VAD ÄR DEN KEMISKA SAMMANSÄTTNINGEN AV LEVANDE SAKER? - BIOLOGI - 2025

Den kemiska sammansättningen av levande varelser är baserad på organiska molekyler och vissa oorganiska element, mer eller mindre i samma proportioner och som utför liknande funktioner i dem alla.

Levande organismer består av celler och dessa celler har olika grader av komplexitet i sin organisation. Vissa är relativt enkla, till exempel bakterier, och andra kännetecknas av mer komplexa organisationsmönster, med många fler element i sin interna organisation, som är fallet i de flesta eukaryota celler.

Fotografi av «oblako3011» på www.pixabay.com

De strukturella elementen i levande material består av biomolekyler och huvudbeståndsdelarna i de flesta av dessa biomolekyler är, för människor, till exempel kol (50%), syre (20%), väte (10%). ), kväve (8,5%), kalcium (4%) och fosfor (2,5%) (alla värden relativt torrvikt).

Dessa sex element representerar ungefär 95% av den totala sammansättningen av organiskt material, de återstående 5% motsvarar andra element såsom: kalium, svavel, natrium, klor, magnesium, järn, mangan och jod.

Det bör noteras att de flesta av organismernas sammansättning (mer än 60% av kroppsvikt) är vatten i flytande tillstånd, vilket är ett grundläggande element i livet eftersom både intracellulära strukturer och celler själva är nedsänkta i det. .

Detta flytande medium förser cellerna med de viktigaste nödvändiga förhållandena och i det sker alla relevanta biokemiska reaktioner för överlevnad.

kemisk sammansättning av levande varelse

- Komplexa biomolekyler

Flera av huvudelementen som ingår i levande materiens sammansättning kombineras i olika proportioner och bildar olika uppsättningar av små organiska molekyler, som i sin tur tjänar som strukturella element för bildandet av mer komplexa biomolekyler.

Förhållandet mellan dessa strukturella element och de viktigaste komplexa biomolekylerna av organismer är som följer:

- Deoxyribonukleotider och deoxyribonukleinsyra (DNA)

- Ribonukleotider och ribonukleinsyra (RNA)

- Aminosyror och proteiner

- Monosackarider och polysackarider

- Fettsyror och lipider

Deoxiribonukleotider och deoxiribonukleinsyra

Deoxyribonukleinsyra eller DNA innehåller den ärftliga informationen om alla levande saker, prokaryoter och eukaryoter. Denna viktiga biomolekyl bestämmer också de viktigaste egenskaperna hos en cell, både ur en morfologisk, metabolisk, strukturell och utvecklingsmässig synvinkel.

DNA kodar den information som är nödvändig för proteinsyntes, såväl som den som krävs för att syntetisera RNA, som är en annan viktig organisk molekyl som är nödvändig för syntesen och kontrollen av många cellulära processer.

Det är en polymer som består av två strängar av underenheter som kallas nukleotider, vars strukturer bildas av en molekyl av deoxyribos (en monosackarid med 5 kolatomer), en eller flera fosfatgrupper och en kvävehaltig bas med en eller två ringar (purin eller pyrimidin, respektive).

De puriska baserna av DNA är adenin (A) och guanin (G), medan pyrimidinbaserna är tymin (T) och cytosin (C).

Linjärt förenas nukleotiderna i samma DNA-sträng till varandra genom fosfodiesterbindningar, som består av fosfatgrupper och sockerarter till vilka de är kovalent kopplade.

Baserna som finns i en av strängarna är komplementära med de som är motsatta dessa i den andra strängen med vätebindningar, alltid på samma sätt: adenin med tymin (AT) och guanin med cytosin (GC) ).

Olika kvävebaser i DNA och RNA.
Källanvändare: Sponktranslation: Användare: Jcfidy

Ribonukleotider och ribonukleinsyra

Liksom DNA är ribonukleinsyra en biomolekyl och ansvarar för bindningsprocessen av aminosyror som utgör proteiner, liksom andra mer komplexa processer för reglering och kontroll av genuttryck.

Det är också en biopolymer, men nukleotiderna som bildar den kallas ribonukleotider, eftersom monosackariden som strukturerar dem inte är en deoxiribos, som i DNA, utan en ribos. De har också en eller flera fosfatgrupper och deras kvävehaltiga baser skiljer sig från DNA från det att guanin inte finns, men uracil (U).

Aminosyror och proteiner

Proteiner är biomolekyler som kan nå olika grader av komplexitet och är betydligt mångsidiga vad gäller struktur och funktion. De ger inte bara struktur och form till cellerna, utan kan också ha aktiviteter som möjliggör snabb utveckling av väsentliga biokemiska reaktioner (enzymer).

Oavsett vilken typ av protein det handlar om består de alla av grundläggande "byggstenar" som kallas aminosyror , som är molekyler som har en "asymmetrisk" kolatom bunden till en aminogrupp (-NH2), till en karboxylgrupp (-COOH), en väteatom (-H) och en grupp R som differentierar dem.

Grafisk representation av strukturen för ett ribosomalt protein (Källa: Jawahar Swaminathan och MSD-personal vid European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)

De vanligaste aminosyrorna i naturen är 20 och klassificeras enligt R-gruppens identitet; dessa är:

- asparagin, glutamin, tyrosin, serin, treonin (polära)

- asparaginsyra, glutaminsyra, arginin, lysin, histidin (de med laddning) och

- glycin, alanin, valin, leucin, isoleucin, tryptofan, prolin, cystein, metionin och fenylalanin (de apolära).

När DNA har översatts till en RNA-molekyl, representerar varje nukleotid-triplett en kod som säger strukturen som syntetiserar proteiner (ribosomer) vilken typ av aminosyra som ska införlivas i den växande peptidkedjan.

Polypeptiderna som utgör proteiner produceras sedan tack vare föreningen mellan deras aminosyror, som består av upprättandet av en peptidbindning mellan kolet i karboxylgruppen i en aminosyra och kvävet i aminogruppen i den intilliggande aminosyran.

Monosackarider och polysackarider

Kolhydrater är en av de vanligaste biomolekylerna i levande varelser. De uppfyller grundläggande funktioner som strukturella, näringsmässiga, signalelement etc. De består av kemiska komplex av kol, väte och syre i olika proportioner.

Växter är en av de viktigaste naturliga kolhydratproducenterna av levande varelser och de flesta djur är beroende av dessa för att överleva, eftersom de utvinner energi, vatten och kol från dessa.

Cellulosa, en strukturell biopolymer (Källa: Vicente Neto via Wikimedia Commons)

De strukturella kolhydraterna av grönsaker (cellulosa, lignin etc.) såväl som reservkolhydraterna från växter (stärkelse) och för många djur (glykogen) är mer eller mindre komplexa polysackarider som består av polymerer av enkla eller sockerenheter. monosackarider (främst glukos).

Fettsyror och lipider

Lipider är vattenolösliga föreningar som utgör den grundläggande substansen i biologiska membran, elementära ur funktionell och strukturell synvinkel för alla levande celler.

Det är amfipatiska molekyler, det vill säga molekyler som har ett hydrofilt och ett hydrofobt slut. De består av fettsyrakedjor bundna till ett kolskelett, i allmänhet glycerol, vars tredje "fria" kolatom är bunden till en viss substituent som ger varje molekyl sin identitet.

Några av de vanligaste lipiderna (Källa: Den ursprungliga uppladdaren var Lmaps på engelska Wikipedia. Via Wikimedia Commons)

Fettsyror är kolväten, det vill säga de består endast av kol- och väteatomer bundna samman.

Föreningen av flera lipider i form av ett tvåskikt är det som gör bildandet av ett membran möjligt och hydrofobicitetskarakteristiken hos denna struktur, liksom närvaron av integrerade och perifera proteiner, gör detta till en semi-permeabel struktur.

- Vatten

Fotografi av José Manuel Suárez, via Wikimedia Commons

Vatten (H2O) är en av de viktigaste kemiska elementen för levande varelser och celler som utgör dem. Mycket av kroppsvikten hos djur och växter består av denna färglösa vätska.

Genom fotosyntes som utförs av växter är vatten den huvudsakliga syrekällan som djur andas in och även väteatomer som ingår i organiska föreningar.

Det betraktas som det universella lösningsmedlet och dess egenskaper gör det särskilt viktigt för utvecklingen av praktiskt taget alla biokemiska reaktioner som kännetecknar levande organismer.

Om det betraktas ur cellulär synvinkel delas vatten in i "fack":

• Det intracellulära utrymmet, där cytosolen bildas av vatten med andra ämnen blandade, en vätska i vilken organellerna av eukaryota celler är suspenderade.
• Det extracellulära utrymmet, som består av miljön som omger celler, antingen i en vävnad eller i en naturlig miljö (encelliga organismer).

- Joner

Mycket av de kemiska elementen i cellerna finns i form av de biomolekyler som nämns ovan och många andra utelämnas från denna text. Andra viktiga kemiska element är emellertid i form av joner.

Cellmembran är i allmänhet ogenomträngliga för joner upplösta i den inre eller yttre miljön i celler, så dessa kan komma in eller lämna dessa genom transportörer eller speciella kanaler.

Den joniska koncentrationen av det extracellulära mediet eller cytosolen påverkar de osmotiska och elektriska egenskaperna hos cellerna såväl som de olika cellulära signalprocesserna som är beroende av dessa.

Bland de viktigaste jonerna för djur- och växtvävnader är kalcium, kalium och natrium, klor och magnesium.

referenser

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Cellens molekylärbiologi. 4: e upplagan. New York: Garland Science; 2002. De kemiska komponenterna i en cell. Tillgängligt från: ncbi.nlm.nih.gov
2. Gladyshev, GP, Kitaeva, DK, & Ovcharenko, EN (1996). Varför anpassar den kemiska sammansättningen av levande saker till miljön? Journal of Biological Systems, 4 (04), 555-564.
3. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Harpers illustrerade biokemi. McGraw-Hill.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Lehninger-principerna för biokemi. Macmillan.
5. Prescher, JA, & Bertozzi, CR (2005). Kemi i levande system. Naturkemisk biologi, 1 (1), 13-21.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologi (9: e edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.