Además de las características características de los procariotas y eucariotas, las células de plantas, animales, hongos y bacterias también tienen una serie de características. Por tanto, las células vegetales contienen orgánulos específicos: cloroplastos, que determinan su capacidad para realizar la fotosíntesis, mientras que estos orgánulos no se encuentran en otros organismos. Por supuesto, esto no significa que otros organismos no sean capaces de realizar la fotosíntesis, ya que, por ejemplo, en las bacterias se produce mediante invaginaciones de la membrana plasmática y vesículas de membrana individuales en el citoplasma.
Las células vegetales, por regla general, contienen grandes vacuolas llenas de savia celular. También se encuentran en las células de animales, hongos y bacterias, pero tienen un origen completamente diferente y realizan funciones diferentes. La principal sustancia de reserva que se encuentra en forma de inclusiones sólidas en las plantas es el almidón, en los animales y hongos es el glucógeno y en las bacterias es el glucógeno o volutina.
Otra característica distintiva de estos grupos de organismos es la organización del aparato de superficie: las células de los organismos animales no tienen pared celular, su membrana plasmática está cubierta solo por un glicocalix delgado, mientras que todos los demás lo tienen. Esto es totalmente comprensible, ya que la forma en que los animales se alimentan está asociada a la captura de partículas de alimento durante el proceso de fagocitosis, y la presencia de una pared celular les privaría de esta oportunidad. La naturaleza química de la sustancia que forma la pared celular es diferente en diferentes grupos de organismos vivos: si en las plantas es celulosa, en los hongos es quitina y en las bacterias es mureína. Características comparativas de la estructura de células de plantas, animales, hongos y bacterias.
| Firmar | bacterias | animales | Hongos | Plantas |
| Método de nutrición | Heterótrofo o autótrofo | heterótrofo | heterótrofo | autótrofo |
| Organización de la información hereditaria. | Procariotas | Eucariotas | Eucariotas | Eucariotas |
| localización del ADN | Nucleoide, plásmidos | Núcleo, mitocondrias | Núcleo, mitocondrias | Núcleo, mitocondrias, plastidios. |
| Membrana de plasma | Comer | Comer | Comer | Comer |
| Pared celular | Mureinovaya | - | quitinoso | Pulpa |
| Citoplasma | Comer | Comer | Comer | Comer |
| organoides | ribosomas | Membrana y no membrana, incluido el centro celular. | Membrana y no membrana | Membranosas y no membranales, incluidos plastidios. |
| organoides de movimiento | Flagelos y vellosidades | Flagelos y cilios | Flagelos y cilios | Flagelos y cilios |
| vacuolas | Casi nunca | Contráctil, digestivo | A veces | Vacuola central con savia celular. |
| Inclusiones | Glucógeno, volutina | glucógeno | glucógeno | Almidón |
En la figura se muestran las diferencias en la estructura de las células de representantes de diferentes reinos de la naturaleza viva.
Composición química de la célula. Macro y microelementos. La relación entre la estructura y funciones de las sustancias orgánicas e inorgánicas (proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, lípidos, ATP) que forman la célula. El papel de las sustancias químicas en las células y el cuerpo humano.
Composición química de la célula.
La mayoría de los elementos químicos de la tabla periódica de elementos de D.I. Mendeleev descubiertos hasta la fecha se han encontrado en organismos vivos. Por un lado, no contienen ningún elemento que no se encuentre en la naturaleza inanimada y, por otro lado, sus concentraciones en los cuerpos de la naturaleza inanimada y en los organismos vivos difieren significativamente.
Estos elementos químicos forman sustancias orgánicas e inorgánicas. A pesar de que en los organismos vivos predominan las sustancias inorgánicas, son las sustancias orgánicas las que determinan la singularidad de su composición química y el fenómeno de la vida en su conjunto, ya que son sintetizadas principalmente por organismos en el proceso de la vida y desempeñan un papel vital en reacciones.
La ciencia estudia la composición química de los organismos y las reacciones químicas que ocurren en ellos. bioquímica.
Cabe señalar que el contenido de sustancias químicas en diferentes células y tejidos puede variar significativamente. Por ejemplo, si en las células animales predominan las proteínas entre los compuestos orgánicos, en las células vegetales predominan los carbohidratos.
| Elemento químico | la corteza terrestre | Agua de mar | Organismos vivos |
| oh | 49.2 | 85.8 | 65–75 |
| C | 0.4 | 0.0035 | 15–18 |
| h | 1.0 | 10.67 | 8–10 |
| norte | 0.04 | 0.37 | 1.5–3.0 |
| PAG | 0.1 | 0.003 | 0.20–1.0 |
| S | 0.15 | 0.09 | 0.15–0.2 |
| k | 2.35 | 0.04 | 0.15–0.4 |
| California | 3.25 | 0.05 | 0.04–2.0 |
| CL | 0.2 | 0.06 | 0.05–0.1 |
| magnesio | 2.35 | 0.14 | 0.02–0.03 |
| N / A | 2.4 | 1.14 | 0.02–0.03 |
| fe | 4.2 | 0.00015 | 0.01–0.015 |
| zinc | < 0.01 | 0.00015 | 0.0003 |
| Cu | < 0.01 | < 0.00001 | 0.0002 |
| I | < 0.01 | 0.000015 | 0.0001 |
| F | 0.1 | 2.07 | 0.0001 |
Macro y microelementos
En los organismos vivos se encuentran alrededor de 80 elementos químicos, pero sólo 27 de estos elementos tienen establecidas sus funciones en la célula y el organismo. El resto de elementos están presentes en pequeñas cantidades y, aparentemente, ingresan al organismo con los alimentos, el agua y el aire. El contenido de elementos químicos en el cuerpo varía significativamente. Según su concentración se dividen en macroelementos y microelementos.
La concentración de cada macronutrientes en el organismo supera el 0,01% y su contenido total es del 99%. Los macroelementos incluyen oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, potasio, calcio, sodio, cloro, magnesio y hierro. Los primeros cuatro elementos enumerados (oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno) también se denominan organogénico, ya que forman parte de los principales compuestos orgánicos. El fósforo y el azufre también son componentes de varias sustancias orgánicas, como proteínas y ácidos nucleicos. El fósforo es esencial para la formación de huesos y dientes.
Sin los macroelementos restantes, el funcionamiento normal del cuerpo es imposible. Así, el potasio, el sodio y el cloro intervienen en los procesos de excitación celular. El potasio también es necesario para el funcionamiento de muchas enzimas y la retención de agua en la célula. El calcio se encuentra en las paredes celulares de las plantas, huesos, dientes y caparazones de moluscos y es necesario para la contracción de las células musculares y el movimiento intracelular. El magnesio es un componente de la clorofila, un pigmento que asegura que se produzca la fotosíntesis. También participa en la biosíntesis de proteínas. El hierro, además de formar parte de la hemoglobina, que transporta el oxígeno en la sangre, es necesario para los procesos de respiración y fotosíntesis, así como para el funcionamiento de muchas enzimas.
Microelementos están contenidos en el cuerpo en concentraciones inferiores al 0,01% y su concentración total en la célula no alcanza el 0,1%. Los microelementos incluyen zinc, cobre, manganeso, cobalto, yodo, flúor, etc. El zinc es parte de la molécula de la hormona pancreática: la insulina, el cobre es necesario para los procesos de fotosíntesis y respiración. El cobalto es un componente de la vitamina B12, cuya ausencia provoca anemia. El yodo es necesario para la síntesis de hormonas tiroideas, que aseguran un metabolismo normal, y el fluoruro está asociado con la formación del esmalte dental.
Tanto la deficiencia como el exceso o alteración del metabolismo de macro y microelementos conducen al desarrollo de diversas enfermedades. En particular, la falta de calcio y fósforo causa raquitismo, la falta de nitrógeno (deficiencia grave de proteínas), la deficiencia de hierro (anemia) y la falta de yodo (una violación de la formación de hormonas tiroideas y una disminución de la tasa metabólica). Una disminución en la ingesta de flúor del agua y los alimentos determina en gran medida la interrupción de la renovación del esmalte dental y, como consecuencia, la predisposición a la caries. El plomo es tóxico para casi todos los organismos. Su exceso provoca daños irreversibles en el cerebro y el sistema nervioso central, que se manifiestan por pérdida de visión y audición, insomnio, insuficiencia renal, convulsiones, pudiendo provocar también parálisis y enfermedades como el cáncer. La intoxicación aguda por plomo se acompaña de alucinaciones repentinas y termina en coma y muerte.
La falta de macro y microelementos se puede compensar aumentando su contenido en los alimentos y el agua potable, así como tomando medicamentos. Así, el yodo se encuentra en el marisco y en la sal yodada, el calcio en la cáscara de huevo, etc.
La relación entre la estructura y funciones de las sustancias orgánicas e inorgánicas (proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, lípidos, ATP) que forman la célula. El papel de las sustancias químicas en las células y el cuerpo humano.
Sustancias inorgánicas
Los elementos químicos de la célula forman varios compuestos: inorgánicos y orgánicos. Las sustancias inorgánicas de la célula incluyen agua, sales minerales, ácidos, etc., y las sustancias orgánicas incluyen proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, lípidos, ATP, vitaminas, etc.
Agua(H 2 O) es la sustancia inorgánica más común de la célula, que tiene propiedades fisicoquímicas únicas. No tiene sabor, ni color, ni olor. La densidad y viscosidad de todas las sustancias se evalúan con agua. Como muchas otras sustancias, el agua puede existir en tres estados de agregación: sólido (hielo), líquido y gaseoso (vapor). El punto de fusión del agua es 0°C, el punto de ebullición es 100°C, sin embargo, la disolución de otras sustancias en agua puede cambiar estas características. La capacidad calorífica del agua también es bastante alta: 4200 kJ/mol K, lo que le permite participar en los procesos de termorregulación. En una molécula de agua, los átomos de hidrógeno están ubicados en un ángulo de 105°, y los pares de electrones compartidos son arrastrados por el átomo de oxígeno, más electronegativo. Esto determina las propiedades dipolares de las moléculas de agua (un extremo está cargado positivamente y el otro negativamente) y la posibilidad de formación de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua. La cohesión de las moléculas de agua subyace al fenómeno de la tensión superficial, la capilaridad y las propiedades del agua como disolvente universal. Como resultado, todas las sustancias se dividen en solubles en agua (hidrófilas) e insolubles en ella (hidrófobas). Gracias a estas propiedades únicas, está predeterminado que el agua se haya convertido en la base de la vida en la Tierra.
El contenido promedio de agua en las células del cuerpo varía y puede cambiar con la edad. Así, en un embrión humano de un mes y medio, el contenido de agua en las células alcanza el 97,5%, en uno de ocho meses, el 83%, en un recién nacido disminuye al 74% y en en un adulto el promedio es del 66%. Sin embargo, las células del cuerpo difieren en su contenido de agua. Entonces, los huesos contienen aproximadamente un 20% de agua, el hígado, un 70% y el cerebro, un 86%. En general se puede decir que La concentración de agua en las células es directamente proporcional a la tasa metabólica..
Sales minerales puede estar en estado disuelto o no disuelto. Sales solubles disociarse en iones: cationes y aniones. Los cationes más importantes son los iones de potasio y sodio, que facilitan la transferencia de sustancias a través de la membrana y participan en la aparición y conducción de los impulsos nerviosos; así como iones de calcio, que intervienen en los procesos de contracción de las fibras musculares y coagulación de la sangre; magnesio, que forma parte de la clorofila; hierro, que forma parte de varias proteínas, incluida la hemoglobina. Los aniones más importantes son el anión fosfato, que forma parte del ATP y los ácidos nucleicos, y el residuo de ácido carbónico, que suaviza las fluctuaciones del pH del medio ambiente. Los iones de sales minerales aseguran la penetración del agua en la célula y su retención en ella. Si la concentración de sal en el medio ambiente es menor que en la célula, entonces el agua penetra en la célula. Los iones también determinan las propiedades amortiguadoras del citoplasma, es decir, su capacidad para mantener un pH ligeramente alcalino constante en el citoplasma, a pesar de la formación constante de productos ácidos y alcalinos en la célula.
Sales insolubles(CaCO 3, Ca 3 (PO 4) 2, etc.) forman parte de los huesos, dientes, caparazones y caparazones de animales unicelulares y multicelulares.
Además, los organismos pueden producir otros compuestos inorgánicos, como ácidos y óxidos. Así, las células parietales del estómago humano producen ácido clorhídrico, que activa la enzima digestiva pepsina, y el óxido de silicio impregna las paredes celulares de las colas de caballo y forma las conchas de las diatomeas. En los últimos años también se ha estudiado el papel del óxido nítrico (II) en la señalización de las células y del organismo.
Materia orgánica
Sustancias orgánicas en una célula. Constituyen entre el 20 y el 30% de la masa celular. Estos incluyen biopolímeros: proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, grasas, ATP, etc. Los diferentes tipos de células contienen diferentes cantidades de compuestos orgánicos. Los carbohidratos complejos predominan en las células vegetales, mientras que las proteínas y grasas predominan en las células animales. Sin embargo, cada grupo de sustancias orgánicas en cualquier tipo de célula cumple funciones: proporcionar energía, ser material de construcción, transportar información, etc. Ardillas. Entre las sustancias orgánicas, las células y las proteínas ocupan el primer lugar en cantidad e importancia. En los animales representan el 50% de la masa seca de la célula. En el cuerpo humano hay muchos tipos de moléculas de proteínas que se diferencian entre sí y de las proteínas de otros organismos. A pesar de la enorme diversidad y complejidad de su estructura, las proteínas se construyen a partir de 20 aminoácidos: los aminoácidos tienen propiedades anfóteras, por lo tanto. Interactuar el uno con el otro: 
Enlace peptídico:
Cuando se combinan, las moléculas forman: un dipéptido, tripéptido o polipéptido. Este es un compuesto de 20 o más aminoácidos. El orden de transformación de los aminoácidos en una molécula es muy diverso. Esto permite la existencia 
opciones que difieren en los requisitos y propiedades de las moléculas de proteínas. La secuencia de aminoácidos en una molécula se llama estructura. Primario – lineal. Secundaria – espiral. Terciario - glóbulos. Cuaternario: asociación de glóbulos (hemoglobina). La pérdida de organización estructural de una molécula se llama desnaturalización. Es causada por cambios de temperatura, pH y radiación. Con una exposición menor, la molécula puede restaurar sus propiedades. Se utiliza en medicina (antibióticos). Las funciones de las proteínas en una célula son diversas. El más importante es la construcción. Las proteínas participan en la formación de todas las membranas celulares de los orgánulos. La función catalítica es extremadamente importante: todas las enzimas son proteínas. La función motora la proporcionan proteínas contráctiles. Transporte: consiste en unir elementos químicos y transferirlos a los tejidos. La función protectora la proporcionan proteínas especiales: anticuerpos formados en los leucocitos. Las proteínas sirven como fuente de energía: con la descomposición completa de 1 g de proteína, se liberan 11,6 kJ. Carbohidratos. Estos son compuestos de carbono, hidrógeno y oxígeno. Representado por los azúcares. La celda contiene hasta un 5%. Las más ricas son las células vegetales, hasta el 90% de la masa (patatas, arroz). Se dividen en simples y complejos. Simple: monosacáridos (glucosa) C 6 H 12 O 6, azúcar de uva, fructosa. Disacárido – (sacarosa) C ]2 H 22 O 11 remolacha y caña de azúcar. Poliazúcares (celulosa, almidón) (C 6 H 10 O 5) n. Los carbohidratos realizan principalmente funciones de construcción y energía. Cuando se oxida 1 g de carbohidratos, se liberan 17,6 kJ. El almidón y el glucógeno sirven como reservas de energía de la célula. Lípidos. Se trata de grasas y sustancias similares a las grasas que se encuentran en la célula. Son ésteres de glicerol y ácidos saturados e insaturados de alto peso molecular. Pueden ser sólidos o líquidos (aceites). En las plantas están contenidos en las semillas, entre un 5 y un 15% de la materia seca. La función principal es la energía: cuando se descompone 1 g de grasa, se liberan 38,9 kJ. Las grasas son reservas de nutrientes. Las grasas cumplen una función de construcción y son un buen aislante térmico. Ácidos nucleicos. Estos son compuestos orgánicos complejos. Consisten en C, H 2, O 2, N 2, P. Contenido en los núcleos y el citoplasma. 
a) El ADN es un polinucleótido biológico que consta de dos cadenas de nucleótidos. Nucleótidos: constan de 4 bases nitrogenadas: 2 purinas: adenina y valina, 2 pirimedidinas, citosina y guanina, así como azúcar: desoxirribosa y un residuo de ácido fosfórico. En cada cadena, los nucleótidos están conectados por enlaces covalentes. Las cadenas de nucleótidos forman hélices. Una hélice de ADN repleta de proteínas forma una estructura: un cromosoma. b) El ARN es un polímero cuyos monómeros son nucleótidos similares al ADN, bases nitrogenadas: A, G, C. En lugar de timina hay uracio. El carbohidrato del ARN es ribosa y hay un residuo de ácido fosfórico.
Los ARN de doble cadena son portadores de información genética. Monocatenario: transporta información sobre la secuencia de aminoácidos en una proteína. Hay varios ARN monocatenarios: - ribosómicos: de 3 a 5 mil nucleótidos; - Informativo – 300-30000 nucleótidos; - Transporte – 76-85 nucleótidos. La síntesis de proteínas se realiza en ribosomas con la participación de todo tipo de ARN.
Preguntas de control
1. ¿Es una célula un organismo o parte de él? 2. Composición elemental de las células. 3. Agua y minerales. 4. Sustancias orgánicas de la célula. 5. Proteínas. 6. Carbohidratos, grasas. 7. ADN. 8. ARN.
Tema 2.2 Estructura y funciones celulares.
Preguntas de control
1. ¿Qué se entiende por nivel de organización celular? 2. Características de procariotas y eucariotas. 3. La estructura de los procariotas. 4. Morfología de los procariotas. 5. La estructura de los eucariotas. 6. Estructura y funciones del núcleo. 7. Cariotipo y sus características. 8. Estructura y funciones del nucléolo. Tema 2.2.1 Complejo de Golgi, lisosomas, mitocondrias,
ribosomas, centro celular; organoides de movimiento
Citoplasma- Este es el ambiente interno semilíquido de la célula en el que tienen lugar todos los procesos bioquímicos. Contiene estructuras: orgánulos y se comunica entre ellos. Los orgánulos tienen características regulares de estructura y comportamiento durante diferentes períodos de la vida celular y realizan determinadas funciones. Hay orgánulos característicos de todas las células: mitocondrias, centro celular, aparato de Golgi, ribosomas, EPS, lisosomas. Los orgánulos de movimiento: los flagelos y los cilios son característicos de los organismos unicelulares. En el citoplasma se depositan varias sustancias (inclusiones). Estas son estructuras permanentes que surgen en el proceso de la vida. Las inclusiones densas son gránulos, las inclusiones líquidas son vacuolas. Su tamaño está determinado por la actividad vital de las células. La organización estructural de la célula se basa en el principio estructural de membrana. Esto significa que la célula está formada principalmente por membranas. Todas las membranas tienen una estructura similar. El modelo aceptado es una estructura de mosaico líquido: la membrana está formada por dos filas de lípidos en los que se sumergen moléculas de proteínas a diferentes profundidades. Membrana citoplasmática externa Está presente en todas las células y separa el citoplasma del ambiente externo, formando la superficie celular. La superficie de la célula es heterogénea, sus propiedades fisiológicas son diferentes. La célula tiene alta resistencia y elasticidad. La membrana citoplasmática tiene poros a través de los cuales pasan moléculas de sustancias. La entrada de sustancias al interior de la célula es un proceso que requiere un consumo energético. La membrana celular tiene la propiedad de semipermeabilidad. El mecanismo que proporciona la semipermeabilidad es la ósmosis. Además de la ósmosis, las sustancias químicas y los sólidos pueden ingresar a la célula a través de protuberancias: pinocetosis y fagocitosis. La membrana citoplasmática también proporciona comunicación entre las células de los tejidos de organismos multicelulares debido a numerosos pliegues y excrecencias.Constituyen entre el 20 y el 30% de la masa celular. Estos incluyen biopolímeros: proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, grasas, ATP, etc.
Los diferentes tipos de células contienen diferentes cantidades de compuestos orgánicos. Los carbohidratos complejos predominan en las células vegetales, mientras que las proteínas y grasas predominan en las células animales. Sin embargo, cada grupo de sustancias orgánicas en cualquier tipo de célula cumple funciones: proporcionar energía, ser material de construcción, transportar información, etc.
Ardillas. Entre las sustancias orgánicas, las células y las proteínas ocupan el primer lugar en cantidad e importancia. En los animales representan el 50% de la masa seca de la célula.
El cuerpo humano contiene muchos tipos de moléculas de proteínas que se diferencian entre sí y de las proteínas de otros organismos.
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Enlace peptídico:
Cuando se combinan, las moléculas forman: un dipéptido, tripéptido o polipéptido. Este es un compuesto de 20 o más aminoácidos. El orden de transformación de los aminoácidos en una molécula es muy diverso. Esto permite la existencia de variantes que difieren en los requerimientos y propiedades de las moléculas proteicas.
La secuencia de aminoácidos en una molécula se llama estructura.
Primario – lineal.
Secundaria – espiral.
Terciario - glóbulos.
Cuaternario: asociación de glóbulos (hemoglobina).
La pérdida de organización estructural de una molécula se llama desnaturalización. Es causada por cambios de temperatura, pH y radiación. Con una exposición menor, la molécula puede restaurar sus propiedades. Se utiliza en medicina (antibióticos).
Las funciones de las proteínas en una célula son diversas. El más importante es la construcción. Las proteínas participan en la formación de todas las membranas celulares de los orgánulos. La función catalítica es extremadamente importante: todas las enzimas son proteínas. La función motora la proporcionan proteínas contráctiles. Transporte: consiste en unir elementos químicos y transferirlos a los tejidos. La función protectora la proporcionan proteínas especiales: anticuerpos formados en los leucocitos. Las proteínas sirven como fuente de energía: con la descomposición completa de 1 g de proteína, se liberan 11,6 kJ.
Carbohidratos. Estos son compuestos de carbono, hidrógeno y oxígeno. Representado por los azúcares. La celda contiene hasta un 5%. Las más ricas son las células vegetales, hasta el 90% de la masa (patatas, arroz). Se dividen en simples y complejos. Simple: monosacáridos (glucosa) C 6 H 12 O 6, azúcar de uva, fructosa. Disacárido – (sacarosa) C ]2 H 22 O 11 remolacha y caña de azúcar. Poliazúcares (celulosa, almidón) (C 6 H 10 O 5) n.
Los carbohidratos realizan principalmente funciones de construcción y energía. Cuando se oxida 1 g de carbohidratos, se liberan 17,6 kJ. El almidón y el glucógeno sirven como reservas de energía de la célula.
Lípidos. Se trata de grasas y sustancias similares a las grasas que se encuentran en la célula. Son ésteres de glicerol y ácidos saturados e insaturados de alto peso molecular. Pueden ser sólidos o líquidos (aceites). En las plantas están contenidos en las semillas, entre un 5 y un 15% de la materia seca.
La función principal es la energía: cuando se descompone 1 g de grasa, se liberan 38,9 kJ. Las grasas son reservas de nutrientes. Las grasas cumplen una función de construcción y son un buen aislante térmico.
Ácidos nucleicos. Estos son compuestos orgánicos complejos. Consisten en C, H 2, O 2, N 2, P. Contenido en los núcleos y el citoplasma.
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a) El ADN es un polinucleótido biológico que consta de dos cadenas de nucleótidos. Nucleótidos: constan de 4 bases nitrogenadas: 2 purinas: adenina y valina, 2 pirimedidinas, citosina y guanina, así como azúcar: desoxirribosa y un residuo de ácido fosfórico.
En cada cadena, los nucleótidos están conectados por enlaces covalentes. Las cadenas de nucleótidos forman hélices. Una hélice de ADN repleta de proteínas forma una estructura: un cromosoma.
b) El ARN es un polímero cuyos monómeros son nucleótidos similares al ADN, bases nitrogenadas: A, G, C. En lugar de timina hay uracio. El carbohidrato del ARN es ribosa y hay un residuo de ácido fosfórico.
Los ARN de doble cadena son portadores de información genética. Monocatenario: transporta información sobre la secuencia de aminoácidos en una proteína. Hay varios ARN monocatenarios:
Ribosomal – 3-5 mil nucleótidos;
Informativo – 300-30000 nucleótidos;
Transporte: 76-85 nucleótidos.
La síntesis de proteínas se realiza en ribosomas con la participación de todo tipo de ARN.
Preguntas de control
1. ¿Es una célula un organismo o parte de él?
2. Composición elemental de las células.
3. Agua y minerales.
4. Sustancias orgánicas de la célula.
Pregunta 1.
La célula contiene alrededor de 80 elementos químicos de la tabla periódica de D. I. Mendeleev. Todos estos elementos también se encuentran en la naturaleza inanimada, lo que sirve como una de las pruebas de la similitud de la naturaleza viva y la inanimada. Sin embargo, la proporción de elementos químicos en los organismos vivos es diferente a la de los objetos inanimados. En un organismo vivo, la mayoría de los elementos se encuentran en forma de compuestos químicos: sustancias disueltas en agua. Sólo los organismos vivos contienen sustancias orgánicas: proteínas, grasas, carbohidratos y ácidos nucleicos.
Pregunta 2.
Composición química similar a las células vegetales y animales. Todos los organismos vivos están formados por los mismos elementos, compuestos orgánicos e inorgánicos. Pero el contenido de diferentes elementos en diferentes celdas es diferente. Cada tipo de célula contiene diferentes cantidades de determinadas moléculas orgánicas. En las células vegetales predominan los carbohidratos complejos (fibra, almidón), mientras que las células animales contienen más proteínas y grasas. Cada uno de los grupos de sustancias orgánicas (proteínas, carbohidratos, grasas, ácidos nucleicos) en cualquier tipo de célula realiza sus funciones inherentes (ácido nucleico - almacenamiento y transmisión de información hereditaria, carbohidratos - energía, etc.).
Pregunta 3.
En la celda se encontraron muchos elementos de la tabla periódica de Mendeleev. Se han definido las funciones de 27 de ellos. Los más comunes son el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno, el oxígeno, el fósforo y el azufre. Constituyen el 99% de la masa celular total.
Los elementos químicos que forman las células se dividen en tres grupos: macronutrientes, microelementos, ultramicroelementos.
1. Macronutrientes: C, H, N, Ca, K, Mg, Na, Fe, S, P, C1. Estos elementos representan más del 99% de la masa celular total. La concentración de algunos de ellos es alta. El oxígeno representa del 65 al 75%; carbono - 15-18%; nitrógeno - 1,5-3%.
2. Microelementos: Cu, B, Co, Mo, Mn, Ni, Br, I y otros. Su participación total en la célula es superior al 0,1%; la concentración de cada uno no supera el 0,001%. Se trata de iones metálicos que forman parte de sustancias biológicamente activas (hormonas, enzimas, etc.). Por ejemplo, el cobalto forma parte de la vitamina BO, C, H, N, Ca, K, Mg, Na, Fe 12, que participa en la hematopoyesis, y el flúor forma parte de las células del esmalte dental.
3. Ultramicroelementos: uranio, oro, berilio, mercurio, cesio, selenio y otros. Su concentración no supera el 0,000001%. No se ha establecido el papel fisiológico de muchos de ellos.
Pregunta 4.
Los compuestos orgánicos constituyen en promedio el 10% de la masa celular de un organismo vivo. Estos incluyen polímeros biológicos (proteínas, ácidos nucleicos y carbohidratos, así como grasas y varias moléculas pequeñas).
Pregunta 5.
Ardillas- sustancias orgánicas poliméricas de alto peso molecular que determinan la estructura y actividad vital de la célula y del organismo en su conjunto. Las proteínas constituyen entre el 10 y el 18% de la masa celular total.
Las proteínas realizan las siguientes funciones:
enzimático (por ejemplo, amilasa, descompone los carbohidratos);
estructurales (por ejemplo, forman parte de las membranas celulares);
receptor (por ejemplo, rodopsina, promueve una mejor visión);
transporte (por ejemplo, hemoglobina, transporta oxígeno o dióxido de carbono);
protector (por ejemplo, inmunoglobulinas, involucradas en la formación de inmunidad);
motor (por ejemplo, actina, miosina, participan en la contracción de las fibras musculares);
hormonal (por ejemplo, la insulina, convierte la glucosa en glucógeno);
energía (cuando se descompone 1 g de proteína, se liberan 4,2 kcal de energía).
Pregunta 6.
Los carbohidratos desempeñan el papel de principal fuente de energía en la célula. Durante la oxidación de 1 g de carbohidratos se liberan 17,6 kJ de energía. El almidón en las plantas y el glucógeno en los animales, depositado en las células, sirve como reserva de energía. Los organismos vivos pueden almacenar carbohidratos en forma de almidón (en las plantas) y glucógeno (en animales y hongos). En los tubérculos de patata, el almidón puede constituir hasta el 80% de la masa, y en los animales hay especialmente muchos carbohidratos en las células del hígado y los músculos, hasta un 5%.
Los carbohidratos también desempeñan otras funciones, como soporte y protección. Por ejemplo, la celulosa forma las paredes de las células vegetales: un polisacárido complejo quitina- el principal componente estructural del exoesqueleto de los artrópodos. La quitina también desempeña una función constructora en los hongos. Forman parte del ADN, ARN y ATP en forma de desoxirribosa y ribosa.
Pregunta 7.
Las grasas realizan una serie de funciones en el cuerpo:
estructural (participar en la construcción de la membrana);
energía (la descomposición de 1 g de grasa en el cuerpo libera 9,2 kcal de energía, 2,5 veces más que la descomposición de la misma cantidad de carbohidratos);
protector (contra pérdida de calor, daños mecánicos);
la grasa es una fuente de agua endógena (con la oxidación de 10 g de grasa se liberan 11 g de agua). Esto es muy importante para los animales que hibernan en invierno: tuzas, marmotas: gracias a sus reservas de grasa subcutánea, no pueden beber en este momento hasta por dos meses. Al cruzar el desierto, los camellos pasan hasta dos semanas sin beber: extraen el agua necesaria para el cuerpo de sus jorobas, que son un depósito de grasa.
regulación del metabolismo (por ejemplo, hormonas esteroides - corticosterona, etc.).
Pregunta 8.
El compuesto inorgánico más común en los organismos vivos es el agua. Su contenido en diferentes tipos de células varía ampliamente: en las células del esmalte dental hay aproximadamente un 10% de agua y en las células de un embrión en reproducción, más del 90%. El cuerpo de una medusa contiene hasta un 98% de agua. Pero en promedio, en un organismo multicelular, el agua constituye aproximadamente el 80% del peso corporal. Sus principales funciones son las siguientes:
1. Disolvente universal.
2. El entorno en el que se producen las reacciones bioquímicas.
3. Determina las propiedades fisiológicas de la célula (su elasticidad, volumen).
4. Participa en reacciones químicas.
5. Mantiene el equilibrio térmico de la célula y del cuerpo en su conjunto debido a su alta capacidad calorífica y conductividad térmica.
6. El principal medio de transporte de sustancias.
Pregunta 9.
Los carbohidratos incluyen los siguientes compuestos orgánicos naturales: glucosa, fructosa, sacarosa, maltosa, lactosa, ribosa, desoxirribosa, quitina, almidón, glucógeno y celulosa.
Pregunta 10.
La importancia de los ácidos nucleicos es muy grande. Las peculiaridades de su estructura química brindan la posibilidad de almacenar, transferir al citoplasma y heredar a las células hijas información sobre la estructura de las moléculas de proteínas que se sintetizan en cada célula. Forman parte de los cromosomas, estructuras especiales ubicadas en el núcleo de la célula. Los ácidos nucleicos también se encuentran en el citoplasma y sus orgánulos.
Pregunta 11.
En la corteza terrestre los más abundantes son el silicio, el aluminio, el oxígeno y el sodio (alrededor del 90%). En los organismos vivos, aproximadamente el 98% de la masa está formada por cuatro elementos: hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno. Esta diferencia se debe a las peculiaridades de las propiedades químicas de los elementos enumerados, como resultado de lo cual resultaron ser los más adecuados para la formación de moléculas que realizan funciones biológicas. El hidrógeno, el oxígeno, el carbono y el nitrógeno son capaces de formar fuertes enlaces químicos, dando como resultado una amplia variedad de compuestos químicos. Los organismos vivos incluyen sustancias orgánicas (proteínas, grasas, carbohidratos, ácidos nucleicos) y sustancias inorgánicas (agua, sales minerales).
Los compuestos orgánicos constituyen en promedio entre el 20 y el 30% de la masa celular de un organismo vivo.
Estos incluyen polímeros biológicos:
- ardillas
Ácidos nucleicos
carbohidratos
Varias moléculas pequeñas: hormonas, pigmentos, aminoácidos, azúcares simples, nucleótidos, etc.
Los diferentes tipos de células difieren en el contenido cuantitativo de compuestos orgánicos. Por tanto, en las células vegetales predominan los carbohidratos. Por el contrario, las proteínas se encuentran en mayores cantidades en las células animales que en las vegetales (40-50% frente a 20-35%). Sin embargo, cada uno de los grupos de sustancias orgánicas en cualquier tipo de célula realiza funciones similares.
Ardillas Las células ocupan el primer lugar entre las sustancias orgánicas tanto en cantidad como en importancia.
Las proteínas son compuestos poliméricos de alto peso molecular cuyos monómeros son aminoácidos.
Las cadenas de aminoácidos se llaman péptidos.
Las proteínas son péptidos, pero de mayor longitud (polipéptidos). El límite entre las verdaderas proteínas y los péptidos es arbitrario: los péptidos se consideran proteínas cuya cadena incluye más de 50 residuos de aminoácidos (el peso molecular de las proteínas es de 5 mil daltons o más).
Los aminoácidos están conectados entre sí mediante enlaces peptídicos.
Un enlace peptídico ocurre en la formación de proteínas y péptidos como resultado de la interacción del grupo amino (–NH2) de un aminoácido con el grupo carboxilo (–COOH) de otro aminoácido.
Diagrama de enlace peptídico
En total, los bioquímicos conocen alrededor de 200 aminoácidos naturales diferentes. 20 aminoácidos que se encuentran en las proteínas son aminoácidos proteinogénicos, es decir, aminoácidos a partir de los cuales se forman las moléculas de proteínas. En el cuerpo humano hay 5 millones de tipos de moléculas de proteínas que se diferencian no solo entre sí, sino también de las proteínas de otros organismos.
Cuatro niveles de organización estructural:
| estructura terciaria | caracteriza la disposición espacial de las moléculas de proteínas si está formada por una cadena polipeptídica. Determinado por interacciones no covalentes entre las regiones helicoidales y estructurales /3 de la cadena polipeptídica junto con las interacciones de los grupos R y los grupos funcionales de la estructura molecular. La estructura terciaria está directamente relacionada con la forma de las moléculas de proteínas, que pueden ser esféricas (globulares) o filamentosas (fibrilares). Los enlaces disulfuro (S-S) no determinan el patrón de plegamiento de la cadena polipeptídica, pero estabilizan la estructura terciaria una vez completado el proceso de plegamiento. Estos enlaces se forman espontáneamente cuando los grupos SH correspondientes están cerca. | Plegado de la hélice en una formación más apretada debido a la "reticulación" adicional por enlaces débiles. |
| Estructura cuaternaria | caracteriza la disposición espacial de las subunidades proteicas si consta de más de una cadena polipeptídica. |
Desnaturalización de proteínas - alteración de la organización estructural de las proteínas (pérdida de estructura inherente a una determinada molécula de proteína) como resultado de cambios en las condiciones físicas, incluidos cambios de pH, temperatura o tratamiento con soluciones acuosas de determinadas sustancias inorgánicas.
Cuando se desnaturaliza, la molécula se despliega y pierde su capacidad de realizar su función biológica normal. Este cambio puede ser temporal o permanente, pero la secuencia de aminoácidos en la molécula de proteína permanece sin cambios.
Una proteína desnaturalizada difiere significativamente en su organización espacial de la proteína en su estado natural (nativo) y carece de actividad biológica. Los efectos desnaturalizantes, en un grado u otro, destruyen la estructura no covalente de la proteína nativa (secundaria, terciaria y cuaternaria). Algunas proteínas no pierden su actividad biológica con cambios menores en la estructura, otras, incluso con reordenamientos menores que no se fijan mediante métodos convencionales, quedan completamente inactivadas.
Renaturalización de proteínas - reconstrucción de la estructura proteica y su actividad funcional restableciendo por completo las condiciones ambientales normales.
Esta propiedad de las proteínas de restaurar completamente la estructura perdida es ampliamente utilizada en la industria médica y alimentaria para la preparación de ciertos preparados médicos, como los antibióticos, para la producción de concentrados de alimentos que conservan sus propiedades nutricionales durante mucho tiempo en forma seca. , vacunas, sueros y enzimas.
Funciones de las proteínas
| construcción (estructural) | Las proteínas participan en la formación de todas las membranas celulares y orgánulos celulares, así como de las estructuras extracelulares. |
| catalítico | Las enzimas son sustancias de naturaleza proteica; aceleran las reacciones químicas que ocurren en la célula decenas y cientos de miles de veces. |
| Motor | proporcionada por proteínas contráctiles especiales. Estas proteínas participan en todo tipo de movimientos que las células y los organismos son capaces de realizar: la formación de pseudópodos, el parpadeo de los cilios y el batir de los flagelos en los protozoos, la contracción muscular en los animales multicelulares, el movimiento de las hojas en las plantas, etc. |
| Transporte | Consiste en unir elementos químicos (por ejemplo, oxígeno) o sustancias biológicamente activas (hormonas) y transferirlos a diversos tejidos y órganos del cuerpo. |
| protector | Cuando proteínas o microorganismos extraños ingresan al cuerpo, se forman proteínas especiales (anticuerpos) en los glóbulos blancos (leucocitos). Se unen y neutralizan sustancias inusuales para el organismo (antígenos). |
| energía | Cuando 1 g de proteína se descompone por completo, se liberan 17,6 kJ de energía. |
Carbohidratos ( sacáridos)
Sustancias orgánicas con fórmula general C n (H 2 O) m.
En una célula animal, el contenido de carbohidratos es del 1 al 2% (5%).
En una célula vegetal alcanza el 90% de la masa seca (tubérculos de patata, semillas, etc.).
clases de carbohidratos
| oligosacáridos | contienen de 2 a 10 residuos de monosacáridos Más importante disacáridos- maltosa, lactosa y sacarosa. La maltosa se forma a partir del almidón durante su digestión; consta de dos residuos de glucosa. La lactosa (azúcar de la leche), que se encuentra únicamente en la leche, está compuesta de glucosa y galactosa. La sacarosa (azúcar de caña) es más abundante en las plantas. Contiene glucosa y fructosa.  |
| polisacáridos | contienen más de 10 residuos Monómero de almidón, glucógeno, celulosa - glucosa.  El glucógeno tiene menos ramificaciones de longitud (de 11 a 18 residuos de glucosa) y está más ramificado, cada 8 a 10 residuos. Debido a estas características, el glucógeno se distribuye de forma más compacta, lo cual es importante para una célula animal. La celulosa no es digerida por las enzimas humanas. Pero en el intestino grueso, bajo la influencia de la microflora, hasta el 75% de su cantidad se hidroliza para formar celobiosa y glucosa. La glucosa es utilizada parcialmente por la propia microflora y se oxida a ácidos orgánicos (butírico, láctico), que estimulan la motilidad intestinal. La glucosa parcial se puede absorber en la sangre. El papel principal de la celulosa para los humanos:
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Funciones de los carbohidratos
Lípidos.
Se trata de sustancias orgánicas insolubles en agua que se pueden extraer de las células con disolventes orgánicos (éter, cloroformo, benceno). Sólo tienen una cosa en común: hidrofobicidad
Los lípidos se componen de ácidos grasos y alcoholes. En particular, una molécula de glicerol (un alcohol trihídrico) y tres moléculas de ácido graso forman una molécula de lípido y tres moléculas de agua.
Con respecto a la hidrólisis en ambiente alcalino, todos los lípidos se dividen en dos grandes grupos: saponificado Y insaponificable.
Los verdaderos lípidos son ésteres de ácidos grasos y algunos alcoholes.
Los ácidos grasos, que son componentes de los lípidos, rara vez se encuentran en forma libre en la naturaleza.
Los ácidos grasos, que forman parte de los lípidos, están formados por una larga cadena de átomos de carbono e hidrógeno conectados a un grupo carboxilo (-COOH). Son las colas de hidrocarburos de las moléculas las que determinan muchas propiedades de los lípidos, incluida su insolubilidad en agua. Los relaves de hidrocarburos son hidrofóbicos.
Los lípidos más comunes que se encuentran en la naturaleza son Grasas neutras. Estos compuestos son ésteres de ácidos grasos y glicerol CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH. Uno, dos o tres grupos hidroxilo del glicerol pueden sufrir una reacción de condensación con el ácido graso. Muy a menudo, los tres grupos hidroxilo reaccionan, formando triglicéridos.
Los triglicéridos se suelen dividir en grasas y aceites según si permanecen sólidos a 20 0 C (grasas) o tienen una consistencia líquida a esta temperatura (aceites).
Funciones de las grasas
El contenido de grasa en la célula oscila entre el 5 y el 15% del peso de materia seca. En las células del tejido adiposo, la cantidad de grasa aumenta hasta el 90%. En el cuerpo de los animales que hibernan, el exceso de grasa se acumula; en los vertebrados, la grasa también se deposita debajo de la piel, en el llamado tejido subcutáneo, donde sirve como aislamiento térmico. Uno de los productos de la oxidación de las grasas es el agua. Esta agua metabólica es muy importante para los habitantes del desierto. Por lo tanto, la grasa que llena la joroba de un camello no sirve principalmente como fuente de energía, sino como fuente de agua.
Los esteroides están ampliamente representados en el mundo animal y vegetal. Realizan una serie de funciones bioquímicas y fisiológicas importantes: estos son los ácidos biliares y sus sales, hormonas sexuales, vitamina D, colesterol, hormonas suprarrenales, etc.