HVA ER DEN KJEMISKE SAMMENSETNINGEN AV LEVENDE TING? - BIOLOGI - 2026

Den kjemiske sammensetningen av levende vesener er basert på organiske molekyler og noen uorganiske elementer, mer eller mindre i samme proporsjoner og som utfører lignende funksjoner i dem alle.

Levende organismer består av celler, og disse cellene har forskjellige grader av kompleksitet i organisasjonen. Noen er relativt enkle, for eksempel bakterier, og andre er preget av mer komplekse organisasjonsmønstre, med mange flere elementer i sin interne organisasjon, som tilfellet er i de fleste eukaryote celler.

Fotografi av «oblako3011» på www.pixabay.com

De strukturelle elementene i levende stoffer består av biomolekyler, og hovedbestanddelene i de fleste av disse biomolekylene er, for mennesker, for eksempel karbon (50%), oksygen (20%), hydrogen (10%). ), nitrogen (8,5%), kalsium (4%) og fosfor (2,5%) (alle verdier i forhold til tørrvekt).

Disse seks elementene representerer omtrent 95% av den totale sammensetningen av organisk materiale, de resterende 5% tilsvarer andre elementer som: kalium, svovel, natrium, klor, magnesium, jern, mangan og jod.

Det skal bemerkes at det meste av sammensetningen av organismer (mer enn 60% av kroppsvekten) er vann i flytende tilstand, noe som er et grunnleggende element i livet, siden både intracellulære strukturer og celler i seg selv er nedsenket i det. .

Dette flytende mediet gir cellene de viktigste nødvendige betingelsene, og i det finner alle relevante biokjemiske reaksjoner sted for overlevelse.

kjemisk sammensetning av levende vesen

- Komplekse biomolekyler

Flere av hovedelementene som går inn i sammensetningen av levende stoff, kombineres i forskjellige proporsjoner og danner forskjellige sett med små organiske molekyler, som igjen fungerer som strukturelle elementer for dannelse av mer komplekse biomolekyler.

Forholdet mellom disse strukturelle elementene og de viktigste komplekse biomolekylene av organismer er som følger:

- Deoxyribonucleotides og deoxyribonucleic acid (DNA)

- Ribonukleotider og ribonukleinsyre (RNA)

- Aminosyrer og proteiner

- Monosakkarider og polysakkarider

- Fettsyrer og lipider

Deoxyribonucleotides og deoxyribonucleic acid

Deoxyribonucleic acid eller DNA inneholder den arvelige informasjonen om alle levende ting, prokaryoter og eukaryoter. Dette viktige biomolekylet bestemmer også de viktigste egenskapene til en celle, både fra et morfologisk, metabolskt, strukturelt og utviklingsmessig synspunkt.

DNA koder for informasjonen som er nødvendig for proteinsyntese, så vel som den som kreves for å syntetisere RNA, som er et annet viktig organisk molekyl som er nødvendig for syntesen og kontrollen av mange cellulære prosesser.

Det er en polymer sammensatt av to tråder av underenheter kalt nukleotider, hvis strukturer er dannet av et molekyl med deoksyribose (et monosakkarid med 5 karbonatomer), en eller flere fosfatgrupper og en nitrogenholdig base med en eller to ringer (purin eller pyrimidin, henholdsvis).

De puriske basene av DNA er adenin (A) og guanin (G), mens pyrimidinbasene er tymin (T) og cytosin (C).

Lineært forbindes nukleotidene til den samme DNA-strengen til hverandre gjennom fosfodiesterbindinger, som består av fosfatgruppene og sukkerene som de er kovalent bundet til.

Basene i en av strengene er komplementære med de som er motsatt av disse i den andre strengen ved hjelp av hydrogenbindinger, alltid på samme måte: adenin med timin (AT) og guanin med cytosin (GC) ).

Ulike nitrogenholdige baser i DNA og RNA.
Kilde Bruker: Sponktranslation: Bruker: Jcfidy

Ribonukleotider og ribonukleinsyre

I likhet med DNA er ribonukleinsyre en biomolekyl og er ansvarlig for bindingsprosessen til aminosyrer som utgjør proteiner, så vel som andre mer komplekse prosesser for regulering og kontroll av genuttrykk.

Det er også en biopolymer, men nukleotidene som danner det kalles ribonukleotider, fordi monosakkaridet som strukturerer dem ikke er en deoksyribose, som i DNA, men en ribose. De har også en eller flere fosfatgrupper, og deres nitrogenholdige baser er forskjellige fra DNA ved at guanin ikke er til stede, men uracil (U).

Aminosyrer og proteiner

Proteiner er biomolekyler som kan nå i varierende grad av kompleksitet og er betydelig allsidige når det gjelder struktur og funksjon. De gir ikke bare struktur og form til celler, men kan også ha aktiviteter som tillater rask utvikling av essensielle biokjemiske reaksjoner (enzymer).

Uansett hvilken type protein det er snakk om, består de alle av grunnleggende "byggesteiner" kalt aminosyrer , som er molekyler som har et "asymmetrisk" karbonatom knyttet til en aminogruppe (-NH2), til en karboksylgruppe (-COOH), et hydrogenatom (-H) og en gruppe R som skiller dem.

Grafisk fremstilling av strukturen til et ribosomalt protein (Kilde: Jawahar Swaminathan og MSD-ansatte ved European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)

De vanligste aminosyrene i naturen er 20 og klassifiseres i henhold til identiteten til R-gruppen; disse er:

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

- asparaginsyre, glutaminsyre, arginin, lysin, histidin (de med ladning) og

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

Når DNA er oversatt til et RNA-molekyl, representerer hver nukleotid-triplett en kode som forteller strukturen som syntetiserer proteiner (ribosomer) hvilken type aminosyre som skal innarbeides i den voksende peptidkjeden.

Polypeptidene som utgjør proteiner produseres, takket være foreningen mellom aminosyrene deres, som består av etablering av en peptidbinding mellom karbonet i karboksylgruppen i en aminosyre og nitrogenet i aminogruppen til den tilstøtende aminosyren.

Monosakkarider og polysakkarider

Karbohydrater er en av de mest tallrike biomolekylene i levende vesener. De oppfyller grunnleggende funksjoner som strukturelle, ernæringsmessige, signalelementer, etc. De består av kjemiske komplekser av karbon, hydrogen og oksygen i forskjellige proporsjoner.

Planter er en av de viktigste naturlige karbohydratprodusentene av levende vesener, og de fleste dyr er avhengige av disse for deres livsopphold, siden de utvinner energi, vann og karbon fra disse.

Cellulose, en strukturell biopolymer (Kilde: Vicente Neto via Wikimedia Commons)

Strukturelle karbohydrater av grønnsaker (cellulose, lignin, etc.), så vel som reservekarbonhydrater fra planter (stivelse) og av mange dyr (glykogen), er mer eller mindre komplekse polysakkarider som består av polymerer av enkle eller sukkerenheter. monosakkarider (hovedsakelig glukose).

Fettsyrer og lipider

Lipider er vannuoppløselige forbindelser som utgjør det grunnleggende stoffet i biologiske membraner, elementært sett fra det funksjonelle og strukturelle synspunktet for alle levende celler.

De er amfipatiske molekyler, det vil si molekyler som har en hydrofil og en hydrofob ende. De består av fettsyrekjeder festet til et karbonskjelett, vanligvis glyserol, hvis tredje “frie” karbonatom er knyttet til en bestemt substituent som gir hvert molekyl sin identitet.

Noen av de vanligste lipidene (Kilde: Den opprinnelige opplasteren var Lmaps på engelsk Wikipedia. Via Wikimedia Commons)

Fettsyrer er hydrokarboner, det vil si at de utelukkende består av karbon og hydrogenatomer bundet sammen.

Forbindelsen av flere lipider i form av et dobbeltlag er det som gjør dannelsen av en membran mulig, og hydrofobisitetskarakteristikkene til denne strukturen, så vel som tilstedeværelsen av integrerte og perifere proteiner, gjør dette til en semi-permeabel struktur.

- Vann

Fotografi av José Manuel Suárez, via Wikimedia Commons

Vann (H2O) er et av de viktigste kjemiske elementene for levende vesener og cellene som utgjør dem. Mye av kroppsvekten til dyr og planter består av denne fargeløse væsken.

Gjennom fotosyntese utført av planter er vann den viktigste oksygenkilden som dyr puster, og også av hydrogenatomer som er en del av organiske forbindelser.

Det anses som det universelle løsemidlet og dets egenskaper gjør det spesielt viktig for utviklingen av praktisk talt alle biokjemiske reaksjoner som kjennetegner levende organismer.

Hvis det sees fra et cellulært synspunkt, er vann delt inn i "rom":

• Det intracellulære rommet, der cytosolen dannes av vann med andre stoffer blandet, en væske der organellene til eukaryote celler er suspendert.
• Det ekstracellulære rommet, som består av miljøet som omgir celler, enten i et vev eller i et naturlig miljø (encellede organismer).

- Joner

Mye av de kjemiske elementene i celler finnes i form av biomolekylene nevnt over, og mange andre utelatt fra denne teksten. Andre viktige kjemiske elementer er imidlertid i form av ioner.

Cellemembraner er generelt ugjennomtrengelige for ioner oppløst i det indre eller ytre miljøet til celler, slik at disse kan komme inn eller forlate disse gjennom transportører eller spesielle kanaler.

Den ioniske konsentrasjonen av det ekstracellulære mediet eller av cytosol påvirker de osmotiske og elektriske egenskapene til cellene, så vel som de forskjellige cellulære signalprosessene som er avhengige av disse.

Blant de viktigste ionene for dyre- og plantevev er kalsium, kalium og natrium, klor og magnesium.

referanser

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Molekylærbiologi i cellen. 4. utgave. New York: Garland Science; 2002. De kjemiske komponentene i en celle. Tilgjengelig fra: ncbi.nlm.nih.gov
2. Gladyshev, GP, Kitaeva, DK, & Ovcharenko, EN (1996). Hvorfor tilpasser den kjemiske sammensetningen av levende ting seg til miljøet? Journal of Biological Systems, 4 (04), 555-564.
3. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Harpers illustrerte biokjemi. McGraw-Hill.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Lehninger-prinsippene for biokjemi. Macmillan.
5. Prescher, JA, & Bertozzi, CR (2005). Kjemi i levende systemer. Naturkjemisk biologi, 1 (1), 13-21.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologi (9. utg.). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.