih kiselina.
Kalcij je temelj svih skeletnih formacija - zubi, kosti, školjke, stanični zidovi. Također sudjeluje u kontrakciji mišića i zgrušavanju krvi.
Magnezij je komponenta klorofila. Sudjeluje u sintezi proteina.
Željezo je sastavni dio hemoglobina, uključeno je u fotosintezu, određuje učinkovitost enzima.
Elementi u tragovima sadržane u vrlo niskim koncentracijama, važne za fiziološke procese:
Cink je sastojak inzulina;
Bakar - sudjeluje u fotosintezi i disanju;
Kobalt - sastojak vitamina B12;
Jod - sudjeluje u regulaciji metabolizma. To je važna komponenta hormona štitnjače;
Fluor je sastavni dio zubne cakline.
Neravnoteža u koncentraciji mikro i makronutrijenata dovodi do metaboličkih poremećaja, razvoja kroničnih bolesti. Nedostatak kalcija - uzrok rahitisa, željeza - anemija, nedostatak proteina u dušiku, jod - smanjenje intenziteta metaboličkih procesa.
Uzeti u obzir odnos organskih i anorganskih tvari u stanici, njihovu strukturu i funkciju.
Stanice sadrže veliku količinu mikro i makromolekula koje pripadaju različitim kemijskim razredima.
Anorganska stanična materija
Voda. Od ukupne mase živog organizma čini najveći postotak - 50-90% i sudjeluje u gotovo svim životnim procesima:
Kapilarni proces, budući da je univerzalno polarno otapalo, utječe na svojstva intersticijalne tekućine, metaboličke brzine. U odnosu na vodu svi se kemijski spojevi dijele na hidrofilne (topljive) i lipofilne (topljive u masti).
Intenzitet metabolizma ovisi o njegovoj koncentraciji u stanici - što je više vode, to se brže odvijaju procesi. Gubitak 12% vode od strane ljudskog tijela - zahtijeva obnovu pod nadzorom liječnika, uz gubitak od 20% - smrt nastupi.
Mineralne soli. Sadrži se u živim sustavima u otopljenom obliku (disocijacija u ione) i neotopljena. Rastopljene soli su uključene u:
prijenos tvari kroz membranu. Metalni kationi osiguravaju "kalij-natrijevu pumpu", mijenjajući osmotski tlak stanice. Zbog toga voda s otopljenim tvarima ulazi u ćeliju ili je ostavlja, oduzimajući nepotrebno;
formiranje nervnih impulsa elektrokemijske prirode;
su dio proteina;
fosfatni ion - komponenta nukleinskih kiselina i ATP;
karbonatni ion - podupire Ph u citoplazmi.
Netopive soli u obliku cijelih molekula tvore strukture ljuski, školjki, kostiju, zuba.
Organska tvar stanica
Zajednička značajka organske tvari je prisutnost lanca ugljikova skeleta. To su biopolimeri i male molekule jednostavne strukture.
Glavne klase dostupne u živim organizmima:
Ugljikohidrata. Stanice sadrže različite vrste - jednostavne šećere i netopive polimere (celulozu). U postocima je njihov udio u suhoj tvari do 80%, životinja - 20%. Oni igraju važnu ulogu u životnoj potpori stanica:
Fruktoza i glukoza (monosaharidi) se brzo apsorbiraju u tijelu, uključeni su u metabolizam, izvor su energije.
Riboza i dezoksiriboza (monosaharidi) jedna su od tri glavne komponente DNA i RNA.
Laktoza (odnosi se na disaharam) - koju sintetizira životinjsko tijelo, dio je mlijeka sisavaca.
U biljkama nastaje saharoza (disaharid) - izvor energije.
Maltoza (disaharid) - omogućuje klijanje sjemena.
Također, jednostavni šećeri obavljaju druge funkcije: signalni, zaštitni, transportni.
Polimerni ugljikohidrati su u vodi topljivi glikogen, kao i netopljiva celuloza, hitin, škrob. Oni igraju važnu ulogu u metabolizmu, obavljaju strukturne, skladišne, zaštitne funkcije.
Lipidi ili masti. Oni su netopljivi u vodi, ali dobro se međusobno miješaju i rastapaju u nepolarnim tekućinama (ne sadrže kisik, na primjer, kerozin ili ciklički ugljikovodici su nepolarna otapala). Lipidi su neophodni u tijelu da bi se energiji osigurali - tijekom njihove oksidacijske energije i vode nastaju. Masti su vrlo energetski učinkovite - uz pomoć 39 kJ po gramu oslobođenog tijekom oksidacije, možete podići teret težine 4 tone na visinu od 1 m. Masnoća također pruža zaštitnu i izolacijsku funkciju - kod životinja njegov debeli sloj pomaže u očuvanju topline u hladnoj sezoni. Supstance poput masti štite perje od mokrenja, osiguravaju zdrav sjaj i elastičnost životinjske dlake, obavljaju pokrovnu funkciju na listovima biljaka. Neki hormoni imaju strukturu lipida. Masti tvore osnovu strukture membrane.
Proteini ili proteini su heteropolimeri biogene strukture. Sastoje se od amino kiselina, čije su strukturne jedinice: amino skupina, radikal i karboksilna skupina. Svojstva aminokiselina i njihove međusobne razlike određuju radikale. Zbog amfoternih svojstava mogu međusobno povezivati. Protein se može sastojati od nekoliko ili stotina aminokiselina. Ukupno, struktura proteina uključuje 20 aminokiselina, njihove kombinacije određuju raznolikost oblika i svojstava proteina. Neophodno je desetak aminokiselina - one se ne sintetiziraju u životinjskom tijelu i njihov unos se postiže biljnom hranom. U probavnom traktu proteini se dijele na pojedinačne monomere koji se koriste za sintezu vlastitih proteina.
Strukturne značajke proteina:
primarna struktura - lanac aminokiselina;
sekundarni - lanac uvijen u spiralu gdje se između zavojnica stvaraju vodikove veze;
tercijarni - spirala ili nekoliko njih, smotani u globulu i spojeni slabim vezama;
Kvartar ne postoji u svim proteinima. To su nekoliko globula spojenih nekovalentnim vezama.
Snaga struktura se može slomiti, a zatim obnoviti, dok protein privremeno gubi svoja karakteristična svojstva i biološku aktivnost. Samo je uništenje primarne strukture nepovratno.
Proteini obavljaju mnoge funkcije u ćeliji:
ubrzanje kemijskih reakcija (enzimska ili katalitička funkcija, od kojih je svaka odgovorna za određenu pojedinačnu reakciju);
transport - prijenos iona, kisika, masnih kiselina kroz stanične membrane;
proteini krvi kao što su fibrin i fibrinogen prisutni su u krvnoj plazmi u neaktivnom obliku, tvore krvne ugruške na mjestu ozljede zbog kisika. Protutijela - osiguravaju imunitet.
strukturni peptidi su djelomice ili su osnova staničnih membrana, tetiva i drugih vezivnih tkiva, kose, vune, kopita i noktiju, krila i vanjskih pokrova. Aktin i miozin osiguravaju kontraktilnu mišićnu aktivnost;
regulatorni - hormonski proteini osiguravaju humoralnu regulaciju;
energija - tijekom nedostatka hranjivih tvari tijelo počinje razbijati vlastite proteine, ometajući proces vlastite životne aktivnosti. Zato se, nakon duge gladi, tijelo ne može uvijek oporaviti bez liječničke pomoći.
Nukleinske kiseline. Oni postoje 2 - DNA i RNA. RNK je više vrsta - informacijska, transportna i ribosomska. Otkrio ga je švicarski švicarski F. Fisher krajem 19. stoljeća.
DNA je dezoksiribonukleinska kiselina. Sadržano u jezgri, plastida i mitohondrija. Strukturno, to je linearni polimer koji tvori dvostruku spiralu komplementarnih nukleotidnih lanaca. Koncept njegove prostorne strukture su 1953. stvorili Amerikanci D. Watson i F. Crick.
Njegove monomerne jedinice su nukleotidi koji imaju temeljnu strukturu od:
dušična baza (koja pripada purinskoj skupini - adenin, gvanin, pirimidin - timin i citozin.)
U strukturi polimerne molekule nukleotidi se kombiniraju u parovima i komplementarno, što je posljedica različitog broja vodikovih veza: adenin + timin - dva, gvanin + citozin - tri vodikove veze.
Redoslijed nukleotida kodira strukturne aminokiselinske sekvence proteinskih molekula. Mutacija je promjena u redoslijedu nukleotida, budući da će biti kodirane proteinske molekule različite strukture.
RNA - ribonukleinska kiselina. Strukturne značajke njegove razlike od DNK su:
umjesto timinskog nukleotida - uracila;
riboza umjesto deoksiriboze.
Transportna RNA je polimerni lanac koji je presavijen u obliku djetelinog lista u ravnini, a njegova glavna funkcija je isporuka aminokiseline ribosomima.
Matrica (glasnik) RNA se konstantno formira u jezgri, komplementarna bilo kojem dijelu DNA. To je strukturna matrica, na temelju njene strukture, molekula proteina će biti sastavljena na ribosomu. Od ukupnog sadržaja RNA molekula, ovaj tip je 5%.
Ribosomal - odgovoran je za proces proizvodnje proteinskih molekula. Sintetizira se na jezgri. U kavezu je 85%.
ATP - adenozin trifosfatna kiselina. To je nukleotid koji sadrži:
Elementi u tragovima uključuju
Uštedite vrijeme i ne gledajte oglase uz Knowledge Plus
Uštedite vrijeme i ne gledajte oglase uz Knowledge Plus
Odgovor
Odgovor je dan
nikitasapper
Povežite Knowledge Plus da biste pristupili svim odgovorima. Brzo, bez reklama i prekida!
Ne propustite važno - povežite Knowledge Plus da biste odmah vidjeli odgovor.
Pogledajte videozapis da biste pristupili odgovoru
Oh ne!
Pogledi odgovora su gotovi
Povežite Knowledge Plus da biste pristupili svim odgovorima. Brzo, bez reklama i prekida!
Ne propustite važno - povežite Knowledge Plus da biste odmah vidjeli odgovor.
Kemijski sastav stanica
Skupine elemenata kemijskog sastava stanice
Znanost koja proučava sastavne dijelove i strukturu žive stanice naziva se citologija.
Svi elementi uključeni u kemijsku strukturu tijela mogu se podijeliti u tri skupine:
- makronutrijenti;
- elementi u tragovima;
- ultramicro elementa.
Makroelementi uključuju vodik, ugljik, kisik i dušik. Gotovo 98% svih sastavnih elemenata pada na njihov udio.
Elementi u tragovima su u broju desetina i stotinki postotka. I vrlo nizak sadržaj ultramikroelemenata - stotinjak i tisućinki posto.
Prevedeno s grčkog, "makro" je velik, a "mikro" je mali.
Sl. 1 Sadržaj kemijskih elemenata u ćeliji
Znanstvenici su otkrili da ne postoje posebni elementi koji su jedinstveni za žive organizme. Dakle, ono živo, ta nežive prirode čine isti elementi. To dokazuje njihovu vezu.
Usprkos kvantitativnom sadržaju kemijskog elementa, odsutnost ili redukcija barem jednog od njih dovodi do smrti cijelog organizma. Uostalom, svaki od njih ima svoje značenje.
Uloga kemijskog sastava stanice
Makroelementi su osnova biopolimera, odnosno proteina, ugljikohidrata, nukleinskih kiselina i lipida.
Elementi u tragovima dio su vitalnih organskih tvari uključenih u metaboličke procese. Sastavni su sastavni dijelovi mineralnih soli, koje su u obliku kationa i aniona, a njihov omjer određuje alkalno okruženje. Najčešće je blago alkalna, jer se omjer mineralnih soli ne mijenja.
Hemoglobin sadrži željezo, klorofil - magnezij, proteine - sumpor, nukleinske kiseline - fosfor, metabolizam se odvija s dovoljnom količinom kalcija.
Sl. 2. Sastav stanica
Neki kemijski elementi su komponente anorganskih tvari, na primjer voda. Ima važnu ulogu u vitalnoj aktivnosti biljnih i životinjskih stanica. Voda je dobro otapalo, zbog toga se sve tvari u tijelu dijele na:
- Hidrofilni - topljivi u vodi;
- Hidrofobni - ne otapajte u vodi.
Zbog prisutnosti vode, stanica postaje elastična, potiče kretanje organskih tvari u citoplazmi.
Sl. 3. Stanične tvari.
Tablica "Svojstva kemijskog sastava stanice"
Kako bismo jasno razumjeli koji su kemijski elementi dio stanice, popisali smo ih u sljedećoj tablici:
Koji su kemijski elementi povezani s makro i mikronutrijentima stanice?
Koji su kemijski elementi povezani s makro i mikronutrijentima stanice?
Makroelementi (veliki postotak tijela prema sadržaju) uključuju sljedeće kemijske elemente:
- kisik (70%), ugljik (15%), vodik (10%), dušik (2%), kalij (0,3%), sumpor (0, 2%), fosfor (1%), klor (0, 1%), ostatak - magnezij, kalcij, natrij.
Elementi u tragovima (mali postotak sadržaja tijela) uključuju takve kemijske elemente:
- kobalt, cink, vanadij, fluor, selen, bakar, krom, nikal, germanij, jod, rutenij.
Kemijski sastav stanica
Stanica je elementarna jedinica života na Zemlji. Ima sve značajke živog organizma: raste, množi, razmjenjuje tvari i energiju s okolinom, reagira na vanjske podražaje. Početak biološke evolucije povezan je s pojavom staničnih oblika života na Zemlji. Jednoćelijski organizmi su stanice koje postoje odvojeno jedna od druge. Tijelo svih višestaničnih - životinja i biljaka - izgrađeno je od većeg ili manjeg broja stanica, koje su vrsta blokova koji sačinjavaju složeni organizam. Bez obzira na to je li stanica cjeloviti živi sustav - odvojeni organizam ili je samo njezin dio, obdaren je skupom značajki i svojstava zajedničkih svim stanicama.
Kemijski sastav stanica
U stanicama je pronađeno oko 60 elemenata periodnog sustava Mendelejevih, koji se također nalaze u neživoj prirodi. To je jedan od dokaza o zajedničkošću žive i nežive prirode. U živim organizmima najčešći su vodik, kisik, ugljik i dušik, koji čine oko 98% mase stanica. To je zbog specifičnosti kemijskih svojstava vodika, kisika, ugljika i dušika, zbog čega se pokazalo da su najprikladnije za formiranje molekula koje obavljaju biološke funkcije. Ova četiri elementa mogu oblikovati vrlo jake kovalentne veze kroz sparivanje elektrona koji pripadaju dva atoma. Kovalentno vezani ugljikovi atomi mogu tvoriti skele bezbrojnih različitih organskih molekula. Budući da ugljikovi atomi lako formiraju kovalentne veze s kisikom, vodikom, dušikom i sumporom, organske molekule postižu iznimnu složenost i strukturnu raznolikost.
Osim četiri glavna elementa u ćeliji, uočljive količine (10. i 100. postotak) sadrže željezo, kalij, natrij, kalcij, magnezij, klor, fosfor i sumpor. Svi ostali elementi (cink, bakar, jod, fluor, kobalt, mangan itd.) Nalaze se u ćeliji u vrlo malim količinama i stoga se nazivaju mikroelementi.
Kemijski elementi su dio anorganskih i organskih spojeva. Anorganski spojevi uključuju vodu, mineralne soli, ugljični dioksid, kiseline i baze. Organski spojevi su proteini, nukleinske kiseline, ugljikohidrati, masti (lipidi) i lipidi. Osim kisika, vodika, ugljika i dušika, mogu se uključiti i drugi elementi. Neki proteini sadrže sumpor. Sastav nukleinskih kiselina je fosfor. Molekula hemoglobina uključuje željezo, magnezij je uključen u konstrukciju molekule klorofila. Elementi u tragovima, unatoč iznimno niskom sadržaju u živim organizmima, igraju važnu ulogu u procesima vitalne aktivnosti. Jod je dio hormona štitnjače - tiroksina, kobalta - u sastavu vitamina B12 Inzulin, hormon otočića gušterače, sadrži cink. U nekim ribama bakar zauzima mjesto željeza u molekulama pigmenata koji nose kisik.
voda
H2O - najčešći spoj u živim organizmima. Njegov sadržaj u različitim stanicama varira u prilično širokim granicama: od 10% u caklini zuba do 98% u tijelu meduze, ali u prosjeku iznosi oko 80% tjelesne težine. Iznimno važna uloga vode u osiguravanju procesa vitalne aktivnosti je zbog njezinih fizičko-kemijskih svojstava. Polarnost molekula i sposobnost stvaranja vodikovih veza čine vodu dobrim otapalom za veliki broj tvari. Većina kemijskih reakcija koje se odvijaju u stanici mogu se pojaviti samo u vodenoj otopini. Voda je uključena u mnoge kemijske transformacije.
Ukupni broj vodikovih veza između molekula vode varira s t °. Na t °, taljenje leda uništava oko 15% vodikovih veza, pri t ° 40 ° S - pola. Tijekom prijelaza u plinovito stanje uništavaju se sve vodikove veze. To objašnjava visoku specifičnu toplinu vode. Promjenom t ° vanjskog okruženja voda apsorbira ili oslobađa toplinu uslijed rupture ili ponovnog stvaranja vodikovih veza. Na taj način, t ° oscilacije unutar ćelije su manje nego u okolišu. Visoka toplina isparavanja temelj je učinkovitog prijenosa topline u biljkama i životinjama.
Voda kao otapalo sudjeluje u pojavama osmoze, koja igra važnu ulogu u vitalnoj aktivnosti stanice organizma. Osmoza se odnosi na prodiranje molekula otapala kroz polupropusnu membranu u otopinu tvari. Polupropusne membrane nazivaju se membranama koje prolaze kroz molekule otapala, ali ne prolaze molekule (ili ione) otopljene tvari. Stoga je osmoza jednostrana difuzija molekula vode u smjeru otopine.
Mineralne soli
Većina anorganskih in-stanica je u obliku soli u disociranom ili u čvrstom stanju. Koncentracija kationa i aniona u stanici i okolini varira. Stanica sadrži dosta K i mnogo Na. U izvanstaničnom okruženju, na primjer, u krvnoj plazmi, u morskoj vodi, naprotiv, postoji mnogo natrija i premalo kalija. Razdražljivost stanice ovisi o omjeru koncentracija iona Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+. U tkivima višestaničnih životinja, K je uključen u sastav višestanične tvari koja osigurava koheziju stanica i njihov uredan raspored. Osmotski tlak u stanici i njezina svojstva pufera uvelike ovise o koncentraciji soli. Puferiranje je sposobnost stanice da održava blago alkalnu reakciju svog sadržaja na konstantnoj razini. Buffering unutar stanice osigurava se uglavnom H ionima2RO4 i NRA4 2-. U izvanstaničnim tekućinama i krvi, H igra ulogu pufera.2CO3 i NSO3 -. Anioni vezuju ione H i hidroksidne ione (OH -), zahvaljujući kojima reakcija unutar stanice izvanstaničnih tekućina ostaje gotovo nepromijenjena. Netopljive mineralne soli (npr. Kalcijev fosfat) osiguravaju čvrstoću koštanog tkiva kralježnjaka i školjki mekušaca.
Organska tvar stanica
proteini
Među organskim tvarima, stanice su prije svega bjelančevine, kako u količini (10-12% ukupne mase stanica), tako iu vrijednosti. Proteini su polimeri velike molekulske mase (molekulske mase od 6.000 do 1 milijun i više), čiji monomeri su aminokiseline. Živi organizmi koriste 20 aminokiselina, iako postoje mnogo više. Sastav bilo koje amino kiseline uključuje amino skupinu (-NH.)2s osnovnim svojstvima i karboksilnom skupinom (-COOH) koja ima kisela svojstva. Dvije aminokiseline se kombiniraju u jednu molekulu uspostavljanjem HN-CO veze s otpuštanjem molekule vode. Veza između amino skupine jedne aminokiseline i drugog karboksila naziva se peptid. Proteini su polipeptidi koji sadrže desetine i stotine aminokiselina. Molekule različitih proteina razlikuju se jedna od druge po molekularnoj težini, broju, sastavu aminokiselina i sekvenci njihovog rasporeda u polipeptidnom lancu. Jasno je, dakle, da se proteini razlikuju u ogromnoj raznolikosti, pa se njihov broj u svim vrstama živih organizama procjenjuje na 10 10 - 10 12.
Lanac aminokiselinskih jedinica povezanih kovalentnim peptidnim vezama u specifičnoj sekvenci naziva se primarna struktura proteina. U stanicama, proteini imaju oblik spiralno upletenih vlakana ili kuglica (globula). To se objašnjava činjenicom da se u prirodnom proteinu polipeptidni lanac polaže na strogo definiran način, ovisno o kemijskoj strukturi njegovih sastavnih amino kiselina.
U početku, polipeptidni lanac je namotan. Između atoma susjednih zavojnica dolazi do privlačenja, a vodikove veze nastaju posebno između NH i CO skupina koje se nalaze na susjednim zavojnicama. Lanac aminokiselina, uvrnut u spiralu, formira sekundarnu strukturu proteina. Kao rezultat daljnjeg savijanja spirale, javlja se specifična za svaku konfiguraciju proteina, koja se naziva tercijarna struktura. Tercijarna struktura je rezultat djelovanja sila adhezije između hidrofobnih radikala prisutnih u nekim aminokiselinama i kovalentnih veza između SH-skupina aminokiseline cisteina (S-S-veze). Količina aminokiselina hidrofobnim radikalima i cisteinom, kao i redoslijed njihovog položaja u polipeptidnom lancu, specifični su za svaki protein. Stoga su značajke tercijarne strukture proteina određene primarnom strukturom. Protein pokazuje biološku aktivnost samo u obliku tercijarne strukture. Stoga, zamjena čak jedne aminokiseline u polipeptidnom lancu može dovesti do promjene konfiguracije proteina i do smanjenja ili gubitka njegove biološke aktivnosti.
U nekim slučajevima, molekule proteina kombiniraju se međusobno i mogu obavljati svoju funkciju samo u obliku kompleksa. Dakle, hemoglobin je kompleks od četiri molekule i samo je u tom obliku sposoban vezati i transportirati O. Takvi agregati predstavljaju kvarternu strukturu proteina. U sastavu, proteini su podijeljeni u dvije glavne skupine - jednostavne i složene. Jednostavni proteini sastoje se samo od aminokiselina, nukleinskih kiselina (nukleotida), lipida (lipoproteina), Me (metaloproteida), P (fosfoproteina).
Funkcije proteina u stanici su izuzetno različite. Jedna od najvažnijih je funkcija gradnje: proteini sudjeluju u formiranju svih staničnih membrana i staničnih organoida, kao i unutarstaničnih struktura. Enzimska (katalitička) uloga proteina je izuzetno važna. Enzimi ubrzavaju kemijske reakcije koje se odvijaju u stanici, 10 i 100 milijuna puta. Motornu funkciju osiguravaju posebni kontraktilni proteini. Ovi proteini su uključeni u sve vrste pokreta koje su stanice i organizmi sposobni: treperenje cilija i premlaćivanje flagela u protozoama, kontrakcija mišića kod životinja, kretanje lista u biljkama, itd. Transportna funkcija proteina je povezivanje kemijskih elemenata (na primjer, hemoglobin vezuje O) ili biološki aktivne tvari (hormoni) i prenose ih u tkiva i organe tijela. Zaštitna funkcija izražena je u obliku proizvodnje specifičnih proteina, nazvanih antitijela, kao odgovor na prodiranje stranih proteina ili stanica u tijelo. Antitijela vežu i neutraliziraju strane tvari. Proteini igraju važnu ulogu kao izvori energije. S punim dijeljenjem 1g. dodijeljen je 17,6 kJ (
ugljikohidrati
Ugljikohidrati ili saharidi - organske tvari opće formule (SN2O)n. Za većinu ugljikohidrata, broj H atoma je dvostruko veći od O atoma, kao u molekulama vode. Stoga se te tvari nazivaju ugljikohidrati. U živoj stanici ugljikohidrati su u količinama koje ne prelaze 1-2, ponekad 5% (u jetri, u mišićima). Biljne stanice su najbogatije ugljikohidratima, gdje njihov sadržaj u nekim slučajevima doseže 90% težine suhe tvari (sjemenke, gomolje krumpira itd.).
Ugljikohidrati su jednostavni i složeni. Jednostavni ugljikohidrati nazivaju se monosaharidi. Ovisno o broju ugljikohidratnih atoma u molekuli, monosaharidi se nazivaju triosama, tetrosima, pentozama ili heksozama. Od šest ugljičnih monosaharida - heksoze - najvažnije su glukoza, fruktoza i galaktoza. Glukoza se nalazi u krvi (0,1-0,12%). Pentoze riboze i deoksiriboze dio su nukleinskih kiselina i ATP. Ako se dva monosaharida kombiniraju u jednoj molekuli, ovaj spoj se naziva disaharid. Hrana od šećerne trske ili šećerne repe sastoji se od jedne molekule glukoze i jedne molekule fruktoze, mliječnog šećera - od glukoze i galaktoze.
Složeni ugljikohidrati nastali od mnogih monosaharida nazivaju se polisaharidi. Monomer takvih polisaharida kao škrob, glikogen, celuloza je glukoza. Ugljikohidrati imaju dvije glavne funkcije: konstrukciju i energiju. Celuloza tvori zidove biljnih stanica. Kompleksni polisaharid hitin je glavna strukturna komponenta vanjskog kostura člankonožaca. Hitin također ima funkciju građenja u gljivama. Ugljikohidrati imaju ulogu glavnog izvora energije u stanici. U procesu oksidacije oslobađa se 1 g ugljikohidrata 17,6 kJ (
4,2 kcal). Škrob u biljkama i glikogen u životinjama odlažu se u stanice i služe kao rezerva energije.
Nukleinske kiseline
Vrijednost nukleinskih kiselina u stanici je vrlo velika. Osobitosti njihove kemijske strukture omogućuju pohranjivanje, prijenos i prijenos nasljednim stanicama kćeri informacije o strukturi proteinskih molekula koje se sintetiziraju u svakom tkivu na određenom stupnju individualnog razvoja. Budući da je većina svojstava i znakova stanica posljedica proteina, jasno je da je stabilnost nukleinskih kiselina najvažniji uvjet za normalno funkcioniranje stanica i cijelih organizama. Bilo kakve promjene u strukturi stanica ili aktivnost fizioloških procesa u njima utječu na vitalnu aktivnost. Proučavanje strukture nukleinskih kiselina iznimno je važno za razumijevanje nasljeđivanja karaktera u organizmima i zakona koji reguliraju funkcioniranje i pojedinačnih stanica i staničnih sustava - tkiva i organa.
Postoje 2 vrste nukleinskih kiselina - DNA i RNA. DNA je polimer koji se sastoji od dvije nukleotidne spirale, zatvorene na takav način da se formira dvostruka spirala. Monomeri DNA molekula su nukleotidi koji se sastoje od dušične baze (adenin, timin, gvanin ili citozin), ugljikohidrat (deoksiriboza) i ostatak fosforne kiseline. Dušične baze u molekuli DNA međusobno su povezane nejednakim brojem H-veza i raspoređene su u parovima: adenin (A) je uvijek protiv timina (T), gvanina (G) protiv citozina (C).
Nukleotidi nisu međusobno povezani slučajno, već selektivno. Sposobnost selektivne interakcije s adenin timinom i gvaninom s citozinom naziva se komplementarnost. Komplementarna interakcija određenih nukleotida objašnjava se osobitostima prostornog rasporeda atoma u njihovim molekulama, što im omogućuje konvergiranje i formiranje H-veza. U polinukleotidnom lancu, susjedni nukleotidi su međusobno povezani preko šećera (deoksiriboza) i ostatka fosforne kiseline. RNA kao i DNA je polimer čiji su monomeri nukleotidi. Dušične baze triju nukleotida su iste kao i one koje su dio DNA (A, G, C); četvrti uracil (V) prisutan je u RNA molekuli umjesto timina. RNK nukleotidi se razlikuju od DNA nukleotida i strukture njihovih ugljikohidrata (riboza umjesto deoksiriboze).
U lancu RNA, nukleotidi su povezani formiranjem kovalentnih veza između riboze jednog nukleotida i ostatka fosforne kiseline drugog. U strukturi se razlikuju dvolančane RNA Dvo-lančane RNA su čuvari genetske informacije za brojne viruse, tj. oni obavljaju funkcije kromosoma. Jednolančane RNA prenose informacije o strukturi proteina iz kromosoma do mjesta njihove sinteze i sudjeluju u sintezi proteina.
Postoji nekoliko tipova jednolančane RNA. Njihova imena su zbog funkcije ili položaja u ćeliji. Većina citoplazmatske RNA (do 80-90%) je ribosomska RNA (rRNA) sadržana u ribosomima. RRNA molekule su relativno male i sastoje se u prosjeku od 10 nukleotida. Druga vrsta RNA (mRNA) koja nosi informacije o sekvenci aminokiselina u proteinima koji se moraju sintetizirati u ribosome. Veličina tih RNA ovisi o duljini regije DNA na kojoj su sintetizirane. Transport RNA obavlja nekoliko funkcija. Aminokiseline dostavljaju na mjesto sinteze proteina, "prepoznaju" (prema principu komplementarnosti) triplet i RNA koji odgovaraju prenesenoj aminokiselini, provode točnu orijentaciju aminokiseline na ribozomu.
Masti i lipidi
Masti su spojevi visokomolekularnih masnih kiselina i triatomskog alkohola glicerina. Masti se ne otapaju u vodi - one su hidrofobne. U stanici uvijek postoje druge složene hidrofobne tvari slične masnoći koje se nazivaju lipoidi. Jedna od glavnih funkcija masti je energija. Tijekom cijepanja od 1 g masti do S2 i H2Otpušta se velika količina energije - 38,9 kJ (
9,3 kcal). Sadržaj masti u stanici kreće se od 5 do 15 mas.% Suhe tvari. U stanicama živog tkiva količina masti se povećava na 90%. Glavna funkcija masti u životinjskom (i dijelom - biljnom) svijetu - skladištenje.
Uz punu oksidaciju 1 g masti (u ugljični dioksid i vodu) oslobađa se oko 9 kcal energije. (1 kcal = 1000 kalorija; kalorijska (cal, cal) je izvansustavna jedinica rada i energije, jednaka količini topline potrebnoj za zagrijavanje 1 ml vode na 1 ° C uz standardni atmosferski tlak od 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ), Kada oksidira (u tijelu) 1 g proteina ili ugljikohidrata, oslobađa se samo oko 4 kcal / g. U različitim vodenim organizmima - od jednostaničnih dijatomeja do divovskih morskih pasa - masnoća će plutati, smanjujući prosječnu gustoću tijela. Gustoća životinjskih masti je oko 0,91-0,95 g / cm3. Gustoća kosti kralješnjaka je blizu 1,7-1,8 g / cm3, a prosječna gustoća većine drugih tkiva je blizu 1 g / cm3. Jasno je da je za masnoću potrebno mnogo da bi se "uravnotežio" teški kostur.
Masti i lipidi imaju funkciju građenja: dio su stanične membrane. Zbog slabe toplinske vodljivosti, masnoća je sposobna za zaštitnu funkciju. Kod nekih životinja (tuljani, kitovi), taloži se u potkožnom masnom tkivu, tvoreći sloj debljine do 1 m. Nastanak nekih lipoida prethodi sintezi određenog broja hormona. Zbog toga su ove tvari svojstvene funkciji regulacije metaboličkih procesa.
Makro i elementi u tragovima
Oko 80 kemijskih elemenata nalazi se u živim organizmima, ali samo za 27 od tih elemenata utvrđene su njihove funkcije u stanici i organizmu. Preostali elementi su prisutni u malim količinama i, očito, ulaze u tijelo s hranom, vodom i zrakom.
Ovisno o njihovoj koncentraciji, oni se dijele na makronutrijente i mikroelemente.
Koncentracija svakog od makroelemenata u tijelu prelazi 0,01%, a njihov ukupni sadržaj je 99%. Makroelementi uključuju kisik, ugljik, vodik, dušik, fosfor, sumpor, kalij, kalcij, natrij, klor, magnezij i željezo. Prva četiri navedena elementa (kisik, ugljik, vodik i dušik) također se nazivaju organogenim, jer su dio glavnih organskih spojeva. Fosfor i sumpor također su sastavni dijelovi brojnih organskih tvari, kao što su proteini i nukleinske kiseline. Fosfor je potreban za stvaranje kostiju i zuba.
Bez preostalih makronutrijenata nemoguće je normalno funkcioniranje tijela.
Dakle, kalij, natrij i klor su uključeni u procese stanične ekscitacije. Kalcij je dio staničnih stijenki biljaka, kostiju, zuba i školjki mekušaca, potreban je za kontrakciju mišićnih stanica i zgrušavanje krvi. Magnezij je sastavni dio klorofila - pigmenta koji osigurava protok fotosinteze. Sudjeluje u biosintezi proteina i nukleinskih kiselina. Željezo je dio hemoglobina i neophodno je za funkcioniranje mnogih enzima.
Elementi u tragovima nalaze se u tijelu u koncentracijama manjim od 0,01%, a njihova ukupna koncentracija u stanici ne doseže 0,1%. Mikroelementi uključuju cink, bakar, mangan, kobalt, jod, fluor itd.
Cink je dio molekule hormona gušterače, inzulina, bakra je potrebna za fotosintezu i disanje. Kobalt je sastavni dio vitamina B12, čije odsustvo dovodi do anemije. Jod je neophodan za sintezu hormona štitnjače, osiguravajući normalan protok metabolizma, a fluor je povezan s formiranjem zubne cakline.
Nedostatak i prekomjerni ili smanjeni metabolizam makro- i mikroelemenata dovode do razvoja raznih bolesti.
Osobito nedostatak kalcija i fosfora uzrokuje rahitis, nedostatak dušika - ozbiljan nedostatak proteina, nedostatak željeza - anemiju, nedostatak joda - oštećenje nastajanja hormona štitnjače i smanjenje metabolizma, smanjen unos fluora - karijes. Olovo je otrovno za gotovo sve organizme.
Nedostatak makro i mikroelemenata može se nadoknaditi povećanjem njihovog sadržaja u hrani i pitkoj vodi, kao i uzimanjem lijekova.
Kemijski elementi stanice tvore različite spojeve - anorganske i organske.
Kemijski sastav stanice. Mikro i makro elementi
Kemijski sastav stanice. Mikro i makro elementi.
Svaka stanica sadrži mnoge kemijske elemente uključene u različite kemijske reakcije. Kemijski procesi, teče u kavezu - jedan od osnovnih uvjeta njezina života, razvoj i funkcioniranje. Neki kemijski elementi u ćeliji više, drugi - manje.
Uobičajeno, svi elementi ćelije mogu se podijeliti u tri skupine:
Makronutrijenti (> 0,01%)
Elementi u tragovima (od 0,001% do 0,000001%)
Ultramikroni elementi (manje od 0,0000001%)
makronutrijenti
Makronutrijenti - kemijski elementi koji čine meso živih organizama.
To uključuje: (Biogenic): ugljik, kisik, vodik, dušik, sumpor, fosfor, magnezij, kalcij, natrij, kalij.
Značajke:
Sadržaj u živim organizmima comp. više od 0,01%
Većina makronutrijenata ulazi u ljudsko tijelo s hranom
Potrebna dnevna stopa -> 200 mg. (Kalij, kalcij, magnezij, natrij, sumpor, klor)
Nalazi se u mišićima, kostima, vezivnim tkivima i krvi.
Odgovoran za normalan razvoj kiseline i baze.
Održavajte osmotski tlak.
Nedostatak makronutrijenata može dovesti do pogoršanja ljudskog zdravlja.
Razlog može biti: pothranjenost, loša ekologija, masovni gubitak mineralnih elemenata, zbog bolesti ili lijekova.
Elementi u tragovima - kemijski elementi uključeni u biokemijske procese.
To su: vanadij, jod, kobalt, mangan, nikal, selen, fluor, bakar, krom, cink.
^ Osnovni elementi u tragovima - kisik, dušik, ugljik, vodik - su građevinski materijal i imaju najveći udio. Preostali elementi u tragovima nalaze se u malim količinama, ali njihov utjecaj na ljudsko zdravlje nije manji.
Značajke:
Sudjelovati u procesima formiranja kostiju, stvaranja krvi, kontrakcije mišića.
Potrebna dnevna stopa -
Tema 2.2. Sastav kemijskih stanica. - razred 10-11, Syvozlazov (radna knjiga, dio 1)
1. Dajte definicije pojmova.
Element je skup atoma s istim nuklearnim nabojem i brojem protona koji se poklapaju s rednim (atomskim) brojem u periodnom sustavu.
Element u tragovima - element koji je u tijelu u vrlo niskim koncentracijama.
Makroelement - element koji je u tijelu u visokim koncentracijama.
Bioelement - kemijski element koji je uključen u aktivnost stanica, čini osnovu biomolekula.
Sastav elementne celije je postotak kemijskih elemenata u ćeliji.
2. Što je jedan od dokaza o zajednici žive i nežive prirode?
Jedinstvo kemijskog sastava. Ne postoje elementi karakteristični samo za neživu prirodu.
3. Ispunite tablicu.
ELEMENTALNA SASTAV STANJA
4. Navedite primjere organskih tvari čije se molekule sastoje od tri, četiri i pet makronutrijenata.
3 elementa: ugljikohidrati i lipidi.
4 elementa: vjeverice.
5 elemenata: nukleinske kiseline, proteini.
5. Ispunite tablicu.
BIOLOŠKA ULOGA ELEMENTA
6. Istražiti u § 2.2 odjeljak „Uloga vanjskih čimbenika u oblikovanju kemijskog sastava žive prirode“ i odgovoriti na pitanje: „Što su biokemijske endemije i koji su razlozi za njihovo porijeklo?“
Biokemijske endemije su bolesti biljaka, životinja i ljudi uzrokovane akutnim nedostatkom ili viškom elementa u određenom području.
7. Koje su poznate bolesti povezane s nedostatkom mikronutrijenata?
Nedostatak joda - endemska gušavost. Smanjena sinteza tiroksina i proliferacija tkiva štitnjače.
Nedostatak željeza - nedostatak željeza.
8. Upamtite, na temelju čega su kemijski elementi raspoređeni na makro-, mikro- i ultramikroelemente. Ponudite svoju, alternativnu klasifikaciju kemijskih elemenata (na primjer, funkcijama u živoj ćeliji).
Mikro, makro i ultra mikronutrijenti podijeljeni su prema znaku koji se temelji na njihovom postotku u ćeliji. Osim toga, moguće je klasificirati elemente prema funkcijama koje reguliraju aktivnost pojedinih organskih sustava: živčanog, mišićnog, krvožilnog i kardiovaskularnog, probavnog, itd.
9. Odaberite točan odgovor.
Test 1.
Koji kemijski elementi čine većinu organskih tvari?
2) C, O, H, N;
Test 2.
Elementi makroa se ne primjenjuju:
4) mangan.
Test 3.
Živi organizmi trebaju dušik, jer služi:
1) komponenta proteina i nukleinskih kiselina; 10. Odredite simptom kojim se svi dolje navedeni elementi, osim jednog, kombiniraju u jednu skupinu. Podcrtajte ovu „dodatnu“ stavku.
Kisik, vodik, sumpor, željezo, ugljik, fosfor, dušik. Uključeno je samo u DNA. A ostalo je sve u proteinima.
11. Objasnite podrijetlo i opće značenje riječi (pojma), na temelju značenja korijena koji ga čine.
12. Odaberite termin i objasnite kako njegova trenutna vrijednost odgovara izvornoj vrijednosti njezinih korijena.
Izraz je organogen.
Usklađenost: pojam u načelu odgovara izvornom značenju, ali danas postoji preciznija definicija. Prije toga, vrijednost je bila takva da su elementi uključeni samo u izgradnju tkiva i stanica organa. Sada je utvrđeno da biološki važni elementi ne samo da formiraju kemijske molekule u stanicama, itd., Već također reguliraju sve procese u stanicama, tkivima i organima. Oni su dio hormona, vitamina, enzima i drugih biomolekula.
13. Formulirati i zapisati osnovne ideje § 2.2.
Elementarni sastav ćelije je postotak kemijskih elemenata u ćeliji. Elementi stanica obično su klasificirani, ovisno o njihovom postotku, o mikro-, makro- i ultramikroelementima. Elementi koji su uključeni u vitalnu aktivnost stanice čine osnovu biomolekula, nazvanih bioelementi.
Makroelementi uključuju: C N H O. Oni su glavne komponente svih organskih spojeva u stanici. Osim toga, P S K Ca Na Fe Cl Mg - uključeni su u sve veće biomolekule. Bez njih funkcioniranje tijela je nemoguće. Nedostatak njih dovodi do smrti.
Elementi u tragovima: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B, itd. Također su potrebni za normalno funkcioniranje tijela, ali nisu toliko kritični. Nedostatak njih uzrokuje bolest. Oni su dio biološki aktivnih spojeva, utječu na metabolizam.
Postoje ultramikroelementi: Au Ag Be i dr. Fiziološka uloga nije u potpunosti uspostavljena. Ali oni su važni za stanicu.
Postoji pojam "biokemijske endemije" - bolesti biljaka, životinja i ljudi, uzrokovanih akutnim nedostatkom ili viškom bilo kojeg elementa u određenom području. Primjerice, endemska gušavost (nedostatak joda).
Uz nedostatak elemenata zbog načina hranjenja, mogu se pojaviti i bolesti ili bolesti. Na primjer, s nedostatkom željeza - anemija. Uz nedostatak kalcija - česte frakture, gubitak kose, zubi, bolovi u mišićima.
I.2. Kemijski sastav stanice. Mikro i makro elementi
Tipično, 70-80% stanične mase je voda, u kojoj se otapaju različite soli i organski spojevi male molekularne težine. Najkarakterističnije komponente stanice su proteini i nukleinske kiseline. Neki proteini su strukturne komponente stanice, drugi su enzimi, tj. katalizatora koji određuju brzinu i smjer kemijskih reakcija koje se odvijaju u stanicama. Nukleinske kiseline služe kao nositelji nasljednih informacija, koje se provode u procesu intracelularne sinteze proteina. Često stanice sadrže određenu količinu rezervnih tvari koje služe kao rezerva hrane. Biljne stanice uglavnom skladište škrob, polimerni oblik ugljikohidrata. U stanicama jetre i mišića nalazi se još jedan ugljikohidratni polimer - glikogen. Često se pohranjuju i proizvodi od masti, iako neke masti imaju drugačiju funkciju, odnosno najvažnije su strukturne komponente. Proteini u stanicama (osim stanica sjemena) obično se ne pohranjuju. Nije moguće opisati tipični sastav stanice, prvenstveno zato što postoje velike razlike u količini pohranjene hrane i vode. Stanice jetre sadrže, na primjer, 70% vode, 17% proteina, 5% masti, 2% ugljikohidrata i 0,1% nukleinskih kiselina; preostalih 6% su soli i organski spojevi male molekularne težine, posebno amino kiseline. Biljne stanice obično sadrže manje proteina, znatno više ugljikohidrata i nešto više vode; iznimke su stanice koje su u mirovanju. Stanica za odmaranje pšeničnog zrna, koja je izvor hranjivih tvari za embrij, sadrži oko 12% proteina (uglavnom pohranjenih proteina), 2% masti i 72% ugljikohidrata. Količina vode dostiže normalnu razinu (70–80%) samo na početku klijanja zrna. Svaka stanica sadrži mnoge kemijske elemente uključene u različite kemijske reakcije. Kemijski procesi koji se odvijaju u ćeliji jedan su od osnovnih uvjeta za njegov život, razvoj i funkcioniranje. Neki kemijski elementi u ćeliji više, drugi - manje. Na atomskoj razini ne postoje razlike između organskog i neorganskog svijeta žive prirode: živi organizmi se sastoje od istih atoma kao tijela nežive prirode. Međutim, omjer različitih kemijskih elemenata u živim organizmima iu zemljinoj kori uvelike varira. Osim toga, živi organizmi mogu se razlikovati od svoje okoline u izotopskom sastavu kemijskih elemenata. Uobičajeno, svi elementi ćelije mogu se podijeliti u tri skupine:
Makronutrijenata. Makroelementi obuhvaćaju kisik (65–75%), ugljik (15-18%), vodik (8-10%), dušik (2,0–3,0%), kalij (0,15–0,4%)., sumpor (0,15 - 0,2%), fosfor (0,2 - 1,0%), klor (0,05 - 0,1%), magnezij (0,02 - 0,03%), natrij (0,02-0,03%), kalcij (0,04–2,00%), željezo (0,01-0,0155%). Elementi kao što su C, O, H, N, S, P su dio organskih spojeva. Ugljik - dio je svih organskih tvari; kostur ugljikovih atoma je njihova osnova. Osim toga, u obliku CO2 je fiksiran u procesu fotosinteze i oslobođen tijekom disanja, u obliku CO (u niskim koncentracijama) sudjeluje u regulaciji staničnih funkcija, u obliku CaCO3 je dio mineralnih skeleta. Kisik - dio je gotovo svih organskih tvari u ćeliji. Nastaje tijekom fotosinteze tijekom fotolize vode. Za aerobne organizme služi kao oksidacijsko sredstvo tijekom staničnog disanja, osiguravajući energiju stanicama. U najvećim količinama u živim stanicama nalazi se sastav vode. Vodik - dio je svih organskih tvari u ćeliji. U najvećoj količini sadržanoj u sastavu vode. Neke bakterije oksidiraju molekularni vodik za energiju. Dušik - dio je proteina, nukleinskih kiselina i njihovih monomera - aminokiselina i nukleotida. Iz tijela životinja izveden je sastav amonijaka, uree, gvanina ili mokraćne kiseline kao konačnog produkta metabolizma dušika. U obliku dušikovog oksida NO (u niskim koncentracijama) sudjeluje u regulaciji krvnog tlaka. Sumpor - dio aminokiselina koje sadrže sumpor, dakle, nalazi se u većini proteina. U malim količinama prisutan je kao sulfat-ion u citoplazmi stanica i izvanstaničnih tekućina. Fosfor - je dio ATP-a, drugih nukleotida i nukleinskih kiselina (u obliku ostataka fosforne kiseline), u sastavu koštanog tkiva i zubne cakline (u obliku mineralnih soli), a prisutan je iu citoplazmi i međustaničnim tekućinama (u obliku fosfatnih iona). Magnezij je kofaktor mnogih enzima uključenih u energetski metabolizam i sintezu DNA; održava integritet ribosoma i mitohondrija, dio je klorofila. U životinjskim stanicama neophodan je za funkcioniranje mišićnog i koštanog sustava. Kalcij je uključen u zgrušavanje krvi, a služi i kao jedan od univerzalnih sekundarnih medijatora koji reguliraju najvažnije unutarstanične procese (uključujući sudjelovanje u održavanju membranskog potencijala, neophodnog za kontrakciju mišića i egzocitozu). Netopljive soli kalcija sudjeluju u formiranju kostiju i zuba kralježnjaka i mineralnih kostura beskralježnjaka. Natrij sudjeluje u održavanju membranskog potencijala, stvaranju živčanih impulsa, procesima osmoregulacije (uključujući rad bubrega kod ljudi) i stvaranju sustava pufera krvi. Kalij sudjeluje u održavanju membranskog potencijala, stvaranju živčanih impulsa, regulaciji kontrakcije srčanog mišića. Sadržano u izvanstaničnim tvarima. Klor - održava elektroneutralnost stanice.
Elementi u tragovima: elementi u tragovima koji čine od 0,001% do 0,000001% tjelesne težine živih bića uključuju vanadij, germanij, jod (dio tiroksina, hormoni štitnjače), kobalt (vitamin B12), mangan, nikal, rutenij, selen, fluor (zubna caklina), bakar, krom, cink, cink - dio je enzima uključenih u alkoholno vrenje, dio je inzulina. Bakar - dio je oksidativnih enzima uključenih u sintezu citokroma. Selen - uključen je u procese regulacije tijela.
Ultra-mikro elementi. Ultramikroelementi čine manje od 0,0000001% u organizmima živih bića, uključuju zlato, srebro ima baktericidno djelovanje, živa inhibira reapsorpciju vode u bubrežnim tubulima, utječući na enzime. Platina i cezij također pripadaju ultramikroelementima. Neke od ovih skupina uključuju i selen, s nedostatkom raka. Funkcije ultramikroelemenata još uvijek su slabo shvaćene. Molekularni sastav stanice (tab. 1)