องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์สัตว์ โครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมีของเซลล์

Atlas: กายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยาของมนุษย์ คู่มือปฏิบัติฉบับสมบูรณ์ Elena Yurievna Zigalova

องค์ประกอบทางเคมีเซลล์

องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์

เซลล์ประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีมากกว่า 100 ชนิด ซึ่งสี่องค์ประกอบนี้มีสัดส่วนประมาณ 98% ของมวล ออร์กาโนเจน: ออกซิเจน (65–75%) คาร์บอน (15–18%) ไฮโดรเจน (8–10%) และไนโตรเจน (1.5–3.0%) องค์ประกอบที่เหลือแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม: ธาตุอาหารหลัก - เนื้อหาในร่างกายเกิน 0.01%); microelements (0.00001–0.01%) และ ultramicroelements (น้อยกว่า 0.00001) องค์ประกอบมาโคร ได้แก่ กำมะถัน ฟอสฟอรัส คลอรีน โพแทสเซียม โซเดียม แมกนีเซียม แคลเซียม ธาตุขนาดเล็ก - เหล็ก สังกะสี ทองแดง ไอโอดีน ฟลูออรีน อลูมิเนียม ทองแดง แมงกานีส โคบอลต์ ฯลฯ ธาตุขนาดเล็กพิเศษ - ซีลีเนียม วานาเดียม ซิลิคอน นิกเกิล ลิเธียม เงิน ฯลฯ แม้จะมีเนื้อหาที่ต่ำมาก แต่องค์ประกอบขนาดเล็กและองค์ประกอบพิเศษก็มีบทบาทสำคัญมาก ส่วนใหญ่มีผลต่อการเผาผลาญอาหาร หากไม่มีสิ่งเหล่านี้ การทำงานปกติของแต่ละเซลล์และสิ่งมีชีวิตโดยรวมก็เป็นไปไม่ได้

ข้าว. 1. โครงสร้างของเซลล์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ 1 - cytolemma (พลาสมาเมมเบรน); 2 - ถุงพิโนไซติก; 3 - ศูนย์เซลล์ centrosome (ศูนย์เซลล์); 4 - ไฮยาโลพลาสซึม; ห้า - เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม: a – เมมเบรนเครือข่ายแบบละเอียด; ข - ไรโบโซม; 6 - การเชื่อมต่อของพื้นที่ perinuclear กับโพรงของ endoplasmic reticulum; 7 - แกน; 8 - รูขุมขนนิวเคลียร์ 9 - reticulum เอนโดพลาสมิกที่ไม่ใช่เม็ด (เรียบ) 10 - นิวเคลียส; 11 - อุปกรณ์ตาข่ายภายใน (คอมเพล็กซ์ Golgi); 12 - แวคิวโอลหลั่ง; 13 - ไมโทคอนเดรีย; 14 - ไลโปโซม; 15 - สามขั้นตอนต่อเนื่องของ phagocytosis; 16 - การเชื่อมต่อของเยื่อหุ้มเซลล์ (cytolemma) กับเยื่อหุ้มของ endoplasmic reticulum

เซลล์ประกอบด้วยอนินทรีย์และ อินทรียฺวัตถุ. ในบรรดามนินทรีย์ จำนวนมากที่สุดน้ำ. ปริมาณน้ำสัมพัทธ์ในเซลล์อยู่ที่ 70 ถึง 80% น้ำเป็นตัวทำละลายสากลปฏิกิริยาทางชีวเคมีทั้งหมดในเซลล์เกิดขึ้นในนั้น ด้วยการมีส่วนร่วมของน้ำ การควบคุมความร้อนจะดำเนินการ สารที่ละลายในน้ำ (เกลือ เบส กรด โปรตีน คาร์โบไฮเดรต แอลกอฮอล์ ฯลฯ) เรียกว่าชอบน้ำ สารที่ไม่ชอบน้ำ (ไขมันและไขมัน) ไม่ละลายในน้ำ อื่น สารอนินทรีย์(เกลือ กรด เบส ไอออนบวกและลบ) อยู่ในช่วง 1.0 ถึง 1.5%

สารอินทรีย์ถูกครอบงำโดยโปรตีน (10–20%) ไขมันหรือไขมัน (1–5%) คาร์โบไฮเดรต (0.2–2.0%) และกรดนิวคลีอิก (1–2%) เนื้อหาของสารน้ำหนักโมเลกุลต่ำไม่เกิน 0.5%

โมเลกุล กระรอกเป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยหน่วยโมโนเมอร์ซ้ำกันจำนวนมาก โมโนเมอร์โปรตีนกรดอะมิโน (มี 20 ชนิด) เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเปปไทด์ ก่อตัวเป็นสายโพลีเปปไทด์ (โครงสร้างหลักของโปรตีน) มันบิดเป็นเกลียวกลายเป็นโครงสร้างรองของโปรตีน เนื่องจากการวางแนวเชิงพื้นที่ของห่วงโซ่โพลีเปปไทด์โครงสร้างโปรตีนระดับตติยภูมิจึงเกิดขึ้นซึ่งจะกำหนดความจำเพาะและกิจกรรมทางชีวภาพของโมเลกุลโปรตีน โครงสร้างตติยภูมิหลายแห่งรวมกันเป็นโครงสร้างควอเทอร์นารี

โปรตีนทำหน้าที่สำคัญ เอนไซม์– ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพที่เพิ่มความเร็ว ปฏิกริยาเคมีในเซลล์หลายแสนล้านครั้งเป็นโปรตีน โปรตีนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างเซลล์ทั้งหมดทำหน้าที่สร้างพลาสติก การเคลื่อนไหวของเซลล์ยังดำเนินการโดยโปรตีน ทำหน้าที่ลำเลียงสารเข้าสู่เซลล์ ออกจากเซลล์ และภายในเซลล์ ที่สำคัญก็คือ ฟังก์ชันป้องกันโปรตีน (แอนติบอดี) โปรตีนเป็นแหล่งพลังงานอย่างหนึ่ง

คาร์โบไฮเดรตแบ่งออกเป็นโมโนแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์ ส่วนหลังสร้างขึ้นจากโมโนแซ็กคาไรด์ซึ่งเป็นโมโนเมอร์เช่นเดียวกับกรดอะมิโน ในบรรดาโมโนแซ็กคาไรด์ในเซลล์ ที่สำคัญที่สุดได้แก่ กลูโคส ฟรุกโตส (ประกอบด้วยคาร์บอน 6 อะตอม) และเพนโทส (มีคาร์บอน 5 อะตอม) เพนโทสเป็นส่วนหนึ่งของกรดนิวคลีอิก โมโนแซ็กคาไรด์สามารถละลายน้ำได้สูง โพลีแซคคาไรด์ละลายในน้ำได้ไม่ดี (ไกลโคเจนในเซลล์สัตว์ แป้งและเซลลูโลสในเซลล์พืช คาร์โบไฮเดรตเป็นแหล่งพลังงาน คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนรวมกับโปรตีน (ไกลโคโปรตีน) ไขมัน (ไกลโคลิพิด) มีส่วนร่วมในการก่อตัวของผิวเซลล์และปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์

ถึง ไขมันรวมถึงไขมันและสารคล้ายไขมัน โมเลกุลของไขมันประกอบด้วยกลีเซอรอลและ กรดไขมัน. สารคล้ายไขมัน ได้แก่ คอเลสเตอรอล ฮอร์โมนบางชนิด และเลซิติน ไขมันซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของเยื่อหุ้มเซลล์ (มีคำอธิบายด้านล่าง) จึงทำหน้าที่สร้าง ไขมันเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุด ดังนั้นหากมีการออกซิเดชั่นที่สมบูรณ์ของโปรตีนหรือคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมพลังงาน 17.6 กิโลจูลจะถูกปล่อยออกมาจากนั้นเมื่อมีการออกซิเดชั่นที่สมบูรณ์ของไขมัน 1 กรัม - 38.9 กิโลจูล ไขมันทำหน้าที่ควบคุมอุณหภูมิปกป้องอวัยวะ (แคปซูลไขมัน)

กรดนิวคลีอิกเป็นโมเลกุลโพลีเมอร์ที่เกิดจากโมโนเมอร์ของนิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยเบสพิวรีนหรือไพริมิดีน น้ำตาล (เพนโทส) และกรดฟอสฟอริกตกค้าง ในเซลล์ทั้งหมดมีกรดนิวคลีอิกสองประเภท: ดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) และไรโบนิวคลีอิก (RNA) ซึ่งมีส่วนประกอบของเบสและน้ำตาลต่างกัน (ตารางที่ 1 ข้าว. 2).

ข้าว. 2. โครงสร้างเชิงพื้นที่ของกรดนิวคลีอิก (อ้างอิงจาก B. Alberts et al., modified)ฉัน, อาร์เอ็นเอ; II - ดีเอ็นเอ; เทป - กระดูกสันหลังของน้ำตาลฟอสเฟต A, C, G, T, U - ฐานไนโตรเจน, โครงร่างระหว่างพวกเขา - พันธะไฮโดรเจน

โมเลกุลของ DNA ประกอบด้วยสายโพลีนิวคลีโอไทด์สองสายที่บิดเกลียวกันเป็นเกลียวคู่ เบสไนโตรเจนของโซ่ทั้งสองเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนเสริม อะดีนีนจับกับไทมีนเท่านั้น ในขณะที่ไซโตซีนจับกับกัวนีนเท่านั้น(ก-ท, ก-ค). DNA มีข้อมูลทางพันธุกรรมที่กำหนดความจำเพาะของโปรตีนที่เซลล์สังเคราะห์ขึ้น นั่นคือลำดับของกรดอะมิโนในสายพอลิเพปไทด์ DNA สืบทอดคุณสมบัติทั้งหมดของเซลล์ พบ DNA ในนิวเคลียสและไมโทคอนเดรีย

โมเลกุล RNA เกิดจากสายโพลีนิวคลีโอไทด์สายเดียว มี RNA สามประเภทในเซลล์ ข้อมูลหรือผู้ส่งสาร RNA tRNA (จากผู้ส่งสารภาษาอังกฤษ - "ตัวกลาง") ซึ่งนำข้อมูลเกี่ยวกับลำดับนิวคลีโอไทด์ของ DNA ไปยังไรโบโซม (ดูด้านล่าง)

ถ่ายโอนอาร์เอ็นเอ (tRNA) ซึ่งนำกรดอะมิโนเข้าสู่ไรโบโซม Ribosomal RNA (rRNA) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างไรโบโซม RNA พบได้ในนิวเคลียส ไรโบโซม ไซโตพลาสซึม ไมโทคอนเดรีย คลอโรพลาสต์

ตารางที่ 1

องค์ประกอบของกรดนิวคลีอิก

เซลล์ที่ประกอบกันเป็นเนื้อเยื่อของพืชและสัตว์จะมีรูปร่าง ขนาด และรูปร่างแตกต่างกันมาก โครงสร้างภายใน. อย่างไรก็ตาม พวกเขาทั้งหมดแสดงความคล้ายคลึงกันในคุณสมบัติหลักของกระบวนการของกิจกรรมที่สำคัญ, เมแทบอลิซึม, ความหงุดหงิด, การเจริญเติบโต, การพัฒนาและความสามารถในการเปลี่ยนแปลง

การเปลี่ยนแปลงทางชีววิทยาที่เกิดขึ้นในเซลล์มีความเชื่อมโยงอย่างแยกไม่ออกกับโครงสร้างของเซลล์ที่มีชีวิตซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในการปฏิบัติงานของฟังก์ชันเดียวหรือฟังก์ชันอื่นๆ โครงสร้างดังกล่าวเรียกว่าออร์แกเนลล์

เซลล์ทุกประเภทประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสามส่วนซึ่งเชื่อมโยงกันอย่างแยกไม่ออก:

1. โครงสร้างที่สร้างพื้นผิว: เยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกหรือเยื่อหุ้มเซลล์หรือเยื่อหุ้มไซโตพลาสซึม
2. พลาสซึมที่มีโครงสร้างเฉพาะที่ซับซ้อนทั้งหมด - ออร์แกเนลล์ (เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม, ไรโบโซม, ไมโตคอนเดรียและพลาสมิด, กอลจิคอมเพล็กซ์และไลโซโซม, ศูนย์กลางเซลล์) ซึ่งมีอยู่ตลอดเวลาในเซลล์และการก่อตัวชั่วคราวที่เรียกว่าการรวม
3. นิวเคลียส - แยกออกจากไซโตพลาสซึมด้วยเยื่อพรุนและมีน้ำนิวเคลียร์ โครมาติน และนิวเคลียส

โครงสร้างของเซลล์

เครื่องมือพื้นผิวของเซลล์ (เยื่อหุ้มเซลล์) ของพืชและสัตว์มีคุณสมบัติบางอย่าง

ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและเซลล์เม็ดเลือดขาว เยื่อหุ้มชั้นนอกช่วยให้ไอออน น้ำ และสารอื่นๆ โมเลกุลเล็กแทรกซึมเข้าไปในเซลล์ได้ กระบวนการเข้าสู่เซลล์ อนุภาคเรียกว่าฟาโกไซโทซิส (phagocytosis) และการกลืนกินของสารเหลวที่เรียกว่าพิโนไซโทซิส (pinocytosis)

พลาสมาเมมเบรนชั้นนอกควบคุมการแลกเปลี่ยนสารระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อมภายนอก

ในเซลล์ยูคาริโอตมีออร์แกเนลล์ที่ปกคลุมด้วยเยื่อหุ้มสองชั้น - ไมโตคอนเดรียและพลาสมิด พวกมันมี DNA ของตัวเองและกลไกการสังเคราะห์โปรตีน คูณด้วยการหาร นั่นคือพวกมันมีเอกราชบางอย่างในเซลล์ นอกจาก ATP แล้ว โปรตีนจำนวนเล็กน้อยยังถูกสังเคราะห์ในไมโทคอนเดรีย Plastids เป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์พืชและเพิ่มจำนวนตามการแบ่งตัว

ออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อเดี่ยวประกอบด้วยเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม, กอลจิคอมเพล็กซ์, ไลโซโซม, ประเภทต่างๆแวคิวโอล

วิธีการวิจัยสมัยใหม่ช่วยให้นักชีววิทยาสามารถพิสูจน์ได้ว่าตามโครงสร้างของเซลล์สิ่งมีชีวิตทั้งหมดควรแบ่งออกเป็นสิ่งมีชีวิต "ไม่ใช่นิวเคลียร์" - โปรคาริโอตและ "นิวเคลียร์" - ยูคาริโอต

แบคทีเรียโปรคาริโอตและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินรวมถึงไวรัสมีโครโมโซมเพียงตัวเดียวซึ่งแสดงโดยโมเลกุล DNA (มักเป็น RNA น้อยกว่า) ซึ่งอยู่ในไซโตพลาสซึมของเซลล์โดยตรง

ยูคาริโอตมีออร์แกเนลล์มากมาย มีนิวเคลียสที่มีโครโมโซมในรูปของนิวคลีโอโปรตีน (คอมเพล็กซ์ของ DNA ที่มีโปรตีนฮิสโตน) ยูคาริโอตรวมถึงพืชและสัตว์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ ทั้งเซลล์เดียวและหลายเซลล์

องค์กรเซลลูล่าร์มีสองระดับ:

• โปรคาริโอต - สิ่งมีชีวิตของพวกมันถูกจัดเรียงอย่างเรียบง่าย - พวกมันเป็นรูปแบบเซลล์เดียวหรือโคโลเนียลที่ประกอบกันเป็นอาณาจักรของปืนลูกซอง สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน และไวรัส
• ยูคาริโอต - รูปแบบโคโลเนียลเซลล์เดียวและหลายเซลล์ตั้งแต่โปรโตซัว - เหง้า, แฟลกเจลเลต, ซิลิเอต - ไปจนถึงพืชและสัตว์ที่สูงขึ้นซึ่งประกอบกันเป็นอาณาจักรของพืช, อาณาจักรของเชื้อรา, อาณาจักรของสัตว์

ออร์แกเนลล์ทั้งหมดของเซลล์แม้จะมีลักษณะเฉพาะของโครงสร้างและหน้าที่ของมัน แต่ก็เชื่อมโยงกันและ "ทำงาน" สำหรับเซลล์เป็นระบบเดียวที่ไซโตพลาสซึมเป็นตัวเชื่อม

วัตถุทางชีววิทยาพิเศษซึ่งอยู่ในตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างธรรมชาติที่มีชีวิตและไม่มีชีวิตเป็นไวรัสที่ค้นพบในปี พ.ศ. 2435 โดย D.I. Ivanovsky ปัจจุบันเป็นเป้าหมายของวิทยาศาสตร์พิเศษ - ไวรัสวิทยา

ไวรัสแพร่พันธุ์ได้เฉพาะในเซลล์พืช สัตว์ และมนุษย์เท่านั้น โรคต่างๆ. ไวรัสมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและประกอบด้วยกรดนิวคลีอิก (DNA หรือ RNA) และชั้นเคลือบโปรตีน นอกเซลล์เจ้าบ้าน อนุภาคไวรัสไม่แสดงหน้าที่ที่สำคัญใดๆ: ไม่กินอาหาร ไม่หายใจ ไม่เติบโต ไม่เพิ่มจำนวน

ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ขอบคุณ โครงสร้างเซลล์สิ่งมีชีวิต การเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ การฟื้นฟูอวัยวะและเนื้อเยื่อที่เสียหาย และกิจกรรมรูปแบบอื่นๆ เป็นไปได้ รูปร่างและขนาดของเซลล์จะแตกต่างกันและขึ้นอยู่กับหน้าที่ที่เซลล์ทำ

ในแต่ละเซลล์มีสองส่วนหลักที่แตกต่างกัน - ไซโตพลาสซึมและนิวเคลียส ในไซโตพลาสซึมจะมีออร์แกเนลล์ - โครงสร้างที่เล็กที่สุดของเซลล์ที่รับประกันกิจกรรมที่สำคัญ (ไมโตคอนเดรีย, ไรโบโซม, ศูนย์กลางเซลล์ ฯลฯ ) โครโมโซมเกิดขึ้นในนิวเคลียสก่อนการแบ่งเซลล์ ภายนอกเซลล์ถูกปกคลุมด้วยเมมเบรนที่แยกเซลล์หนึ่งออกจากอีกเซลล์หนึ่ง ช่องว่างระหว่างเซลล์เต็มไปด้วยสารระหว่างเซลล์ที่เป็นของเหลว ฟังก์ชั่นหลักเมมเบรนคือการให้การบริโภคที่เลือก สารต่างๆเข้าสู่เซลล์และขับผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมออกมา

เซลล์ของร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยสารอนินทรีย์หลายชนิด (น้ำ, เกลือแร่) และสารอินทรีย์ (คาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีน และกรดนิวคลีอิก)

คาร์โบไฮเดรตประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน ส่วนใหญ่ละลายได้ดีในน้ำและเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับการดำเนินการตามกระบวนการที่สำคัญ

ไขมันเกิดจากสิ่งเดียวกัน องค์ประกอบทางเคมีนั่นและคาร์โบไฮเดรต พวกมันไม่ละลายในน้ำ ไขมันเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์และยังเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุดในร่างกายอีกด้วย

โปรตีนเป็นส่วนประกอบหลักของเซลล์ โครงสร้างของโปรตีนนั้นซับซ้อน: โมเลกุลของโปรตีนมีขนาดใหญ่และเป็นสายโซ่ที่ประกอบด้วยสารประกอบที่ง่ายกว่าหลายสิบหลายร้อยชนิด - กรดอะมิโน โปรตีนจำนวนมากทำหน้าที่เป็นเอนไซม์ที่ช่วยเร่งกระบวนการทางชีวเคมีในเซลล์

กรดนิวคลีอิกที่ผลิตขึ้นในนิวเคลียสของเซลล์ประกอบด้วยคาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน และฟอสฟอรัส กรดนิวคลีอิกมีสองประเภท:

1) deoxyribonucleic (DNA) ตั้งอยู่ในโครโมโซมและกำหนดองค์ประกอบของโปรตีนในเซลล์และการถ่ายโอนลักษณะและคุณสมบัติทางพันธุกรรมจากพ่อแม่สู่ลูกหลาน

2) ไรโบนิวคลีอิก (RNA) - เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของโปรตีนที่มีลักษณะเฉพาะของเซลล์นี้

สรีรวิทยาของเซลล์

เซลล์ที่มีชีวิตมีคุณสมบัติหลายประการ: ความสามารถในการเผาผลาญอาหารและการสืบพันธุ์, ความหงุดหงิด, การเจริญเติบโตและการเคลื่อนไหวบนพื้นฐานของการทำงานของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

ไซโตพลาสซึมและนิวเคลียสของเซลล์ประกอบด้วยสารที่เข้าสู่ร่างกายทางอวัยวะย่อยอาหาร ในกระบวนการย่อยอาหาร การสลายตัวทางเคมีของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนจะเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของสารประกอบที่ง่ายกว่าซึ่งถูกนำเข้าสู่เซลล์ด้วยเลือด พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวของสารเคมีจะใช้เพื่อรักษากิจกรรมที่สำคัญของเซลล์ ในกระบวนการสังเคราะห์เข้าสู่เซลล์ สารที่เรียบง่ายแปรรูปเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อน ของเสีย - คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และสารประกอบอื่น ๆ - เลือดจะนำออกจากเซลล์ไปยังไต ปอด และผิวหนัง ซึ่งจะปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก อันเป็นผลมาจากการเผาผลาญดังกล่าวทำให้องค์ประกอบของเซลล์ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง: สารบางชนิดก่อตัวขึ้นและสารอื่น ๆ จะถูกทำลาย

เซลล์ในฐานะหน่วยพื้นฐานของระบบชีวิตมีความหงุดหงิด นั่นคือความสามารถในการตอบสนองต่ออิทธิพลภายนอกและภายใน

เซลล์ส่วนใหญ่ในร่างกายมนุษย์สืบพันธุ์โดยการแบ่งตัวทางอ้อม ก่อนการแบ่งโครโมโซมแต่ละอันจะเสร็จสมบูรณ์เนื่องจากสารที่มีอยู่ในนิวเคลียสและกลายเป็นสองเท่า

กระบวนการฟิชชันทางอ้อมประกอบด้วยหลายขั้นตอน

1. เพิ่มปริมาตรของนิวเคลียส แยกโครโมโซมแต่ละคู่ออกจากกันและกระจายไปทั่วเซลล์ การสร้างจากศูนย์กลางเซลล์ของแกนหมุนของการแบ่งตัว

2. การจัดตำแหน่งของโครโมโซมต่อกันในระนาบของเส้นศูนย์สูตรของเซลล์และการยึดของแกนหมุนกับพวกมัน

3. ความแตกต่างของโครโมโซมคู่จากจุดศูนย์กลางไปยังขั้วตรงข้ามของเซลล์

4. การก่อตัวของนิวเคลียส 2 อันจากโครโมโซมที่แยกจากกัน ลักษณะของการตีบตัน และการแบ่งตัวบนตัวเซลล์

อันเป็นผลมาจากการแบ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงการกระจายตัวของโครโมโซม - พาหะของลักษณะทางพันธุกรรมและคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต - ระหว่างเซลล์ลูกสาวสองเซลล์

เซลล์สามารถเติบโต เพิ่มปริมาณ และบางเซลล์มีความสามารถในการเคลื่อนที่

องค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบอนินทรีย์ตามเปอร์เซ็นต์ในเซลล์แบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

ธาตุอาหารหลัก: ไฮโดรเจน คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน (ความเข้มข้นในเซลล์ - 99.9%);

ธาตุ: โซเดียม, แมกนีเซียม, ฟอสฟอรัส, กำมะถัน, คลอรีน, โพแทสเซียม, แคลเซียม (ความเข้มข้นในเซลล์ -0.1%);

ultramicroelements: โบรอน, ซิลิกอน, วานาเดียม, แมงกานีส, เหล็ก, โคบอลต์, ทองแดง, สังกะสี, โมลิบดีนัม (ความเข้มข้นในเซลล์น้อยกว่า 0.001%)

แร่ธาตุ เกลือ และไอออนประกอบกันเป็น 2...6 % ปริมาตรของเซลล์ ส่วนประกอบของแร่ธาตุบางชนิดมีอยู่ในเซลล์ในรูปแบบที่ไม่แตกตัวเป็นไอออน ตัวอย่างเช่น เหล็กที่จับกับคาร์บอนพบได้ในเฮโมโกลบิน เฟอร์ริติน ไซโตโครม และเอนไซม์อื่นๆ ที่จำเป็นต่อการรักษากิจกรรมของเซลล์ปกติ

เกลือแร่แยกตัวออกเป็นไอออนและไอออนบวก และด้วยเหตุนี้จึงรักษาแรงดันออสโมติกและความสมดุลของกรดเบสของเซลล์ ไอออนอนินทรีย์ทำหน้าที่เป็นปัจจัยร่วมที่จำเป็นสำหรับการดำเนินกิจกรรมของเอนไซม์ จากฟอสเฟตอนินทรีย์อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) จะเกิดขึ้นในกระบวนการออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชั่นซึ่งเป็นสารที่เก็บพลังงานที่จำเป็นสำหรับชีวิตของเซลล์ แคลเซียมไอออนพบได้ในเลือดและในเซลล์ ในกระดูกจะรวมตัวกับฟอสเฟตและไอออนคาร์บอเนตเพื่อสร้างโครงสร้างผลึก

น้ำ -มันเป็นสื่อกระจายตัวของสิ่งมีชีวิตสากล เซลล์ที่ใช้งานอยู่ประกอบด้วยน้ำ 60-95% อย่างไรก็ตาม ในเซลล์และเนื้อเยื่อที่พักตัว เช่น ในสปอร์และเมล็ดพืช น้ำมักจะคิดเป็นอย่างน้อย 10-20 %>. น้ำมีอยู่ในเซลล์สองรูปแบบ: อิสระและผูกพัน น้ำอิสระคิดเป็น 95% ของน้ำทั้งหมดในเซลล์ และส่วนใหญ่ใช้เป็นตัวทำละลายและตัวกลางในการกระจายตัวสำหรับระบบคอลลอยด์ของโปรโตพลาสซึม น้ำผูกพัน (4-5 % ของน้ำในเซลล์ทั้งหมด) เชื่อมต่อกับโปรตีนอย่างหลวมๆ ด้วยไฮโดรเจนและพันธะอื่นๆ

สารอินทรีย์ - สารประกอบที่มีคาร์บอน (ยกเว้นคาร์บอเนต) สารอินทรีย์ส่วนใหญ่เป็นโพลิเมอร์ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคซ้ำ - โมโนเมอร์

กระรอก- โพลิเมอร์ชีวภาพที่ประกอบขึ้นเป็นกลุ่มของสารอินทรีย์ของเซลล์ซึ่งมีสัดส่วนประมาณ 40 ... 50% ของมวลแห้งของโปรโตพลาสซึม โปรตีนประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน รวมทั้งกำมะถันและฟอสฟอรัส

โปรตีนที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนเท่านั้นเรียกว่าโปรตีนธรรมดา (จาก Gr. Protos - สิ่งแรกที่สำคัญที่สุด) พวกมันมักจะสะสมอยู่ในเซลล์เพื่อเป็นสารสำรอง โปรตีนเชิงซ้อน (โปรตีน) เกิดขึ้นจากการรวมกันของโปรตีนอย่างง่ายกับคาร์โบไฮเดรต กรดไขมัน กรดนิวคลีอิก ธรรมชาติของโปรตีนมีเอนไซม์ส่วนใหญ่ที่กำหนดและควบคุมกระบวนการชีวิตทั้งหมดในเซลล์

ระดับโครงสร้างสี่ระดับของการจัดระเบียบของโมเลกุลโปรตีนนั้นขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าเชิงพื้นที่ โครงสร้างหลัก: กรดอะมิโนถูกร้อยเข้าด้วยกันเหมือนลูกปัดบนด้าย ลำดับการจัดเรียงเป็นสิ่งสำคัญ ความสำคัญทางชีวภาพ. โครงสร้างทุติยภูมิ: โมเลกุลมีขนาดกะทัดรัด แข็ง อนุภาคไม่ยาว ในโครงร่างโปรตีนดังกล่าวมีลักษณะคล้ายเกลียว โครงสร้างตติยภูมิ: อันเป็นผลมาจากการพับเชิงพื้นที่ที่ซับซ้อน โซ่โพลีเปปไทด์ก่อตัวเป็นโครงสร้างที่กะทัดรัดของสิ่งที่เรียกว่าโปรตีนทรงกลม โครงสร้างควอเทอร์นารี (Quaternary) ประกอบด้วยเส้นใยตั้งแต่ 2 เส้นขึ้นไป อาจเหมือนหรือต่างกันก็ได้

โปรตีนประกอบด้วยโมโนเมอร์ - กรดอะมิโน (จากกรดอะมิโน 40 ชนิดที่รู้จัก 20 ชนิดเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีน) กรดอะมิโนเป็นสารประกอบแอมโฟเทอริกที่มีทั้งหมู่ที่เป็นกรด (คาร์บอกซิลิก) และหมู่เบส (เอมีน) ในระหว่างการควบแน่นของกรดอะมิโน ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของโมเลกุลโปรตีน กลุ่มที่เป็นกรดของกรดอะมิโนหนึ่งจะเชื่อมต่อกับกลุ่มพื้นฐานของกรดอะมิโนอีกชนิดหนึ่ง โปรตีนแต่ละชนิดประกอบด้วยโมเลกุลของกรดอะมิโนหลายร้อยตัวที่เชื่อมต่อกันในลำดับและอัตราส่วนที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นตัวกำหนดหน้าที่ที่หลากหลายของโมเลกุลโปรตีน

กรดนิวคลีอิก- โพลิเมอร์ชีวภาพโมเลกุลสูงตามธรรมชาติที่ให้การจัดเก็บและส่งข้อมูลทางพันธุกรรม (พันธุกรรม) ในสิ่งมีชีวิต นี่เป็นกลุ่มโพลิเมอร์ชีวภาพที่สำคัญที่สุดแม้ว่าเนื้อหาจะไม่เกิน 1-2% ของมวลของโปรโตพลาสซึม

โมเลกุลของกรดนิวคลีอิกเป็นสายโซ่ยาวที่ประกอบด้วยโมโนเมอร์ - นิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์แต่ละชนิดประกอบด้วยไนโตรเจนเบส โมโนแซ็กคาไรด์ (เพนโทส) และกรดฟอสฟอริกตกค้าง DNA จำนวนหลักมีอยู่ในนิวเคลียส RNA พบได้ทั้งในนิวเคลียสและในไซโตพลาสซึม

โมเลกุลเดี่ยวของกรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) มีนิวคลีโอไทด์ 4...6 พันนิวคลีโอไทด์ ประกอบด้วยไรโบส กรดฟอสฟอริกตกค้าง และเบสไนโตรเจน 4 ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (A) กวานีน (G) ยูราซิล (U) และ ไซโตซีน (C ).

โมเลกุลของ DNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 10 ... 25,000 นิวคลีโอไทด์ที่สร้างขึ้นจากดีออกซีไรโบส กรดฟอสฟอริกที่ตกค้าง และเบสไนโตรเจน 4 ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (A) กวานีน (G) ยูราซิล (U) และไทมีน (T)

โมเลกุลดีเอ็นเอประกอบด้วยสองสายโซ่เสริมซึ่งมีความยาวถึงหลายสิบหรือหลายร้อยไมโครเมตร

ในปี 1953 D. Watson และ F. Crick ได้เสนอแบบจำลองโมเลกุลเชิงพื้นที่ของ DNA (เกลียวคู่) DNA มีความสามารถในการพกพาข้อมูลทางพันธุกรรมและทำซ้ำได้อย่างแม่นยำ - นี่เป็นหนึ่งในการค้นพบที่สำคัญที่สุดทางชีววิทยาของศตวรรษที่ 20 ซึ่งทำให้สามารถอธิบายกลไกของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและเป็นแรงผลักดันอันทรงพลังในการพัฒนาอณูชีววิทยา

ไขมัน- สารคล้ายไขมัน มีโครงสร้างและหน้าที่ต่างกัน ไขมันธรรมดา - ไขมัน, ขี้ผึ้ง - ประกอบด้วยกรดไขมันและแอลกอฮอล์ที่ตกค้าง ไขมันเชิงซ้อนเป็นสารประกอบเชิงซ้อนของไขมันที่มีโปรตีน (ไลโปโปรตีน) กรดฟอสฟอริก (ฟอสโฟลิปิด) น้ำตาล (ไกลโคลิพิด) โดยปกติจะมีอยู่ในจำนวน 2 ... 3% ไขมันเป็นส่วนประกอบโครงสร้างของเยื่อที่ส่งผลต่อการซึมผ่านของสาร และยังทำหน้าที่เป็นพลังงานสำรองสำหรับการก่อตัวของ ATP

กายภาพและ คุณสมบัติทางเคมีไขมันถูกกำหนดโดยการมีอยู่ในโมเลกุลของทั้งกลุ่มที่มีขั้ว (มีประจุไฟฟ้า) (-COOH, -OH, -NH, ฯลฯ) และสายไฮโดรคาร์บอนที่ไม่มีขั้ว เนื่องจากโครงสร้างนี้ ไขมันส่วนใหญ่เป็นสารลดแรงตึงผิว พวกมันละลายได้น้อยมากในน้ำ (เนื่องจากมีอนุมูลและกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำในปริมาณสูง) และในน้ำมัน (เนื่องจากมีกลุ่มโพลาร์)

คาร์โบไฮเดรต- สารประกอบอินทรีย์ซึ่งตามระดับของความซับซ้อนจะแบ่งออกเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ (กลูโคส ฟรุกโตส) ไดแซ็กคาไรด์ (ซูโครส มอลโตส ฯลฯ ) โพลีแซ็กคาไรด์ (แป้ง ไกลโคเจน ฯลฯ ) โมโนแซ็กคาไรด์ - ผลิตภัณฑ์เบื้องต้นของการสังเคราะห์ด้วยแสง ใช้สำหรับการสังเคราะห์โพลีแซ็กคาไรด์ กรดอะมิโน กรดไขมัน ฯลฯ โพลีแซ็กคาไรด์จะถูกเก็บไว้เป็นพลังงานสำรอง ตามด้วยการสลายโมโนแซ็กคาไรด์ที่ปล่อยออกมาในกระบวนการหมักหรือการหายใจ Hydrophilic polysaccharides รักษาสมดุลของน้ำในเซลล์

กรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก(ATP) ประกอบด้วยฐานไนโตรเจน - อะดีนีน, คาร์โบไฮเดรตไรโบสและกรดฟอสฟอริกสามชนิดที่ตกค้างระหว่างพันธะแมโครเออร์จิก

โปรตีน คาร์โบไฮเดรต และไขมันไม่ได้เป็นเพียงวัสดุก่อสร้างที่ร่างกายประกอบขึ้นเท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งพลังงานด้วย ออกซิไดซ์โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ไขมันในกระบวนการหายใจ ร่างกายจะแปลงพลังงานเป็นพลังงานที่ซับซ้อน สารประกอบอินทรีย์เข้าสู่พันธะที่อุดมด้วยพลังงานในโมเลกุล ATP ATP ถูกสังเคราะห์ในไมโทคอนเดรียแล้วปล่อยไปยัง พื้นที่ที่แตกต่างกันเซลล์ให้พลังงานแก่ทุกกระบวนการของชีวิต