Углерод в клетке функции: Карта сайта

Химический состав клетки – свойства и роль кратко в таблице

4.5

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 3897.

4.5

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 3897.

Все организмы на нашей планете состоят из клеток, которые схожи между собой химическим составом. В данной статье мы кратко расскажем о химическом составе клетки, роль различных веществ в жизнедеятельности всего организма, узнаем, какая наука изучает данный вопрос.

Материал подготовлен совместно с учителем высшей категории Макшаковой Натальей Алексеевной.

Опыт работы учителем биологии — 23 лет.

Группы элементов химического состава клетки

Наука, которая изучает строение живой клетки, называется цитологией. Химический состав клеток и превращения веществ в организме рассматривает наука биохимия.

Все элементы, входящие в химическую структуру организма, можно условно поделить на три группы:

• макроэлементы;
• микроэлементы;
• ультрамикроэлементы.

К макроэлементам относятся водород, углерод, кислород и азот. На их долю приходится почти 98% массы всех составных элементов. Эти макроэлементы называются органогенными, так как они образуют молекулы органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеводов).

К макроэлементам также относятся калий, натрий, кальция, магний, железо, хлор, сера, фосфор.

Микроэлементы имеются в количестве от стотысячных до тысячных долей процента. Например, хром, медь, цинк и другие. И совсем малое содержание в клетке ультрамикроэлементов – миллионные доли процента.

В переводе с греческого «макрос» – большой, а «микро» – маленький.

Рис. 1 Содержание химических элементов в клетке

Учёные установили, что каких-либо особенных элементов, которые присущи только лишь живым организмам, нет. Поэтому и живая, и неживая природа состоит из одних и тех же элементов. Этим доказывается их общность и взаимосвязь.

Несмотря на количественное содержание, входящие в состав живого элементы играют важную роль.

Поддержание постоянного химического состава в организме является важным условием жизни. Ведь у каждого из химических элементов есть своё значение.

Роль некоторых химических элементов клетки

Макроэлементы углерод, водород, кислород и азот являются основой биополимеров, а именно белков и нуклеиновых кислот, первые три из них входят в состав углеводов и липидов. В состав органических веществ входят также фосфор и сера.

Многие элементы входят в состав жизненно важных веществ, участвуют в обменных процессах. Они являются составными компонентами минеральных солей, которые находятся в виде катионов и анионов, их соотношение определяет кислотность среды. Чаще всего она слабощелочная. Ионы натрия и калия участвуют в проведение нервных импульсов.

Гемоглобин содержит железо, хлорофилл – магний, твердость костям и зубам придают нерастворимые соли кальция.

Рис. 2. Состав клетки

Некоторые химические элементы являются компонентами неорганических веществ, например, воды.

Она играет большую роль в жизнедеятельности как растительной, так и животной клетки. Вода является хорошим растворителем, из-за этого все вещества внутри организма делятся на:

• Гидрофильные – растворяются в воде;
• Гидрофобные – не растворяются в воде.

Благодаря наличию воды клетка становится упругой, она способствует перемещению органических веществ в цитоплазме, является участником различных реакция (например, фотосинтеза), участвует в регуляции температурного режима.

Рис. 3. Вещества клетки.

Таблица “Свойства химического состава клетки”

Чтобы наглядно понять, какую роль играют химические элементы, входящие в состав клетки, мы внесли их в следующую таблицу:

Элементы	%	Значение
Кислород, углерод, водород, азот.	До 98	Содержатся в органических веществах и воде.
Кальций	2 – 3	Составной компонент оболочки у растений, в животном организме находится в составе костей и зубов, принимает активное участие в свёртываемости крови.
Фосфор	1	Содержится в нуклеиновых кислотах, ферментах, клеточных мембранах в составе фосфолипидов, костной ткани и зубной эмали в соединении с кальцием.
Сера	0,2 – 0,3	Является основой белков, ферментов и витаминов.
Калий	0,2 – 0,3	Обеспечивает передачу нервных импульсов, активирует синтез белка, процессы фотосинтеза и роста.
Хлор	0,2	Один из компонентов желудочного сока, провокатор ферментов.
Йод	0,1	Принимает активное участие в обменных процессах, компонент гормона щитовидной железы.
Натрий	0,1	Обеспечивает передачу импульсов в нервной системе, поддерживает постоянное давление внутри клетки, провоцирует синтез гормонов.
Магний	0,07	Составной элемент хлорофилла, костной ткани и зубов, провоцирует синтез ДНК и процессы теплоотдачи.
Железо	0,01	Составная часть гемоглобина, хрусталика, роговицы, участвует в синтезе хлорофилла, транспорте кислорода по организму.
Медь	< 0,01	Составная часть процессов кровообразования, фотосинтеза, ускоряет внутриклеточные процессы окисления.
Марганец	< 0,01	Активизирует фотосинтез, участвует в кровообразовании, обеспечивает высокую урожайность.
Фтор	< 0,01	Составная часть зубной эмали.
Бор	< 0,01	Регулирует рост растений.

Что мы узнали?

Каждая клетка живой природы имеет схожий набор химических элементов. Все химические элементы, входящие в состав живого, присутствуют в неживой природе. Это указывает на общность происхождения и взаимосвязь. В зависимости от содержания в организме выделяют макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы, у каждого из которых есть своя роль.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Анна Смирнова

  8/10

• Дима Сучков

  10/10

• Макс Белый

  8/10

• Вера Феофилова

  8/10

• Дарина Михайлова

  10/10

• Максим Сазин

  10/10

• Никита Гайтаев

  7/10

• Ирина Садовая

  10/10

• Вика Гурина

  10/10

• Наталия Скоряк

  7/10

Оценка доклада

4. 5

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 3897.

---

А какая ваша оценка?

Ученые соединили кремний и углерод в живой клетке

28.11.2016 09:37

2917

Добавить в закладки

Роальд Хоффманн (Roald Hoffmann) из Корнельского университета (США) и его коллеги обнаружили, что живые организмы способны связывать углерод и кремний. Они показали, что естественный фермент, полученный из бактерии, которая живет в горячих источниках, могут образовывать связи углерод-кремний внутри живых клеток кишечной палочки — при условии, если им подают «правильные» кремнийсодержащие соединения. Это открытие может помочь химикам в разработке новых лекарственных препаратов и промышленных катализаторов и, возможно, объясняет, почему эволюция почти полностью избегала кремния. Результаты исследования опубликованы в Nature.

Фрэнсис Арнольд (Frances Arnold), инженер-химик из Калифорнийского технологического института в Пасадене США), проверила, могут ли некоторые натуральные ферменты связывать углерод с кремнием, учитывая теоретическую возможность.

Изучив базу данных белков, она и ее коллеги выявили несколько десятков перспективных в этом плане ферментов. После проведения скрининга исследователи остановились на бактерии Rhodothermus marinus, которая живет в экстремальных условиях исландских горячих источников. Ученые синтезировали ген, кодирующий этот белок и встроили его E.coli (кишечной палочке).

Их предположение оказалось правильным: фермент начал катализировать соединение кремния и углерода, если ему подавались нужные кремнийсодержащие предшественники. К слову, энзимы обычно не делают этого, так как в естественных условиях бактерии не производят кремнийсодержащих соединений.

Тем не менее, поначалу модифицированные кишечные палочки были не очень эффективны в новой для них функции, и исследовательская группа произвела селекцию бактерий, которые показывали лучшие результаты. Уже через несколько поколений колония произвела бактерии, которые были достаточно продуктивны и значительно превосходили в деле связывания кремния и углерода имеющиеся искусственные катализаторы.

Профессор Арнольд известна как автор метода направленной эволюции, который сегодня нашел применение во многих областях, начиная от улучшения стиральных порошков до синтеза новых лекарственных препаратов. Она выиграла премию Millennium Technology суммой € 1 млн ($ 1,1 млн) в этом году за эту работу.

«Это открывает совершенно новые возможности в области фармацевтических исследований и может привести к открытию новых лекарств», — сказал Ицхак Апелоиг (Yitzhak Apeloig), специалист в области органической химии в Израильском технологическом институте в Хайфе (Израиль).

Полученные результаты могут также помочь решить фундаментальные вопросы о ранней эволюции жизни, в частности, была ли «отбраковка» кремния живыми системами случайностью или нет — ученые уже давно не могут понять, почему живые организмы практически не используют кремний, один из самых распространенных элементов на Земле.

Ранее портал Научная Россия писал о том, что кремний можно добывать из рисовой шелухи.

кремний направленная эволюция углерод

Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

НАУКА ДЕТЯМ

Объявлен старт 68-й Российской антарктической экспедиции

14:00 / География, Науки о земле

Ученые Пермского Политеха увеличили срок жизни зеркальной системы

12:00 / Инженерия

Президент ИМЭМО РАН Александр Дынкин переизбран на должность академика-секретаря отделения глобальных проблем и международных отношений РАН

10:30 / Экономика, Общее собрание РАН 2022

Скромный просветитель. День рождения основателя Московского университета Ивана Шувалова

10:00 / История

11 ноября – Международный день энергосбережения

17:30 / Физика, Энергетика

В МГУ состоится дискуссия «Преступления против семьи и несовершеннолетних»

16:30 / Наука и общество

В ЛЭТИ смогли на 10% повысить качество диагностики соединений подводных оптоволоконных кабелей

15:30 / Новые технологии

Студенты МИСИС научили искусственный интеллект «писать» пьесы

15:00 / Досуг, Новые технологии

На форуме «Наука за мир и развитие» обсудили научные открытия для сохранения и развития жизни на Земле

14:30 / Наука и общество

Россия 24: Президент РАН Геннадий Красников рассказал Владимиру Путину о потенциале академии наук

14:24 / Наука и общество

Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. «Очевиднное — невероятное» эфир 10.05.2008

04.03.2019

Памяти великого ученого. Нанотехнологии. «Очевидное — невероятное» эфир 3.08.2002

04.03.2019

Вспоминая Сергея Петровича Капицу

14.02.2017

Смотреть все

Углерод – Биология

Химическая основа жизни

OpenStaxCollege

[латексная страница]

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объяснять, почему углерод важен для жизни
• Опишите роль функциональных групп в биологических молекулах

Клетки состоят из многих сложных молекул, называемых макромолекулами, таких как белки, нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК), углеводы и липиды. Макромолекулы представляют собой подмножество органических молекул (любая углеродсодержащая жидкость, твердое тело или газ), которые особенно важны для жизни. Основным компонентом всех этих макромолекул является углерод. Атом углерода обладает уникальными свойствами, которые позволяют ему образовывать ковалентные связи с четырьмя различными атомами, что делает этот универсальный элемент идеальным для использования в качестве основного структурного компонента или «основы» макромолекул.

Отдельные атомы углерода имеют незавершенную внешнюю электронную оболочку. С атомным номером 6 (шесть электронов и шесть протонов) первые два электрона заполняют внутреннюю оболочку, а четыре остаются на второй оболочке. Следовательно, атомы углерода могут образовывать до четырех ковалентных связей с другими атомами, чтобы удовлетворить правилу октета. Молекула метана дает пример: она имеет химическую формулу CH ₄ . Каждый из его четырех атомов водорода образует одинарную ковалентную связь с атомом углерода, разделяя пару электронов. Это приводит к заполнению самой внешней оболочки.

Углеводороды представляют собой органические молекулы, полностью состоящие из углерода и водорода, такие как метан (CH ₄ ), описанный выше. В повседневной жизни мы часто используем углеводороды в качестве топлива — например, пропан в газовом гриле или бутан в зажигалке. Многочисленные ковалентные связи между атомами в углеводородах хранят большое количество энергии, которая высвобождается при сгорании (окислении) этих молекул. Метан, превосходное топливо, представляет собой простейшую молекулу углеводорода с центральным атомом углерода, связанным с четырьмя различными атомами водорода, как показано на [ссылка]. Геометрия молекулы метана, в которой атомы находятся в трех измерениях, определяется формой ее электронных орбиталей. Углерод и четыре атома водорода образуют форму, известную как тетраэдр, с четырьмя треугольными гранями; по этой причине метан описывается как имеющий тетраэдрическую геометрию.

Метан имеет тетраэдрическую геометрию, в которой каждый из четырех атомов водорода расположен на расстоянии 109,5° друг от друга.

Являясь основой больших молекул живых существ, углеводороды могут существовать в виде линейных углеродных цепей, углеродных колец или их комбинаций. Кроме того, отдельные углерод-углеродные связи могут быть одинарными, двойными или тройными ковалентными связями, и каждый тип связи определенным образом влияет на геометрию молекулы. Эта трехмерная форма или конформация больших молекул жизни (макромолекул) имеет решающее значение для их функционирования.

Углеводородные цепи

Углеводородные цепи образованы последовательными связями между атомами углерода и могут быть разветвленными или неразветвленными. Кроме того, общая геометрия молекулы изменяется из-за различной геометрии одинарных, двойных и тройных ковалентных связей, как показано в [ссылка]. Углеводороды этан, этен и этин служат примерами того, как различные углерод-углеродные связи влияют на геометрию молекулы. Названия всех трех молекул начинаются с префикса «эт-», который является префиксом для двухуглеродных углеводородов. Суффиксы «-ан», «-ен» и «-ин» указывают на наличие одинарных, двойных или тройных углерод-углеродных связей соответственно. Таким образом, пропан, пропен и пропин следуют той же схеме с тремя молекулами углерода, бутан, бутан и бутин — с четырьмя молекулами углерода и так далее. Двойные и тройные связи изменяют геометрию молекулы: одинарные связи допускают вращение вдоль оси связи, тогда как двойные связи приводят к плоской конфигурации, а тройные связи к линейной. Эта геометрия оказывает значительное влияние на форму, которую может принять конкретная молекула.

Когда углерод образует одинарные связи с другими атомами, форма является тетраэдрической. Когда два атома углерода образуют двойную связь, форма становится плоской или плоской. Одинарные связи, как и в этане, способны вращаться. Двойные связи, подобные тем, что обнаружены в этене, не могут вращаться, поэтому атомы с обеих сторон заперты на месте.

Углеводородные кольца

До сих пор мы обсуждали углеводороды алифатического ряда, состоящие из линейных цепочек атомов углерода. Другой тип углеводородов, ароматические углеводороды, состоит из замкнутых колец атомов углерода. Кольцевые структуры встречаются в углеводородах, иногда с наличием двойных связей, что можно увидеть, сравнив структуру циклогексана с бензолом в [ссылка]. Примеры биологических молекул, которые включают бензольное кольцо, включают некоторые аминокислоты и холестерин и его производные, в том числе гормоны эстроген и тестостерон. Бензольное кольцо также содержится в гербициде 2,4-Д. Бензол является естественным компонентом сырой нефти и классифицируется как канцероген. Некоторые углеводороды имеют как алифатическую, так и ароматическую части; бета-каротин является примером такого углеводорода.

Углерод может образовывать пяти- и шестичленные кольца. Одинарные или двойные связи могут соединять атомы углерода в кольце, а азот может замещать углерод.

Трехмерное размещение атомов и химических связей в органических молекулах играет центральную роль в понимании их химии. Молекулы, имеющие одинаковую химическую формулу, но отличающиеся расположением (структурой) атомов и/или химических связей, называются изомерами. Структурные изомеры (такие как бутан и изобутен, показанные в [ссылка] a ) отличаются расположением ковалентных связей: обе молекулы имеют четыре атома углерода и десять атомов водорода (C ₄ H ₁₀ ), но разное расположение атомов внутри молекул приводит к различиям в их химических свойствах. Например, из-за их различных химических свойств бутан подходит для использования в качестве топлива для зажигалок и фонариков, тогда как изобутен подходит для использования в качестве хладагента и пропеллента в аэрозольных баллончиках.

Геометрические изомеры, с другой стороны, имеют сходное расположение ковалентных связей, но различаются тем, как эти связи образуются с окружающими атомами, особенно в двойных углерод-углеродных связях. В простой молекуле бутена (C ₄ H ₈ ), две метильные группы (CH ₃ ) могут находиться по обе стороны от двойной ковалентной связи в центре молекулы, как показано на [ссылка] b . Когда атомы углерода связаны на одной стороне двойной связи, это конфигурация цис ; если они находятся на противоположных сторонах двойной связи, это конфигурация транс . В конфигурации транс атомы углерода образуют более или менее линейную структуру, тогда как атомы углерода в конфигурации 9Конфигурация 0072 cis делает изгиб (изменение направления) углеродной основы.

Art Connection

Молекулы, которые имеют одинаковое количество и тип атомов, расположенных по-разному, называются изомерами. а) структурные изомеры имеют различное ковалентное расположение атомов. (б) Геометрические изомеры имеют различное расположение атомов вокруг двойной связи. в) энантиомеры являются зеркальным отражением друг друга.

Какое из следующих утверждений неверно?

1. Молекулы с формулами CH ₃ CH ₂ COOH и C ₃ H ₆ O ₂ могут быть структурными изомерами.
2. Молекулы должны иметь двойную связь, чтобы быть цис – транс изомерами.
3. Чтобы быть энантиомером, молекула должна иметь не менее трех различных атомов или групп, связанных с центральным атомом углерода.
4. Чтобы быть энантиомером, молекула должна иметь не менее четырех различных атомов или групп, связанных с центральным углеродом.

C–>

В триглицеридах (жирах и маслах) длинные углеродные цепи, известные как жирные кислоты, могут содержать двойные связи, которые могут иметь конфигурацию цис или транс , как показано на рис. [ссылка на сайт]. Жиры с хотя бы одной двойной связью между атомами углерода являются ненасыщенными жирами. Когда некоторые из этих связей находятся в конфигурации цис , возникающий в результате изгиб углеродного остова цепи означает, что молекулы триглицеридов не могут плотно упаковываться, поэтому они остаются жидкими (масло) при комнатной температуре. С другой стороны, триглицериды с транс двойные связи (обычно называемые трансжирами) содержат относительно линейные жирные кислоты, которые способны плотно упаковываться друг в друга при комнатной температуре и образовывать твердые жиры. В рационе человека трансжиры связаны с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний, поэтому в последние годы многие производители продуктов питания сократили или прекратили их использование. В отличие от ненасыщенных жиров, триглицериды без двойных связей между атомами углерода называются насыщенными жирами, что означает, что они содержат все доступные атомы водорода. Насыщенные жиры представляют собой твердые вещества при комнатной температуре и обычно имеют животное происхождение.

Эти заполняющие пространство модели показывают цис- (олеиновая кислота) и транс- (элиадиновая кислота) жирные кислоты. Обратите внимание на изгиб молекулы, вызванный конфигурацией цис .

Энантиомеры — это молекулы, которые имеют одинаковую химическую структуру и химические связи, но отличаются трехмерным размещением атомов, так что они являются зеркальными отражениями. Как показано в [ссылка], примере аминокислоты аланина, эти две структуры несовместимы. В природе для производства белков используются только L-формы аминокислот. Некоторые D-формы аминокислот обнаруживаются в клеточных стенках бактерий, но никогда не обнаруживаются в их белках. Точно так же D-форма глюкозы является основным продуктом фотосинтеза, а L-форма молекулы редко встречается в природе.

D-аланин и L-аланин являются примерами энантиомеров или зеркальных изображений. Только L-формы аминокислот используются для производства белков.

Функциональные группы — это группы атомов, которые встречаются внутри молекул и придают этим молекулам определенные химические свойства. Они расположены вдоль «углеродного остова» макромолекул. Эта углеродная основа образована цепочками и/или кольцами атомов углерода со случайным замещением элементом, таким как азот или кислород. Молекулы с другими элементами в их углеродном остове представляют собой замещенные углеводороды.

Функциональные группы в макромолекуле обычно присоединены к углеродному скелету в одном или нескольких различных местах вдоль его цепи и/или кольцевой структуры. Каждый из четырех типов макромолекул — белки, липиды, углеводы и нуклеиновые кислоты — имеет свой собственный характерный набор функциональных групп, который в значительной степени определяет их различные химические свойства и их функции в живых организмах.

Функциональная группа может участвовать в определенных химических реакциях. Некоторые из важных функциональных групп в биологических молекулах показаны в [ссылка]; они включают: гидроксил, метил, карбонил, карбоксил, амино, фосфат и сульфгидрил. Эти группы играют важную роль в формировании таких молекул, как ДНК, белки, углеводы и липиды. Функциональные группы обычно классифицируют как гидрофобные или гидрофильные в зависимости от их характеристик заряда или полярности. Примером гидрофобной группы является неполярная молекула метана. Среди гидрофильных функциональных групп есть карбоксильная группа, обнаруженная в аминокислотах, некоторых боковых цепях аминокислот и жирных кислотах, которые образуют триглицериды и фосфолипиды. Эта карбоксильная группа ионизируется с высвобождением ионов водорода (H ⁺ ) из группы СООН, в результате чего получается отрицательно заряженная группа СОО ^– ; это способствует гидрофильной природе любой молекулы, на которой он находится. Другие функциональные группы, такие как карбонильная группа, имеют частично отрицательно заряженный атом кислорода, который может образовывать водородные связи с молекулами воды, что опять же делает молекулу более гидрофильной.

Показанные здесь функциональные группы встречаются во многих различных биологических молекулах.

Водородные связи между функциональными группами (внутри одной и той же молекулы или между разными молекулами) важны для функционирования многих макромолекул и помогают им правильно складываться и сохранять форму, необходимую для функционирования. Водородные связи также участвуют в различных процессах распознавания, таких как комплементарное спаривание оснований ДНК и связывание фермента с его субстратом, как показано на [ссылка].

Водородные связи соединяют две нити ДНК вместе, создавая структуру двойной спирали.

Уникальные свойства углерода делают его центральной частью биологических молекул. Углерод ковалентно связывается с кислородом, водородом и азотом, образуя множество молекул, важных для функционирования клеток. Углерод имеет четыре электрона на внешней оболочке и может образовывать четыре связи. Углерод и водород могут образовывать углеводородные цепи или кольца. Функциональные группы — это группы атомов, которые придают определенные свойства углеводородным (или замещенным углеводородам) цепям или кольцам, которые определяют их общие химические характеристики и функцию.

[ссылка] Какое из следующих утверждений неверно?

1. Молекулы с формулами CH ₃ CH ₂ COOH и C ₃ H ₆ O ₂ могут быть структурными изомерами.
2. Молекулы должны иметь двойную связь, чтобы быть цис – транс изомерами.
3. Чтобы быть энантиомером, молекула должна иметь не менее трех различных атомов или групп, связанных с центральным атомом углерода.
4. Чтобы быть энантиомером, молекула должна иметь не менее четырех различных атомов или групп, связанных с центральным углеродом.

[ссылка] C

Каждая молекула углерода может связываться с ________ другими атомами или молекулами.

1. один
2. два
3. шесть
4. четыре

D

Какая из перечисленных ниже функциональных групп не может связываться с углеродом?

1. натрий
2. гидроксил
3. фосфат
4. карбонил

А

Какое свойство углерода делает его необходимым для органической жизни?

Углерод уникален и присутствует во всех живых существах, потому что он может образовывать до четырех ковалентных связей между атомами или молекулами. Это могут быть неполярные или полярные ковалентные связи, и они позволяют образовывать длинные цепочки углеродных молекул, которые объединяются, образуя белки и ДНК.

Сравните и сопоставьте насыщенные и ненасыщенные триглицериды.

Насыщенные триглицериды не содержат двойных связей между атомами углерода; они обычно твердые при комнатной температуре. Ненасыщенные триглицериды содержат по крайней мере одну двойную связь между атомами углерода и обычно жидкие при комнатной температуре.

Глоссарий

алифатические углеводороды

углеводород, состоящий из линейной цепочки атомов углерода

ароматический углеводород

углеводород, состоящий из замкнутых колец атомов углерода

энантиомеры

молекулы, которые имеют общую структуру и структуру связей, но различаются тем, как атомы расположены в трех измерениях, так что они являются зеркальными отражениями друг друга

функциональная группа

группа атомов, которая обеспечивает или придает определенную функцию углеродному скелету

геометрический изомер

Изомер

с похожими схемами связывания, отличающимися расположением атомов рядом с двойной ковалентной связью

углеводород

молекула, состоящая только из углерода и водорода

изомеры

молекул, которые отличаются друг от друга, несмотря на то, что имеют одинаковую химическую формулу

органическая молекула

любая молекула, содержащая углерод (кроме диоксида углерода)

структурные изомеры

молекул, которые имеют общую химическую формулу, но различаются расположением химических связей

замещенный углеводород

углеводородная цепь или кольцо, содержащее атом другого элемента вместо одного из атомов углерода основной цепи

ячейка | Определение, типы, функции, схема, деление, теория и факты

животная клетка

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Торбьорн Оскар Касперссон Даниэль Мазия Фред Х. Гейдж Линн Маргулис Ральф М. Штейнман

Похожие темы:

стволовая клетка салфетка жировая клетка восстановление ДНК мембрана

Просмотреть весь связанный контент →

Популярные вопросы

Что такое клетка?

Клетка представляет собой массу цитоплазмы, которая снаружи связана клеточной мембраной. Обычно микроскопические по размеру клетки являются мельчайшими структурными единицами живой материи и составляют все живое. Большинство клеток имеют одно или несколько ядер и других органелл, выполняющих различные задачи. Некоторые отдельные клетки представляют собой полноценные организмы, например бактерии или дрожжи. Другие являются специализированными строительными блоками многоклеточных организмов, таких как растения и животные.

Что такое клеточная теория?

Клеточная теория утверждает, что клетка является фундаментальной структурной и функциональной единицей живой материи. В 1839 году немецкий физиолог Теодор Шванн и немецкий ботаник Маттиас Шлейден провозгласили, что клетки являются «элементарными частицами организмов» как растений, так и животных, и признали, что одни организмы одноклеточные, а другие многоклеточные. Эта теория ознаменовала большой концептуальный прорыв в биологии и привела к возобновлению внимания к жизненным процессам, происходящим в клетках.

Что делают клеточные мембраны?

Клеточная мембрана окружает каждую живую клетку и отделяет клетку от окружающей среды. Он служит барьером для удержания содержимого клетки внутри и проникновения нежелательных веществ. Он также функционирует как ворота для активного и пассивного перемещения основных питательных веществ в клетку и выхода из нее отходов. Определенные белки в клеточной мембране участвуют в межклеточных коммуникациях и помогают клетке реагировать на изменения в окружающей среде.

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

клетка , в биологии основная связанная с мембраной единица, содержащая основные молекулы жизни и из которой состоят все живые существа. Отдельная клетка часто сама по себе является целым организмом, таким как бактерия или дрожжи. Другие клетки приобретают специализированные функции по мере своего созревания. Эти клетки взаимодействуют с другими специализированными клетками и становятся строительными блоками больших многоклеточных организмов, таких как люди и другие животные. Хотя клетки намного больше атомов, они все же очень малы. Самые маленькие известные клетки представляют собой группу крошечных бактерий, называемых микоплазмами; некоторые из этих одноклеточных организмов представляют собой сферы размером всего 0,2 мкм в диаметре (1 мкм = примерно 0,000039дюйм) с общей массой 10 ^-14 граммов, что равно массе 8 000 000 000 атомов водорода. Клетки человека обычно имеют массу в 400 000 раз больше, чем масса одной микоплазменной бактерии, но даже человеческие клетки имеют диаметр всего около 20 мкм. Чтобы покрыть головку булавки, потребовался бы лист примерно из 10 000 человеческих клеток, а каждый человеческий организм состоит из более чем 30 000 000 000 000 клеток.

сходства и различия клеток

Посмотреть все видео к этой статье

В этой статье клетка обсуждается как отдельная единица, так и составляющая часть более крупного организма. Как индивидуальная единица, клетка способна усваивать свои собственные питательные вещества, синтезировать многие типы молекул, обеспечивать свою собственную энергию и воспроизводить себя, чтобы производить последующие поколения. Его можно рассматривать как закрытый сосуд, внутри которого одновременно протекают бесчисленные химические реакции. Эти реакции находятся под очень точным контролем, так что они способствуют жизни и размножению клетки. В многоклеточном организме клетки становятся специализированными для выполнения различных функций в процессе дифференцировки. Для этого каждая клетка поддерживает постоянную связь со своими соседями. Получая питательные вещества из окружающей среды и выбрасывая в нее отходы, она прикрепляется к другим клеткам и сотрудничает с ними. Кооперативные ансамбли подобных клеток образуют ткани, а кооперация между тканями, в свою очередь, образует органы, выполняющие функции, необходимые для поддержания жизни организма.

Рассмотрим, как одноклеточный организм содержит необходимые структуры для питания, роста и размножения

Просмотреть все видео к этой статье

Особое внимание в этой статье уделяется животным клеткам с некоторым обсуждением процессов синтеза энергии и внеклеточных компоненты, присущие растениям. (Для подробного обсуждения биохимии растительных клеток см. см. фотосинтез. Для полного рассмотрения генетических событий в клеточном ядре см. см. наследственность.)

Брюс М. Альбертс

Природа и функции клеток

Клетка окружена плазматической мембраной, которая образует селективный барьер, который позволяет питательным веществам проникать и выходить отходам. Внутренняя часть клетки организована в виде множества специализированных отделений или органелл, каждое из которых окружено отдельной мембраной. Одна главная органелла, ядро, содержит генетическую информацию, необходимую для роста и размножения клеток. Каждая клетка содержит только одно ядро, тогда как другие типы органелл присутствуют во множественных экземплярах в клеточном содержимом или цитоплазме. Органеллы включают митохондрии, которые отвечают за энергетические обмены, необходимые для выживания клеток; лизосомы, которые переваривают нежелательные вещества внутри клетки; и эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, которые играют важную роль во внутренней организации клетки, синтезируя выбранные молекулы, а затем обрабатывая, сортируя и направляя их в нужное место. Кроме того, растительные клетки содержат хлоропласты, отвечающие за фотосинтез, при котором энергия солнечного света используется для преобразования молекул углекислого газа (CO ₂ ) и воду (H ₂ O) в углеводы. Между всеми этими органеллами находится пространство в цитоплазме, называемое цитозолем. Цитозоль содержит организованный каркас волокнистых молекул, составляющих цитоскелет, который придает клетке форму, позволяет органеллам двигаться внутри клетки и обеспечивает механизм, с помощью которого может двигаться сама клетка. Цитозоль также содержит более 10 000 различных видов молекул, которые участвуют в клеточном биосинтезе — процессе образования больших биологических молекул из малых.

Тест «Британника»

Тест «Части клетки»

Какой тонкий слой образует внешнюю границу клетки? Где находится место фотосинтеза в растительной клетке? Проверьте свои знания. Пройдите этот тест.

Специализированные органеллы характерны для клеток организмов, известных как эукариоты. Напротив, клетки организмов, известных как прокариоты, не содержат органелл и обычно меньше эукариотических клеток. Однако все клетки имеют сильное сходство в биохимических функциях.

Молекулы клеток

Узнайте, как клеточные мембраны регулируют потребление пищи и отходы и как клеточные стенки обеспечивают защиту

Посмотреть все видео к этой статье

Клетки содержат особый набор молекул, окруженных мембраной. Эти молекулы дают клеткам возможность расти и размножаться. Общий процесс клеточного размножения происходит в два этапа: рост клеток и деление клеток. Во время роста клетка поглощает определенные молекулы из своего окружения, избирательно перенося их через свою клеточную мембрану. Оказавшись внутри клетки, эти молекулы подвергаются действию узкоспециализированных, больших, искусно свернутых молекул, называемых ферментами. Ферменты действуют как катализаторы, связываясь с проглоченными молекулами и регулируя скорость их химического изменения. Эти химические изменения делают молекулы более полезными для клетки. В отличие от проглоченных молекул, катализаторы сами по себе не изменяются химически во время реакции, что позволяет одному катализатору регулировать конкретную химическую реакцию во многих молекулах.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подписаться сейчас

Биологические катализаторы создают цепочки реакций. Другими словами, молекула, химически преобразованная одним катализатором, служит исходным материалом или субстратом для второго катализатора и так далее. Таким образом, катализаторы используют маленькие молекулы, попавшие в клетку из внешней среды, для создания все более сложных продуктов реакции.