Raku keemilised elemendid.

  • Ennetamine

Elusorganismide rakud nende keemilises koostises erinevad märkimisväärselt ümbritsevast elusast keskkonnast ja keemiliste ühendite struktuurist ning keemiliste elementide kogusest ja sisaldusest. Kokku on elusorganismides olemas (praegu leitud) umbes 90 keemilist elementi, mis sõltuvalt nende sisust on jagatud kolme põhirühma: makro-toitained, mikroelemendid ja ultramikroelemendid.

Makroelemendid.

Olulistes kogustes on makroelemente esindatud elusorganismides, ulatudes sada protsenti protsentidest kümneteni. Kui mis tahes keemilise aine sisaldus kehas ületab 0,005% kehakaalust, nimetatakse seda ainet makroelementideks. Nad on osa peamistest kudedest: veri, luud ja lihased. Nende hulka kuuluvad näiteks järgmised keemilised elemendid: vesinik, hapnik, süsinik, lämmastik, fosfor, väävel, naatrium, kaltsium, kaalium, kloor. Makroelemendid moodustavad umbes 99% elusrakkude massist, enamus (98%) vesinikust, hapnikust, süsinikust ja lämmastikust.

Alltoodud tabelis on esitatud peamised keha makrotoitained:

Elusorganismide kõigi nelja kõige tavalisema elemendi (vesinik, hapnik, süsinik, lämmastik, nagu varem öeldud) puhul on iseloomulik üks ühine omadus. Neil elementidel puudub välis- orbiidil üks või mitu elektroni, mis moodustavad stabiilseid elektroonilisi sidemeid. Seega puudub stabiilse elektronsideme moodustamiseks vajalik vesinikuaatom välispinnal ühel elektronil, hapniku aatomitel, lämmastikul ja süsinikul - kaks, kolm ja neli elektroni. Sellega seoses moodustavad need keemilised elemendid elektronide sidumise tõttu kergesti kovalentseid sidemeid ja võivad üksteisega kergesti suhelda, täites nende välised elektronide kestad. Lisaks võivad hapnik, süsinik ja lämmastik moodustada mitte ainult üksikud sidemed, vaid ka kaksiksidemed. Selle tulemusena suureneb nendest elementidest moodustatavate keemiliste ühendite arv oluliselt.

Lisaks on kovalentseid sidemeid moodustavate elementide hulgas kõige kergem süsinik, vesinik ja hapnik. Seetõttu on need kõige sobivamad elusainet moodustavate ühendite moodustamiseks. Eraldi tuleb märkida veel üks oluline süsinikuaatomite omadus - võime moodustada korraga neli muud süsinikuaatomit kovalentseid sidemeid. Tänu sellele võimele luuakse skeletid suurest hulgast orgaanilistest molekulidest.

Mikroelemendid

Kuigi mikroelementide sisaldus ei ületa 0,005% iga üksiku elemendi kohta ja kokku moodustavad nad vaid umbes 1% rakkude massist, on mikroelemendid organismide elutähtsaks toimimiseks vajalikud. Sisu puudumisel või puudumisel võib esineda erinevaid haigusi. Paljud mikroelemendid on osa mitte-valgu ensüümi rühmadest ja on vajalikud nende katalüütilise funktsiooni rakendamiseks.
Näiteks on raud raua lahutamatu osa, mis on osa tsütokroomidest, mis on elektronide ülekandeahela komponendid, ja hemoglobiin, valk, mis transpordib hapnikku kopsudest kudedesse. Rauapuudus inimkehas põhjustab aneemia tekkimist. Kilpnäärmehormooni türoksiini osaks oleva joodi puudumine viib selliste hormoonide puudulikkusega seotud haiguste tekkeni, nagu endeemiline struuma või kretinism.

Mikroelementide näited on esitatud järgmises tabelis:

2.3 Raku keemiline koostis. Makro- ja mikroelemendid


Video Tutorial 2: Orgaaniliste ühendite struktuur, omadused ja funktsioonid Biopolümeeride kontseptsioon

Loeng: raku keemiline koostis. Makro- ja mikroelemendid. Anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete struktuuri ja funktsioonide seos

makrotoitained, mille sisaldus ei ole väiksem kui 0,01%;

mikroelemendid - mille kontsentratsioon on alla 0,01%.

Mistahes rakus on mikroelementide sisaldus alla 1%, makroelemendid vastavalt - üle 99%.

Naatrium, kaalium ja kloor tagavad paljude bioloogiliste protsesside - turgori (sisemine rakurõhk), närvi elektriliste impulsside väljanägemise.

Lämmastik, hapnik, vesinik, süsinik. Need on raku peamised komponendid.

Fosfor ja väävel on peptiidide (valkude) ja nukleiinhapete olulised komponendid.

Kaltsium on igasuguse skeleti moodustumise aluseks - hambad, luud, kestad, rakuseinad. Samuti osaleb see lihaste kokkutõmbumisel ja vere hüübimisel.

Magneesium on klorofülli komponent. Osaleb valkude sünteesil.

Raud on hemoglobiini komponent, osaleb fotosünteesis, määrab ensüümide efektiivsuse.

Mikroelemendid väga madalates kontsentratsioonides, mis on olulised füsioloogiliste protsesside jaoks: t

Tsink on insuliini komponent;

Vask - osaleb fotosünteesil ja hingamisel;

Koobalt - vitamiini B12 komponent;

Jood - osaleb ainevahetuse reguleerimises. See on kilpnäärme hormoonide oluline komponent;

Fluoriid on hambaemaili komponent.

Mikro- ja makroelementide kontsentratsiooni tasakaalustamatus põhjustab ainevahetushäireid, krooniliste haiguste arengut. Kaltsiumipuudus - ritsete põhjus, raua-aneemia, lämmastik - valkude puudus, jood - ainevahetusprotsesside intensiivsuse vähenemine.

Kaaluge orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete seost rakus, nende struktuuri ja funktsiooni.

Rakud sisaldavad suurt hulka mikro- ja makromolekule, mis kuuluvad erinevatesse keemilistesse klassidesse.


Anorgaanilised rakuained

Vesi Elusorganismi kogumassist moodustab see suurima osa - 50-90% ja osaleb peaaegu kõigis eluprotsessides:

kapillaarprotsessid, kuna see on universaalne polaarne lahusti, mõjutab interstitsiaalse vedeliku, ainevahetuse kiiruse omadusi. Vee osas on kõik keemilised ühendid jaotatud hüdrofiilseteks (lahustuvad) ja lipofiilseteks (rasvades lahustuvad).

Ainevahetuse intensiivsus sõltub selle kontsentratsioonist rakus - mida rohkem vett, seda kiiremini toimub protsess. 12% vee kadumine inimkehast - nõuab taastamist arsti järelevalve all, 20% kaotus - surm.

Mineraalsoolad. Sisaldab elus süsteeme lahustatud kujul (dissotsieerudes ioonideks) ja lahustumata. Lahustatud soolad on seotud:

aine ülekanne läbi membraani. Metalli katioonid tagavad "kaalium-naatriumpumba", mis muudab raku osmootset rõhku. Sellepärast tungib vees, mis on selles lahustunud, tungib rakku või lahkub sellest, eemaldades tarbetu;

elektrokeemilise iseloomuga närviimpulsside teke;

on valkude osa;

fosfaatioon - nukleiinhapete ja ATP komponent;

karbonaatioon - toetab Ph tsütoplasmas.

Lahustumatud soolad tervete molekulide kujul moodustavad kestad, kestad, luud, hambad.

Rakkude orgaaniline aine

Orgaanilise aine ühiseks tunnuseks on süsiniku skeleti ahela olemasolu. Need on lihtsa struktuuriga biopolümeerid ja väikesed molekulid.

Elusorganismide peamised klassid:

Süsivesikud. Rakud sisaldavad erinevat tüüpi neid - lihtsaid suhkruid ja lahustumatuid polümeere (tselluloos). Protsendina on nende osakaal taimses kuivaines kuni 80%, loomad - 20%. Nad mängivad olulist rolli rakkude elu toetamisel:

Fruktoos ja glükoos (monosahhariidid) imenduvad organismis kiiresti, sisalduvad ainevahetuses, on energiaallikas.

Riboos ja deoksüriboos (monosahhariidid) on üks DNA ja RNA kolmest põhikomponendist.

Laktoos (mis viitab disaharamile) - sünteesitakse loomorganismi poolt, on osa imetajate piimast.

Taimedes moodustub sahharoos (disahhariid) - energiaallikas.

Maltoos (disahhariid) - tagab seemnete idanemise.

Lihtsad suhkrud täidavad ka muid funktsioone: signaal, kaitse, transport.
Polümeersed süsivesikud on vees lahustuvad glükogeenid, samuti lahustumatud tselluloos, kitiin, tärklis. Nad mängivad ainevahetuses olulist rolli, teostavad struktuuri-, ladustamis- ja kaitsefunktsioone.

Lipiidid või rasvad. Need on vees lahustumatud, kuid üksteisega hästi segunevad ja lahustuvad mittepolaarsetes vedelikes (mis ei sisalda hapnikku, näiteks petrool või tsüklilised süsivesinikud on mittepolaarsed lahustid). Lipiidid on kehas vajalikud selleks, et seda energiaga varustada - oksüdatsiooni ajal moodustub vesi ja vesi. Rasvad on väga energiasäästlikud - oksüdatsiooni käigus vabanenud 39 kJ grammi kohta saate tõsta 4 tonni kaaluvat koormust 1 m kõrguseni. Rasv annab ka kaitsva ja isoleeriva funktsiooni - loomadel võib selle paks kiht hoida soojust külmal aastaajal. Rasvataolised ained kaitsevad veelindude sulgede niiskuse eest, annavad loomakarvale tervisliku läikiva välimuse ja elastsuse, täidavad taimede lehtedele kattefunktsiooni. Mõnedel hormoonidel on lipiidide struktuur. Rasvad moodustavad membraani struktuuri aluse.


Valgud või valgud on biogeensete struktuuride heteropolümeerid. Need koosnevad aminohapetest, mille struktuuriüksused on: aminorühm, radikaal ja karboksüülrühm. Aminohapete omadused ja nende erinevused määravad radikaalid. Amfoteersete omaduste tõttu võivad nad omavahel sidemeid luua. Valk võib koosneda mitmest või sadast aminohappest. Kokku sisaldab valkude struktuur 20 aminohapet, nende kombinatsioonid määravad valkude vormide ja omaduste mitmekesisuse. Umbes tosin aminohapet on hädavajalikud - neid ei sünteesita loomade kehas ja nende tarbimist tagavad taimsed toidud. Seedetrakti proteiinid jagatakse individuaalseteks monomeerideks, mida kasutatakse oma valkude sünteesimiseks.

Valkude struktuursed omadused:

primaarne struktuur - aminohappe ahel;

sekundaarne - kett, mis on keerutatud spiraali, kus vesiniksidemed moodustuvad spiraalide vahel;

kolmanda taseme - spiraal või mitu neist, mis on valtsitud globaalseks ja ühendatud nõrkade võlakirjadega;

Kvaternaari ei eksisteeri kõigis valkudes. Need on mitmed mittekovalentsete sidemetega ühendatud globulid.

Struktuuride tugevust saab katkestada ja seejärel taastada, samas kui valk kaotab ajutiselt oma iseloomulikud omadused ja bioloogilise aktiivsuse. Ainult esmase struktuuri hävitamine on pöördumatu.

Valgud täidavad rakus mitmeid funktsioone:

keemiliste reaktsioonide kiirendamine (ensümaatiline või katalüütiline funktsioon, millest igaüks vastutab konkreetse üksiku reaktsiooni eest);
transport - ioonide, hapniku, rasvhapete ülekanne rakumembraanide kaudu;

kaitsev - verevalgud, nagu fibriin ja fibrinogeen, on vereplasmas inaktiivses vormis, moodustavad hapniku tõttu vigastuse kohas verehüübed. Antikehad - tagavad immuunsuse.

struktuursed peptiidid on osaliselt või on rakumembraanide, kõõluste ja muude sidekudede, karvade, villade, küünte ja küünte, tiibade ja välimisseadmete aluseks. Aktiin ja müosiin tagavad kontraktiilse lihasaktiivsuse;

reguleerivad - hormoonvalgud tagavad humoraalse regulatsiooni;
energia - toitainete puudumise ajal hakkab keha oma valke lagundama, häirides nende enda elulise tegevuse protsessi. Sellepärast ei saa keha pärast pikka nälga alati ilma meditsiinilise abita taastuda.

Nukleiinhapped. Nad eksisteerivad 2 - DNA ja RNA. RNA on mitut tüüpi - informatiivne, transport ja ribosomaalne. Šveitsi Šveitsi F. Fisheri avastas 19. sajandi lõpus.

DNA on deoksüribonukleiinhape. Sisaldab tuumas, plastiidides ja mitokondrites. Struktuuriliselt on see lineaarne polümeer, mis moodustab komplementaarsete nukleotiidahelate kahekordse heeliksi. Selle ruumilise struktuuri kontseptsiooni lõid 1953. aastal ameeriklased D. Watson ja F. Crick.

Selle monomeersed ühikud on nukleotiidid, millel on põhimõtteliselt ühine struktuur:

lämmastiku alus (kuulub puriini rühma - adeniin, guaniin, pürimidiin - tümiin ja tsütosiin).

Polümeermolekuli struktuuris kombineeritakse nukleotiidid paarikaupa ja täiendavalt, mis on tingitud erinevatest vesiniksidemete arvust: adeniin + tümiin-kaks, guaniin + tsütosiin - kolm vesiniksidet.

Nukleotiidide järjestus kodeerib valgu molekulide struktuurseid aminohappejärjestusi. Mutatsioon on nukleotiidide järjestuse muutus, kuna kodeeritakse erineva struktuuriga valgu molekule.

RNA - ribonukleiinhape. DNA erinevusest tulenevad struktuurilised tunnused on järgmised:

tümiini nukleotiidi - uratsiili asemel;

riboosi deoksüriboosi asemel.

Transport RNA on polümeeri ahel, mis on tasandatud ristiku lehel kujul, mille peamine funktsioon on aminohappe viimine ribosoomidesse.

Maatriks (messenger) RNA moodustub tuumas pidevalt, mis on komplementaarne mis tahes DNA osaga. See on struktuurne maatriks, selle struktuuri alusel kogutakse ribosoomile valgu molekul. RNA molekulide kogusisaldusest on see tüüp 5%.

Ribosomaal - vastutab valgu molekuli valmistamise protsessi eest. See sünteesitakse nukleoolil. Selle puuris on 85%.

ATP - adenosiini trifosfaathape. See on nukleotiid, mis sisaldab:

Mikroelementide hulka kuuluvad

Säästke aega ja ärge näe reklaame teadmisega Plus

Säästke aega ja ärge näe reklaame teadmisega Plus

Vastus

Vastus on antud

nikitasapper

Kõigi vastuste juurde pääsemiseks ühendage teadmiste pluss. Kiiresti, ilma reklaami ja vaheajadeta!

Ära jäta olulist - ühendage Knowledge Plus, et näha vastust kohe.

Vaadake videot, et vastata vastusele

Oh ei!
Vastuse vaated on möödas

Kõigi vastuste juurde pääsemiseks ühendage teadmiste pluss. Kiiresti, ilma reklaami ja vaheajadeta!

Ära jäta olulist - ühendage Knowledge Plus, et näha vastust kohe.

Raku keemiline koostis

Raku keemilise koostise elementide rühmad

Teadust, mis uurib elusrakkude koostisosi ja struktuuri, nimetatakse tsütoloogiaks.

Kõiki keha keemilise struktuuri elemente võib jagada kolme rühma:

  • makro-toitained;
  • mikroelemendid;
  • ultramicro elemendid.

Makroelementide hulka kuuluvad vesinik, süsinik, hapnik ja lämmastik. Peaaegu 98% kõigist koostisosadest langeb nende osakaalule.

Mikroelementide arv on kümnendik ja sajandik protsenti. Ja väga väike ultramikroelementide sisaldus - sajandik ja tuhandik protsenti.

Kreeka keelest tõlgitud on makro suur ja „mikro” on väike.

Joonis fig. 1 Keemiliste elementide sisu rakus

Teadlased on leidnud, et elusorganismidele ei ole erilisi elemente. Seepärast koosneb elav, elutu olemus samadest elementidest. See tõestab nende suhet.

Hoolimata keemilise elemendi kvantitatiivsest sisaldusest viib vähemalt ühe neist puudumine või vähenemine kogu organismi surma. Lõppude lõpuks on igal neist oma tähendus.

Raku keemilise koostise roll

Makroelementide aluseks on biopolümeerid, nimelt valgud, süsivesikud, nukleiinhapped ja lipiidid.

Mikroelemendid on osa olulistest orgaanilistest ainetest, mis on seotud ainevahetusprotsessidega. Need on mineraalsoolade koostisosad, mis on katioonide ja anioonide kujul, nende suhe määrab leeliselise keskkonna. Enamasti on see veidi leeliseline, sest mineraalsoolade suhe ei muutu.

Hemoglobiin sisaldab rauda, ​​klorofülli - magneesiumi, valke - väävlit, nukleiinhappeid - fosforit, metabolismi tekib piisava koguse kaltsiumiga.

Joonis fig. 2. Rakkude koostis

Mõned keemilised elemendid on anorgaaniliste ainete komponendid, näiteks vesi. See mängib olulist rolli nii taime- kui loomarakkude elulises tegevuses. Vesi on hea lahusti, seetõttu jagunevad kõik kehas olevad ained järgmiselt:

  • Hüdrofiilne - vees lahustuv;
  • Hüdrofoobne - ei lahustu vees.

Vee olemasolu tõttu muutub rakk elastseks, soodustab orgaaniliste ainete liikumist tsütoplasmas.

Joonis fig. 3. Rakkude ained.

Tabel "Raku keemilise koostise omadused"

Selleks, et selgelt mõista, millised keemilised elemendid on raku osad, oleme need loetletud järgmises tabelis:

Millised keemilised elemendid on seotud raku makro- ja mikroelementidega?

Millised keemilised elemendid on seotud raku makro- ja mikroelementidega?

Makroelemendid (suur osa kehast vastavalt selle sisule) sisaldavad järgmisi keemilisi elemente:

  • hapnik (70%), süsinik (15%), vesinik (10%), lämmastik (2%), kaalium (0,3%), väävel (0, 2%), fosfor (1%), kloor (0, 0). 1%), ülejäänud - magneesium, kaltsium, naatrium.

Mikroelementide (väike osa keha sisaldusest) hulka kuuluvad sellised keemilised elemendid:

  • koobalt, tsink, vanadiin, fluor, seleen, vask, kroom, nikkel, germanium, jood, ruteenium.

Raku keemiline koostis

Rakk on Maa elusühik. Sellel on kõik elusorganismi omadused: see kasvab, paljuneb, vahetab aineid ja energiat keskkonnaga, reageerib välistele stiimulitele. Bioloogilise evolutsiooni algus on seotud rakulise elu vormide ilmumisega Maa peal. Ühikulised organismid on rakud, mis eksisteerivad üksteisest eraldi. Kõigi paljurakuliste - loomade ja taimede - keha on üles ehitatud suurema või väiksema arvu rakkude hulgast, mis on mingi plokk, mis moodustab kompleksse organismi. Sõltumata sellest, kas rakk on täielik elusüsteem - eraldi organism või on ainult osa sellest, on sellel kõikidele rakkudele ühised tunnused ja omadused.

Raku keemiline koostis

Umbes 60 elementi Mendeleevi perioodilisest tabelist leiti rakkudes, mis leiduvad ka elusas looduses. See on üks tõendeid elusate ja elutute olemuste ühilduvuse kohta. Elusorganismides on kõige levinumad vesinik, hapnik, süsinik ja lämmastik, mis moodustavad umbes 98% rakkude massist. Selle põhjuseks on vesiniku, hapniku, süsiniku ja lämmastiku keemiliste omaduste iseärasused, mille tulemusena osutusid nad bioloogilisi funktsioone täitvate molekulide moodustamiseks kõige sobivamaks. Need neli elementi on võimelised moodustama väga tugevaid kovalentseid sidemeid kahe aatomiga seotud elektronide sidumise kaudu. Kovalentselt seotud süsinikuaatomid võivad moodustada lugematuid erinevaid orgaanilisi molekule. Kuna süsinikuaatomid moodustavad hapniku, vesiniku, lämmastiku ja ka väävli abil kergesti kovalentseid sidemeid, saavutavad orgaanilised molekulid erakordse keerukuse ja struktuuri mitmekesisuse.

Lisaks neljale põhielemendile rakus sisaldavad märgatavad kogused (protsent kümnendat ja 100. osa) raua, kaaliumi, naatriumi, kaltsiumi, magneesiumi, kloori, fosforit ja väävlit. Kõik muud elemendid (tsink, vask, jood, fluor, koobalt, mangaan jne) on rakkudes väga väikestes kogustes ja seetõttu nimetatakse neid mikroelementideks.

Keemilised elemendid on osa anorgaanilistest ja orgaanilistest ühenditest. Anorgaaniliste ühendite hulka kuuluvad vesi, mineraalsoolad, süsinikdioksiid, happed ja alused. Orgaanilised ühendid on valgud, nukleiinhapped, süsivesikud, rasvad (lipiidid) ja lipiidid. Lisaks hapnikule, vesinikule, süsinikule ja lämmastikule võib lisada ka teisi elemente. Mõned valgud sisaldavad väävlit. Nukleiinhapete koostisosa on fosfor. Hemoglobiini molekul sisaldab rauda, ​​magneesium osaleb klorofülli molekuli konstrueerimisel. Mikroelemendid, hoolimata elusorganismide väga madalast sisaldusest, mängivad olulist rolli elutegevuse protsessides. Jood on osa kilpnäärmehormoonist - türoksiin, koobalt - B-vitamiini koostises12 Insuliin, pankrease saare hormoon, sisaldab tsinki. Mõnedes kalades on vask hapnikku kandvate pigmentide molekulides rauda.

Vesi

H2O - kõige tavalisem ühend elusorganismides. Selle sisaldus erinevates rakkudes varieerub üsna laia piirides: 10% hambakõvast kuni 98% -ni meduuside kehas, kuid keskmiselt on see umbes 80% kehakaalust. Vee äärmiselt oluline roll elutähtsate protsesside tagamisel on selle füüsikalis-keemiliste omaduste tõttu. Molekulide polaarsus ja võime moodustada vesiniksidemeid teevad veest hea lahusti paljude ainete jaoks. Enamik rakus toimuvatest keemilistest reaktsioonidest võivad esineda ainult vesilahuses. Vesi on seotud paljude keemiliste transformatsioonidega.

Vesimolekulide koguarv veemolekulide vahel varieerub t ° -ga. T ° juures hävitab jää sulamine umbes 15% vesiniksidemetest, t ° 40 ° С - pool. Gaasilisele olekule ülemineku ajal hävitatakse kõik vesiniksidemed. See selgitab vee suurt spetsiifilist soojust. Väliskeskkonna t ° muutumise tõttu neelab või vabastab vesi vesiniksidemete purunemise või ümberkujundamise tõttu soojust. Sel viisil on raku sees olevad võnkumised väiksemad kui keskkonnas. Kõrge aurustumistemperatuur on efektiivne soojusülekande mehhanism taimedes ja loomades.

Vesi lahustina osaleb osmoosi nähtustes, mis mängivad olulist rolli organismi raku elutegevuses. Osmoos viitab lahustimolekulide läbitungimisele pool-läbilaskva membraani kaudu aine lahusesse. Pool-läbilaskvaid membraane nimetatakse membraanideks, mis läbivad lahustimolekule, kuid ei liigu lahustunud molekulide (või ioonide) kaudu. Seetõttu on osmoos veemolekulide ühepoolne difusioon lahuse suunas.

Mineraalsoolad

Enamik anorgaanilisi rakke on soolade kujul dissotsieerunud või tahkes olekus. Katioonide ja anioonide kontsentratsioon rakus ja selle keskkonnas on erinev. Rakk sisaldab üsna palju K ja palju Na. Rakuvälises keskkonnas, näiteks vereplasmas, merevees, vastupidi, on palju naatriumi ja mitte piisavalt kaaliumi. Raku ärrituvus sõltub Na +, K +, Ca2 +, Mg2 + ioonide kontsentratsioonide suhtest. Mitmikelleliste loomade kudedes sisaldub K mitmekihilise aine koostises, mis tagab rakkude sidususe ja nende korrektse paigutuse. Osmootne rõhk rakus ja selle puhveromadused sõltuvad suures osas soola kontsentratsioonist. Puhverdamine on raku võime säilitada selle sisu nõrgalt leeliseline reaktsioon konstantsel tasemel. Puhverdamine raku sees toimub peamiselt H-ioonide poolt2Ro4 ja riikide reguleerivad asutused4 2-. Ekstratsellulaarsetes vedelikes ja veres mängib H puhvri rolli.2KÕIKI3 ja NSO3 -. Anioonid seovad H-ioonid ja hüdroksiidioonid (OH-), tänu millele jääb rakuväliste vedelike raku reaktsioon peaaegu muutumatuks. Mittelahustuvad mineraalsoolad (näiteks kaltsiumfosfaat) tagavad selgroogsete ja molluskide kestade luukoe tugevuse.

Rakkude orgaaniline aine

Oravad

Orgaaniliste ainete hulgas on rakud kõigepealt valgud nii koguses (10–12% kogu rakumassist) kui ka väärtusest. Valgud on suure molekulmassiga polümeerid (molekulmassiga 6000 kuni 1 miljon ja rohkem), mille monomeerid on aminohapped. Elusorganismid kasutavad 20 aminohapet, kuigi neid on palju rohkem. Mis tahes aminohappe koostis sisaldab aminorühma (-NH2), millel on aluselised omadused ja karboksüülrühm (-COOH), millel on happelised omadused. Kaks aminohapet kombineeritakse ühte molekuli, luues HN-CO sideme veemolekuli vabanemisega. Ühe aminohappe aminorühma ja teise karboksüüli vahelist sidet nimetatakse peptiidiks. Valgud on polüpeptiidid, mis sisaldavad kümneid ja sadu aminohappeid. Erinevate valkude molekulid erinevad üksteisest molekulmassi, arvu, aminohapete koostise ja nende järjestuse järjestuse poolest polüpeptiidahelas. Seega on selge, et valgud erinevad tohutu mitmekesisuse poolest, nende arv kõigis elusorganismide liikides on hinnanguliselt 10 10 - 10 12.

Aminohappeühikute ahelat, mis on seotud kovalentsete peptiidsidemetega konkreetses järjestuses, nimetatakse valgu primaarseks struktuuriks. Rakkudes on valkudel spiraalselt keerutatud kiud või pallid (globulid). See on seletatav asjaoluga, et looduslikus valgus asetatakse polüpeptiidahel rangelt määratletud viisil, sõltuvalt selle koostisosade aminohapete keemilisest struktuurist.

Esialgu rullitakse polüpeptiidahel. Külgnevate spiraalide aatomite ja vesiniksidemete vahel tekib ligitõmbumine, eriti naaberrullidel paiknevate NH ja CO rühmade vahel. Spiraaliks keerutatud aminohapete ahel moodustab valgu sekundaarse struktuuri. Heliiksi edasise voltimise tulemusena tekib iga valgu konfiguratsiooni jaoks spetsiifiline nimetus tertsiaarne struktuur. Tertsiaarne struktuur on tingitud teatud aminohapete hüdrofoobsete radikaalide vaheliste adhesiooni jõudude ja aminohappe tsüsteiini SH-rühmade (S-S-sidemete) vahelistest kovalentsetest sidemetest. Aminohapete kogus hüdrofoobsete radikaalide ja tsüsteiiniga, samuti nende järjestuse järjestus polüpeptiidahelas on iga valgu suhtes spetsiifilised. Seetõttu määravad valgu tertsiaarse struktuuri omadused selle esmase struktuuri järgi. Valgul on bioloogiline aktiivsus ainult tertsiaarse struktuuri kujul. Seega võib isegi ühe aminohappe asendamine polüpeptiidahelas viia valgu konfiguratsiooni muutumiseni ja selle bioloogilise aktiivsuse vähenemiseni või kadumiseni.

Mõnel juhul kombineeruvad valgumolekulid üksteisega ja suudavad täita oma funktsioone ainult komplekside kujul. Niisiis on hemoglobiin nelja molekuli kompleks ja ainult selles vormis on see võimeline kinnitama ja transportima O. sellised agregaadid esindavad valgu kvaternaarset struktuuri. Koostises jagunevad valgud kahte põhiklassi - lihtsad ja keerulised. Antud valgud koosnevad ainult aminohapetest, nukleiinhapetest (nukleotiididest), lipiididest (lipoproteiinid), Me-st (metalloproteidid), P-fosfoproteiinidest.

Valkude funktsioonid rakus on väga erinevad. Üks tähtsamaid on ehitusfunktsioon: valgud osalevad kõigi rakumembraanide ja rakkude organoidide, samuti rakusiseste struktuuride moodustamises. Valkude ensümaatiline (katalüütiline) roll on äärmiselt oluline. Ensüümid kiirendavad rakus esinevaid keemilisi reaktsioone, 10 ja 100 miljonit korda. Mootori funktsiooni tagavad spetsiaalsed kontraktiilsed valgud. Need valgud on seotud igasuguste liigutustega, mida rakud ja organismid on võimelised: pirukad pimendavad ja peksmaid algloomades, lihaste kontraktsioon loomadel, lehtede liikumine taimedes jne. või bioloogiliselt aktiivsed ained (hormoonid) ja viiakse need keha kudedesse ja organitesse. Kaitsefunktsioon on väljendatud spetsiifiliste valkude, mida nimetatakse antikehadeks, valmistamise teel vastusena võõrvalkude või -rakkude tungimisele kehasse. Antikehad seovad ja neutraliseerivad võõrkehasid. Valkudel on oluline energiaallikas. Täieliku lõhestamisega 1g. valgule eraldatakse 17,6 kJ (

Süsivesikud

Süsivesikud või sahhariidid - orgaanilised ained üldvalemiga (СН2O)n. Enamiku süsivesikute puhul on H-aatomite arv kaks korda suurem kui O-aatomite arv, nagu veemolekulides. Seetõttu nimetati neid aineid süsivesikuteks. Elusrakus on süsivesikuid kogustes, mis ei ületa 1-2, mõnikord 5% (maksades, lihastes). Taimrakud on rikkamates süsivesikutes, kus nende sisaldus on mõnel juhul 90% kuivaine massist (seemned, kartulimugulad jne).

Süsivesikud on lihtsad ja keerulised. Lihtsaid süsivesikuid nimetatakse monosahhariidideks. Sõltuvalt süsivesikute aatomite arvust molekulis nimetatakse monosahhariide triosideks, tetrosideks, pentoosideks või heksoosideks. Kuusest süsinikmonosahhariididest - heksoosidest - on kõige olulisemad glükoos, fruktoos ja galaktoos. Glükoos sisaldub veres (0,1-0,12%). Riboosi ja deoksüriboosi pentoosid on osa nukleiinhapetest ja ATP-st. Kui ühes molekulis on ühendatud kaks monosahhariidi, nimetatakse seda ühendit disahhariidiks. Toidu suhkur, mis on saadud suhkrupeedist või suhkrupeedist, koosneb ühest glükoosimolekulist ja ühest fruktoosimolekulist, piimasuhkrust - glükoosist ja galaktoosist.

Mitmete monosahhariidide moodustatud kompleksseid süsivesikuid nimetatakse polüsahhariidideks. Selliste polüsahhariidide kui tärklise, glükogeeni, tselluloosi monomeer on glükoos. Süsivesikud täidavad kahte peamist ülesannet: ehitus ja energia. Tselluloos moodustab taimerakkude seinad. Kompleksne polüsahhariid-kitiin on lülijalgsete välise karkassi peamine struktuurne komponent. Chitiinil on ka hoones hoone funktsioon. Süsivesikud mängivad rakus peamist energiaallikat. 1 g süsivesikute oksüdeerimise protsessis vabaneb 17,6 kJ.

4,2 kcal). Tärklis taimedes ja glükogeen loomadel ladestatakse rakkudesse ja toimib energiavaruna.

Nukleiinhapped

Nukleiinhapete väärtus rakus on väga suur. Nende keemilise struktuuri iseärasused võimaldavad talletada, üle kanda ja pärandina üle anda tütarrakkudele teavet iga koe teatud individuaalse arengu etapis sünteesitud valgu molekulide struktuuri kohta. Kuna enamik rakkude omadustest ja märkidest on tingitud valkudest, on selge, et nukleiinhapete stabiilsus on rakkude ja tervete organismide normaalse toimimise kõige olulisem tingimus. Kõik muutused rakkude struktuuris või nende füsioloogiliste protsesside aktiivsuses, mõjutades seega elutegevust. Nukleiinhapete struktuuri uurimine on äärmiselt oluline, et mõista organismide tegelaste pärandit ja seadusi, mis reguleerivad nii üksikute rakkude kui ka rakusüsteemide toimimist - kudesid ja elundeid.

Nukleiinhappeid on kahte tüüpi - DNA ja RNA. DNA on polümeer, mis koosneb kahest nukleotiidheliksist, mis on suletud selliselt, et moodustub topeltheliks. DNA molekulide monomeerid on nukleotiidid, mis koosnevad lämmastiku alusest (adeniin, tümiin, guaniin või tsütosiin), süsivesikust (deoksüriboos) ja fosforhappe jäägist. Lämmastiku alused DNA molekulis on omavahel seotud ebavõrdse arvu H-sidemetega ja on paigutatud paaridesse: adeniin (A) on alati tümiini (T), guaniini (G) vastu tsütosiini (C) vastu.

Nukleotiidid ei ole omavahel juhuslikult, vaid selektiivselt ühendatud. Võimet selektiivselt interakteeruda adeniini tümiini ja guaniiniga tsütosiiniga nimetatakse komplementaarsuseks. Teatud nukleotiidide komplementaarne interaktsioon on seletatav aatomite ruumilise paigutuse iseärasustega nende molekulides, mis võimaldavad neil konverteeruda ja moodustada H-sidemeid. Polünukleotiidahelas on külgnevad nukleotiidid seotud suhkru (deoksüriboosi) ja fosforhappe jäägi kaudu. Nii RNA kui ka DNA on polümeer, mille monomeerid on nukleotiidid. Kolme nukleotiidi lämmastiku alused on samad, mis on DNA osa (A, G, C); neljas, uratsiil (V) esineb RNA molekulis tümiini asemel. RNA nukleotiidid erinevad DNA nukleotiididest ja nende süsivesikute struktuurist (riboosi deoksüriboosi asemel).

RNA ahelas seonduvad nukleotiidid, moodustades kovalentse sideme ühe nukleotiidi riboosi ja teise fosforhappe jäägi vahel. Struktuuris eristatakse kaheahelalisi RNA-sid. Kaheahelalised RNA-d on paljude viiruste geneetilise informatsiooni hoidjad, s.t. nad täidavad kromosoomide funktsioone. Üheahelalised RNA-d edastavad informatsiooni valkude struktuuri kohta kromosoomist nende sünteesi kohale ja osalevad valkude sünteesil.

Üheahelalise RNA tüüpe on mitu. Nende nimed tulenevad funktsioonist või asukohast rakus. Enamik tsütoplasmaatilisest RNA-st (kuni 80-90%) on ribosoomides sisalduv ribosomaalne RNA (rRNA). RRNA molekulid on suhteliselt väikesed ja moodustavad keskmiselt 10 nukleotiidi. Teine RNA tüüp (mRNA), mis kannab informatsiooni aminohapete järjestuse kohta valkudes, mis tuleb sünteesida ribosoomidega. Nende RNA-de suurus sõltub DNA piirkonna pikkusest, millel nad sünteesiti. Transpordi RNA täidab mitmeid funktsioone. Nad annavad aminohappeid valgusünteesi kohale, nad tunnevad ära (vastavalt komplementaarsuse põhimõttele) üleantud aminohappele vastavat tripletti ja RNA-d, viivad aminohappe täpse orientatsiooni ribosoomi.

Rasvad ja lipiidid

Rasvad on suure molekulmassiga rasvhapete ja glütseriin-triatomeeritud alkoholi ühendid. Rasvad ei lahustu vees - nad on hüdrofoobsed. Rakus on alati ka teisi kompleksseid hüdrofoobseid rasvataolisi aineid, mida nimetatakse lipoidideks. Rasva üks peamisi funktsioone on energia. 1 g rasvade jagamisel IN-ga2 ja H2Ligikaudu suur kogus energiat vabaneb - 38,9 kJ (

9,3 kcal). Rasvasisaldus rakus on vahemikus 5-15% kuivaine massist. Elusate kudede rakkudes suureneb rasva kogus 90% -ni. Rasvade peamine funktsioon loomade (ja osaliselt taime) maailma ladustamisel.

1 g rasva (süsinikdioksiidi ja vee) täieliku oksüdeerimisega vabaneb umbes 9 kcal energiat. (1 kcal = 1000 kalorit; kalorite (cal, cal) on töö- ja energiasüsteem, mis on süsteemiväline), mis on võrdne 1 ml veega 1 ° C juures kuumutamiseks vajaliku soojuse kogusega standardse atmosfäärirõhuga 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ). Oksüdeerimisel (kehas) vabaneb 1 g valke või süsivesikuid, vaid umbes 4 kcal / g. Erinevatel veeorganismidel - alates ühe rakuga diatoomidest kuni hiiglaste haideni - hakkab rasv ujuma, vähendades keha keskmist tihedust. Loomsete rasvade tihedus on umbes 0,91-0,95 g / cm3. Selgroogsete luukoe tihedus on lähedal 1,7-1,8 g / cm3 ja enamiku teiste kudede keskmine tihedus on ligi 1 g / cm3. On selge, et rasva luustiku tasakaalustamiseks on vaja palju rasva.

Rasvad ja lipiidid täidavad hoone funktsiooni: nad on osa rakumembraanist. Halva soojusjuhtivuse tõttu on rasv võimeline kaitsma. Mõnedel loomadel (hülged, vaalad) ladestatakse see subkutaanses rasvkoes, moodustades kuni 1 m paksuse kihi, mõnede lipoidide moodustumine eelneb mitmete hormoonide sünteesile. Järelikult on need ained ainevahetusprotsesside reguleerimise funktsioonile omane.

Makro- ja mikroelemendid

Elusorganismides leidub umbes 80 keemilist elementi, kuid ainult 27 neist elementidest on loodud nende funktsioonid rakus ja organismis. Ülejäänud elemendid on väikeses koguses ja ilmselt sisenevad kehasse toidu, vee ja õhuga.

Sõltuvalt nende kontsentratsioonist jagunevad nad makroelementidesse ja mikroelementidesse.

Iga makroelementi kontsentratsioon kehas ületab 0,01% ja nende kogusisaldus on 99%. Makroelementide hulka kuuluvad hapnik, süsinik, vesinik, lämmastik, fosfor, väävel, kaalium, kaltsium, naatrium, kloor, magneesium ja raud. Neli esimest loetletud elementidest (hapnik, süsinik, vesinik ja lämmastik) nimetatakse ka organogeenseks, kuna need on osa peamistest orgaanilistest ühenditest. Fosfor ja väävel on samuti mitme orgaanilise aine, näiteks valkude ja nukleiinhapete komponendid. Fosfor on vajalik luude ja hammaste moodustumiseks.

Ilma järelejäänud makroelementidena on keha normaalne toimimine võimatu.

Niisiis osalevad raku ergutamisprotsessides kaalium, naatrium ja kloor. Kaltsium on osa taimede, luude, hammaste ja molluskite kestade raku seintest, see on vajalik lihasrakkude kokkutõmbumiseks ja vere hüübimiseks. Magneesium on klorofülli komponent - pigment, mis tagab fotosünteesi voolu. Ta osaleb ka valkude ja nukleiinhapete biosünteesil. Raud on osa hemoglobiinist ja on vajalik paljude ensüümide toimimiseks.

Mikroelemendid sisalduvad kehas kontsentratsioonis alla 0,01% ja nende üldkontsentratsioon rakus ei ületa 0,1%. Mikroelemendid hõlmavad tsinki, vaske, mangaani, koobaltit, joodi, fluori jne.

Tsink on pankrease hormooni molekuli osa, insuliin, fotosünteesiks ja hingamiseks on vajalik vask. Kobalt on B12-vitamiini komponent, mille puudumine põhjustab aneemia. Jood on vajalik kilpnäärme hormoonide sünteesiks, tagades normaalse ainevahetuse voolu ja fluori seostatakse hambaemaili moodustumisega.

Makro- ja mikroelementide nii puudulikkus kui ka liigne või halvenenud ainevahetus viivad erinevate haiguste tekkeni.

Eelkõige põhjustavad kaltsiumi ja fosfori puudulikkus ritsete, lämmastiku puudulikkuse - raske valgu puudulikkuse, rauapuuduse - aneemia, joodi puudumise - kilpnäärmehormooni moodustumise vähenemise ja metabolismi vähenemise, vähenenud fluoriidi tarbimine. Plii on mürgine peaaegu kõigile organismidele.

Makro- ja mikroelementide puudumist saab kompenseerida nende sisalduse suurendamisega toidu- ja joogivees ning ravimite võtmisega.

Raku keemilised elemendid moodustavad erinevaid ühendeid - anorgaanilisi ja orgaanilisi.

Raku keemiline koostis. Mikro- ja makroelemendid

Raku keemiline koostis. Mikro- ja makroelemendid.

Iga rakk sisaldab mitmeid keemilisi elemente, mis on seotud erinevate keemiliste reaktsioonidega. Keemilised protsessid, puuris voolav - üks tema elu põhitingimusi, arendamine ja toimimine. Mõned keemilised elemendid rakus rohkem, teised - vähem.

Tavaliselt võib kõik raku elemendid jagada kolme rühma:


  • Makrotoitained (> 0,01%)

  • Mikroelemendid (alates 0,001% kuni 0,000001%)

  • Ultramicro elemendid (vähem kui 0,0000001%)

Makrotoitained

Makroelementid - elusorganismide lihast moodustavad keemilised elemendid.

Nende hulka kuuluvad: (biogeenne): süsinik, hapnik, vesinik, lämmastik, väävel, fosfor, magneesium, kaltsium, naatrium, kaalium.

Omadused:


  • Elusorganismide sisaldus üle 0,01%

  • Enamik makroelemente sisenevad inimese kehasse toiduga

  • Nõutav päevamäär -> 200 mg. (Kaalium, kaltsium, magneesium, naatrium, väävel, kloor)

  • Asub lihases, luus, sidekudes ja veres.

  • Vastutab tavapärase happe-aluse arengu eest.

  • Säilitage osmootne rõhk.

Makroelementide puudumine võib põhjustada inimeste tervise halvenemist.

Põhjuseks võib olla: alatoitlus, halb ökoloogia, mineraalide massiline kadu haiguse või ravimi tõttu.

Mikroelemendid - biokeemilistes protsessides osalevad keemilised elemendid.

Nende hulka kuuluvad vanadiin, jood, koobalt, mangaan, nikkel, seleen, fluor, vask, kroom, tsink.

^ Peamised mikroelemendid - hapnik, lämmastik, süsinik, vesinik - on ehitusmaterjal ja neil on suurim osa. Ülejäänud mikroelemendid on väikeses koguses, kuid nende mõju inimeste tervisele ei ole väiksem.

Omadused:


  • Osaleda luu moodustumise, vere moodustumise, lihaste kokkutõmbumise protsessides.

  • Nõutav päevamäär -

Teema 2.2. Keemiarakkude koostis. - 10-11 klass, Syvozlazov (töövihiku 1. osa)

1. Esitage mõistete määratlused.
Elemendiks on sama tuumaenergiaga aatomite komplekt ja perioodiliste tabelite järjestikuse (aatomi) numbriga kokku langevate prootonite arv.
Mikroelement - element, mis on kehas väga madalates kontsentratsioonides.
Makroelement - element, mis on kehas kõrge kontsentratsiooniga.
Bioelement - keemiline element, mis on seotud raku aktiivsusega, moodustab biomolekulide aluse.
Raku elementide koostis on keemiliste elementide protsent rakus.

2. Mis on üks tõendeid elusliku ja elutu looduse kogukonnast?
Keemilise koostise ühtsus. Puuduvad ainult eluks olemata elemendid.

3. Täitke tabel.

ELEKTROONILINE KOOSTIS

4. Andke näiteid orgaanilistest ainetest, mille molekulid koosnevad kolmest, neljast ja viiest makroainest.
3 elementi: süsivesikud ja lipiidid.
4 elementi: oravad.
5 elementi: nukleiinhapped, valgud.

5. Täitke tabel.

ELEMENTIDE BIOLOOGILINE ROLL

6. Uurige paragrahvis 2.2 jagu „Väliste tegurite roll eluslooduse keemilise koostise moodustamisel” ja vastake küsimusele: „Mis on biokeemilised endeemiad ja millised on nende päritolu põhjused?”
Biokeemilised endeemiad on taimede, loomade ja inimeste haigused, mis on tingitud teatud ala akuutsest puudusest või elemendi liigsest ületamisest.

7. Millised on teadaolevad haigused, mis on seotud mikroelementide puudumisega?
Joodi puudulikkus - endeemiline struuma. Toksoksiini sünteesi vähenemine ja sellest tulenev kilpnäärme koe proliferatsioon.
Rauapuudus - rauapuuduse aneemia.

8. Pidage meeles, millisel alusel jaotatakse keemilised elemendid makro-, mikro- ja ultramikroelementidel. Paku oma keemiliste elementide alternatiivset klassifikatsiooni (näiteks elusrakus olevate funktsioonide järgi).
Mikro-, makro- ja ultraheli-toitained jagatakse vastavalt märgile, mis põhineb nende protsendil rakus. Lisaks on võimalik klassifitseerida elemendid vastavalt funktsioonidele, mis reguleerivad teatud elundisüsteemide aktiivsust: närviline, lihaseline, vereringe ja südame-veresoonkond, seedimine jne.

9. Valige õige vastus.
Katse 1.
Millised keemilised elemendid moodustavad enamiku orgaanilistest ainetest?
2) C, O, H, N;

Katse 2.
Makroelemente ei kohaldata:
4) mangaan.

Katse 3.
Elusorganismid vajavad lämmastikku, kuna see teenib:
1) valkude ja nukleiinhapete komponent; 10. Määrake sümptom, mille järgi kõik allpool loetletud elemendid, välja arvatud üks, ühendatakse ühte rühma. Allkirjastage see “ekstra” element.
Hapnik, vesinik, väävel, raud, süsinik, fosfor, lämmastik. Kaasatud ainult DNA-s. Ja ülejäänud on kõik valkudes.

11. Selgitage sõna (termin) päritolu ja üldist tähendust, lähtudes selle aluseks olevate juurte tähendusest.

12. Valige mõiste ja selgitage, kuidas selle praegune väärtus vastab selle algväärtusele.
Valitud termin on orgaaniline.
Vastavus: mõiste vastab põhimõtteliselt selle algsele tähendusele, kuid täna on täpsem määratlus. Varem oli väärtus selline, et elemendid on seotud ainult elundite kudede ja rakkude ehitamisega. Nüüd on leitud, et bioloogiliselt olulised elemendid mitte ainult ei moodusta rakkudes keemilisi molekule, vaid ka reguleerivad kõiki protsesse rakkudes, kudedes ja organites. Need on osa hormoonidest, vitamiinidest, ensüümidest ja teistest biomolekulidest.

13. Kujundada ja kirjutada § 2.2 põhiideed.
Raku elementide koostis on keemiliste elementide protsent rakus. Rakkude elemendid klassifitseeritakse tavaliselt sõltuvalt nende protsendist mikro-, makro- ja ultramikroelementidest. Need elemendid, mis on seotud raku elutegevusega, moodustavad biomolekulide aluse, mida nimetatakse bioelemenditeks.
Makroelementide hulka kuuluvad: C N H O. Need on rakus kõikide orgaaniliste ühendite peamised komponendid. Lisaks on kõikides peamistes biomolekulides kaasatud PSK Ca Na FeCl Mg. Ilma nendeta on keha toimimine võimatu. Nende puudumine viib surmani.
Mikroelemendid: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B jne. Need on vajalikud ka keha normaalseks toimimiseks, kuid mitte nii kriitilised. Nende puudumine põhjustab haigust. Nad on osa bioloogiliselt aktiivsetest ühenditest, mõjutavad ainevahetust.
On ultramikroelseid elemente: Au Ag Be ja teised Füsioloogiline roll ei ole täielikult kindlaks tehtud. Kuid nad on rakule olulised.
On olemas mõiste "biokeemiline endeemia" - taimede, loomade ja inimeste haigused, mis on põhjustatud akuutsest puudusest või mistahes elemendi ülemäärasest ületamisest konkreetses piirkonnas. Näiteks endeemiline struuma (joodipuudus).
Mis puudutab toitumisviisi tõttu elementi, võivad esineda ka haigused või tervisehäired. Näiteks raua-aneemia puudumisel. Kaltsiumi - sagedaste murdude, juuste, hammaste, lihasvalu vähenemise tõttu.

I.2. Raku keemiline koostis. Mikro- ja makroelemendid

Tavaliselt on 70–80% rakumassist vesi, milles lahustuvad erinevad soolad ja madala molekulmassiga orgaanilised ühendid. Raku kõige iseloomulikumad komponendid on valgud ja nukleiinhapped. Mõned valgud on raku struktuursed komponendid, teised on ensüümid, s.o. katalüsaatorid, mis määravad rakkudes esinevate keemiliste reaktsioonide kiiruse ja suuna. Nukleiinhapped toimivad päriliku informatsiooni kandjatena, mida rakendatakse rakusisese valgu sünteesi protsessis. Sageli sisaldavad rakud teatud kogust reservainet, mis toimivad toidu reservina. Taimrakud säilitavad peamiselt tärklist, süsivesikute polümeerset vormi. Maksa ja lihaste rakkudes säilitatakse teine ​​süsivesikute polümeer - glükogeen. Sageli säilitatakse ka rasvatooteid, kuigi mõned rasvad täidavad teistsugust funktsiooni, nimelt need on kõige olulisemad struktuuri komponendid. Tavaliselt ei säilitata rakkudes olevaid valke (välja arvatud seemnekotid). Raku tüüpilist koostist ei ole võimalik kirjeldada, peamiselt seetõttu, et ladustatud toidu ja vee koguses on suured erinevused. Maksarakud sisaldavad näiteks 70% vett, 17% valku, 5% rasva, 2% süsivesikuid ja 0,1% nukleiinhappeid; ülejäänud 6% on soolad ja madala molekulmassiga orgaanilised ühendid, eriti aminohapped. Taimrakud sisaldavad tavaliselt vähem valku, oluliselt rohkem süsivesikuid ja veel rohkem vett; erandid on rahulolevad rakud. Nisu terade puhkeelement, mis on embrüo toitainete allikas, sisaldab umbes 12% valke (peamiselt ladustatud valku), 2% rasvu ja 72% süsivesikuid. Vee kogus jõuab normaalsele tasemele (70–80%) ainult teravilja idanemise alguses. Iga rakk sisaldab mitmeid keemilisi elemente, mis on seotud erinevate keemiliste reaktsioonidega. Rakus esinevad keemilised protsessid on üks selle elu, arengu ja toimimise põhitingimusi. Mõned keemilised elemendid rakus rohkem, teised - vähem. Aatomi tasandil ei ole elusloomade orgaaniliste ja anorgaaniliste maailmade vahel erinevusi: elusorganismid koosnevad samadest aatomitest kui elumata loodusega kehad. Erinevate keemiliste elementide suhe elusorganismides ja maakoores varieerub siiski suuresti. Lisaks võivad elusorganismid keemiliste elementide isotoopkoostises oma keskkonnast erineda. Tavaliselt võib kõik raku elemendid jagada kolme rühma:

Makroelemendid. Makroelemendid hõlmavad hapnikku (65–75%), süsinikku (15–18%), vesinikku (8–10%), lämmastikku (2,0–3,0%), kaaliumi (0,15–0,4%). väävel (0,15–0,2%), fosfor (0,2–1,0%), kloor (0,05–0,1%), magneesium (0,02–0,03%), naatrium (0,02–0,03%), kaltsium (0,04–2,00%), raud (0,01–0,0155%). Elemendid nagu C, O, H, N, S, P on osa orgaanilistest ühenditest. Süsinik - on osa kõikidest orgaanilistest ainetest; süsinikuaatomite karkass on nende aluseks. Lisaks on CO 2 kujul fikseeritud fotosünteesi protsessis ja vabaneb hingamise ajal, CO (väikestes kontsentratsioonides) vormis osaleb rakuliste funktsioonide reguleerimises, CaCO3 kujul on osa mineraalsetest luustikest. Hapnik - on osa peaaegu kõigist rakus olevatest orgaanilistest ainetest. See moodustub fotosünteesi käigus vee fotolüüsi käigus. Aeroobsete organismide puhul toimib see oksüdeeriva ainena raku hingamise ajal, andes rakkudele energiat. Suuremates kogustes elusrakkudes sisaldub vee koostis. Vesinik - on osa rakus sisalduvatest orgaanilistest ainetest. Suurimates kogustes, mis sisalduvad vee koostises. Mõned bakterid oksüdeerivad molekulaarse vesiniku energiaks. Lämmastik - on valkude, nukleiinhapete ja nende monomeeride - aminohapete ja nukleotiidide osa. Loomade kehast saadakse ammoniaagi, uurea, guaniini või kusihappe koostis lämmastiku ainevahetuse lõppsaadusena. Lämmastikoksiidi kujul on NO (madalates kontsentratsioonides) seotud vererõhu reguleerimisega. Väävel - osa väävlit sisaldavatest aminohapetest on seetõttu leitud enamikus valkudes. Väikestes kogustes esineb rakkude ja ekstratsellulaarsete vedelike tsütoplasmas sulfaat-ioonina. Fosfor - on osa ATP-st, teistest nukleotiididest ja nukleiinhapetest (fosforhappejääkide kujul), luukoe ja hambaemaili koostises (mineraalsoolade vormis) ning samuti tsütoplasmas ja rakkudevahelistes vedelikes (fosfaatioonidena). Magneesium on paljude energia metabolismi ja DNA sünteesiga seotud ensüümide kofaktor; säilitab ribosoomide ja mitokondrite terviklikkuse, on osa klorofüllist. Loomarakkudes on see vajalik lihas- ja luusüsteemide toimimiseks. Kaltsium osaleb vere hüübimises ja toimib ka ühe universaalse sekundaarse vahendajana, mis reguleerib kõige olulisemaid rakusiseseid protsesse (sealhulgas osalemine membraani potentsiaali säilitamises, mis on vajalik lihaste kokkutõmbumiseks ja eksotsütoosiks). Selgrootute ja mineraalsete skelettide luude ja hammaste moodustumisel osalevad lahustumatud kaltsiumisoolad. Naatrium osaleb membraanipotentsiaali säilitamises, närviimpulsside tekitamises, osmoreguleerimise protsessides (sealhulgas inimeste neerude töös) ja puhververesüsteemi loomises. Kaalium osaleb membraanipotentsiaali säilitamises, närviimpulsside tekitamises, südame lihaste kokkutõmbumise reguleerimises. Sisaldab rakuväliseid aineid. Kloor - säilitab raku elektroneutraalsuse.

Mikroelemendid: mikroelemendid, mis moodustavad 0,001% kuni 0,000001% elusolendite kehakaalust, on vanadiin, germanium, jood (osa tiroksiinist, kilpnäärmehormoon), koobalt (vitamiin B12), mangaan, nikkel, ruteenium, seleen, fluor (hammaste email), vask, kroom, tsink, tsink - on osa alkoholi kääritamisel osalevatest ensüümidest, on insuliini osa. Vask - on osa tsütokroomide sünteesiga seotud oksüdatiivsetest ensüümidest. Seleen - osaleb organismi regulatiivsetes protsessides.

Ultra-mikroelemendid. Ultramicroelements moodustab elusolendite organismides vähem kui 0,0000001%, nende hulka kuuluvad kuld, hõbedal on bakteritsiidne toime, elavhõbe pärsib vee imendumist neerutorudes, mõjutades ensüüme. Plaatina ja tseesium kuuluvad ka ultramikroelementidesse. Osa sellest rühmast hõlmab ka seleeni, mille puudulikkus tekitab vähki. Ultramikroelementide funktsioonid on endiselt halvasti mõistetavad. Raku molekulaarne koostis (tab nr 1)