KAKAV JE KEMIJSKI SASTAV ŽIVIH BIĆA? - BIOLOGIJA - 2026

Kemijski sastav živih bića se temelji na organskih molekula i nekih anorganskih elemenata, više ili manje u istim razmjerima, te da obavljaju slične funkcije u svakoj od njih.

Živi organizmi su sastavljeni od stanica i ove stanice predstavljaju različite stupnjeve složenosti u svojoj organizaciji. Neke su relativno jednostavne, poput bakterija, a druge karakteriziraju složeniji obrasci organizacije, s mnogo više elemenata u njihovoj unutarnjoj organizaciji, kao što je slučaj u većini eukariotskih stanica.

Fotografiju «oblako3011» na www.pixabay.com

Strukturni elementi žive tvari sastoje se od biomolekula, a glavni sastojci većine tih biomolekula su, na primjer, u slučaju ugljika (50%), kisika (20%), vodika (10%).), dušik (8,5%), kalcij (4%) i fosfor (2,5%) (sve vrijednosti u odnosu na suhu masu).

Ovih šest elemenata predstavljaju otprilike 95% ukupnog sastava organske tvari, preostalih 5% odgovara ostalim elementima kao što su: kalij, sumpor, natrij, klor, magnezij, željezo, mangan i jod.

Treba napomenuti da je veći dio sastava organizama (više od 60% tjelesne težine) voda u tekućem stanju, što je temeljni element života jer su u nju uronjene i unutarćelijske strukture i same stanice.,

Taj tekući medij pruža stanicama najvažnije potrebne uvjete i u njemu se odvijaju sve relevantne biokemijske reakcije za preživljavanje.

kemijski sastav živog bića

- Složene biomolekule

Nekoliko glavnih elemenata koji ulaze u sastav žive tvari kombiniraju se u različitim omjerima i tvore različite setove malih organskih molekula, koje zauzvrat služe kao strukturni elementi za stvaranje složenijih biomolekula.

Odnos između ovih strukturnih elemenata i glavnih složenih biomolekula organizama je sljedeći:

- Deoksiribonukleotidi i deoksiribonukleinska kiselina (DNA)

- Ribonukleotidi i ribonukleinska kiselina (RNA)

- Aminokiseline i proteini

- Monosaharidi i polisaharidi

- Masne kiseline i lipidi

Deoksiribonukleotidi i deoksiribonukleinska kiselina

Deoksiribonukleinska kiselina ili DNK sadrže nasljedne podatke o svim živim bićima, prokariotima i eukariotima. Ova važna biomolekula također određuje glavne karakteristike stanice, i s morfološkog, metaboličkog, strukturnog i razvojnog stajališta.

DNK kodira informacije potrebne za sintezu proteina, kao i one potrebne za sintezu RNA, koja je još jedna važna organska molekula potrebna za sintezu i kontrolu mnogih staničnih procesa.

To je polimer sastavljen od dva lanca podjedinica nazvanih nukleotidi čije strukture nastaju molekulom deoksiriboze (monosaharid s 5 atoma ugljika), jedne ili više fosfatnih skupina i dušične baze s jednim ili dva prstena (purin ili pirimidin, odnosno).

Purične baze DNA su adenin (A) i gvanin (G), dok su pirimidinske baze timin (T) i citozin (C).

Linearno, nukleotidi istog lanca DNK međusobno su spojeni fosfodiesterskim vezama, koje se sastoje od fosfatnih skupina i šećera za koje su kovalentno povezane.

Baze prisutne u jednom lancu nadopunjuju se s onima koje su suprotne onima u drugom lancu vodikovim vezama, uvijek na isti način: adenin s timinom (AT) i gvanin s citozinom (GC).

Različite dušične baze u DNK i RNA.

Izvorni korisnik: Sponktranslation: Korisnik: Jcfidy

Ribonukleotidi i ribonukleinska kiselina

Kao i DNK, ribonukleinska kiselina je biomolekula i odgovorna je za proces vezanja aminokiselina koje čine proteine, kao i drugih složenijih procesa regulacije i kontrole ekspresije gena.

To je također biopolimer, ali nukleotidi koji ga tvore nazivaju se ribonukleotidi, jer monosaharid koji ih formira nije deoksiriboza, kao u DNK, već riboza. Oni također imaju jednu ili više fosfatnih skupina i njihove se dušične baze razlikuju od onih DNK u tome što nije prisutan gvanin, već uracil (U).

Aminokiseline i proteini

Proteini su biomolekule koje mogu dostići različite stupnjeve složenosti i značajno su svestranije u pogledu strukture i funkcije. Stanicama ne samo da daju strukturu i oblik, već mogu imati i aktivnosti koje omogućuju brzi razvoj esencijalnih biokemijskih reakcija (enzima).

Bez obzira na vrstu proteina o kojoj je riječ, svi se sastoje od osnovnih "gradivnih blokova" koji se nazivaju aminokiseline, a to su molekule koje imaju "asimetrični" atom ugljika vezan na amino grupi (-NH2), na karboksilnu skupinu (-COOH), atom vodika (-H) i skupina R koja ih razlikuje.

Grafički prikaz strukture ribosomalnog proteina (Izvor: Jawahar Swaminathan i osoblje MSD-a u Europskom institutu za bioinformatiku putem Wikimedia Commonsa)

Najčešćih aminokiselina u prirodi ima 20 i razvrstavaju se prema identitetu R skupine; ovi su:

- asparagin, glutamin, tirozin, serin, treonin (polarni)

- asparaginska kiselina, glutaminska kiselina, arginin, lizin, histidin (oni s nabojem) i

- glicin, alanin, valin, leucin, izoleucin, triptofan, prolin, cistein, metionin i fenilalanin (apolarni).

Jednom kada se DNK pretvori u molekulu RNA, svaka nukleotidna trojka predstavlja kod koji strukturi koja sintetizira proteine ​​(ribosome) govori o tome koja vrsta aminokiselina bi se trebala ugraditi u rastući peptidni lanac.

Proizvode se polipeptidi koji čine proteine, zahvaljujući sjedinjenju njihovih aminokiselina, koji se sastoji od uspostavljanja peptidne veze između ugljika karboksilne skupine aminokiseline i dušika aminokiseline susjedne aminokiseline.

Monosaharidi i polisaharidi

Ugljikohidrati su jedna od najzastupljenijih biomolekula u živim bićima. Oni ispunjavaju osnovne funkcije kao što su strukturni, prehrambeni, signalni elementi itd. Sastoji se od kemijskih kompleksa ugljika, vodika i kisika u različitim omjerima.

Biljke su jedan od glavnih prirodnih proizvođača ugljikohidrata živih bića i većina životinja ovisi o njima za svoj život, jer iz njih crpe energiju, vodu i ugljik.

Celuloza, strukturni biopolimer (Izvor: Vicente Neto putem Wikimedia Commonsa)

Strukturni ugljikohidrati povrća (celuloza, lignin itd.), Kao i rezervni ugljikohidrati biljaka (škrob) i mnogih životinja (glikogen), više su ili manje složeni polisaharidi koji se sastoje od polimera jednostavnih ili šećernih jedinica. monosaharidi (uglavnom glukoza).

Masne kiseline i lipidi

Lipidi su u vodi netopljivi spojevi koji čine osnovnu tvar bioloških membrana, elementarnu s funkcionalnog i strukturnog stajališta svih živih stanica.

Oni su amfipatski molekuli, to jest molekule koje imaju hidrofilni i hidrofobni kraj. Sačinjeni su od lanaca masnih kiselina vezanih za ugljikov kostur, uglavnom glicerola, čiji je treći "slobodni" atom ugljika povezan s određenim supstituentom koji svakoj molekuli daje svoj identitet.

Neki od najčešćih lipida (Izvor: Izvorni učitavač bio je Lmaps na engleskoj Wikipediji. Via Wikimedia Commons)

Masne kiseline su ugljikovodici, tj. Sastoje se isključivo od ugljikovih i vodikovih atoma povezanih zajedno.

Povezanost više lipida u obliku dvosloja je ono što omogućava stvaranje membrane, a karakteristike hidrofobnosti ove strukture, kao i prisutnost integralnih i perifernih proteina čine ovu polupropusnu strukturu.

- Voda

Fotografiju napisao José Manuel Suárez, s Wikimedia Commons

Voda (H2O) je jedan od najvažnijih kemijskih elemenata za živa bića i stanice koje ih čine. Veliki dio tjelesne težine životinja i biljaka sastoji se od ove bezbojne tekućine.

Kroz fotosintezu koju provode biljke voda je glavni izvor kisika koji životinje udišu, a također i atomi vodika koji su dio organskih spojeva.

Smatra se univerzalnim otapalom i zbog njegovih svojstava čini ga posebno važnim za razvoj gotovo svih biokemijskih reakcija koje karakteriziraju žive organizme.

Ako se posmatra sa staničnog stajališta, voda je podijeljena na "odjeljke":

• Međućelijski prostor, u kojem citosol nastaje vodom, pomiješan s drugim tvarima, tekućinom u kojoj su suspendirane organele eukariotskih stanica.
• Izvanstanični prostor, koji se sastoji od okoliša koji okružuje stanice, bilo u tkivu ili u prirodnom okruženju (jednoćelijski organizmi).

- Ioni

Većina kemijskih elemenata u stanicama nalazi se u obliku gore spomenutih biomolekula, kao i mnogih drugih koje su izostavljene iz ovog teksta. Međutim, i drugi su važni kemijski elementi u obliku iona.

Stanične membrane općenito nisu otporne na ione otopljene u unutarnjem ili vanjskom okruženju stanica, pa ih mogu unijeti ili napustiti kroz transportere ili posebne kanale.

Ionska koncentracija izvanstaničnog medija ili citosola utječe na osmotske i električne karakteristike stanica, kao i na različite procese stanične signalizacije koji ovise o njima.

Među najvažnije ione za životinjska i biljna tkiva spadaju kalcij, kalij i natrij, klor i magnezij.

Reference

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J i sur. Molekularna biologija stanice. 4. izdanje. New York: Garland Science; 2002. Kemijske komponente stanice. Dostupno od: ncbi.nlm.nih.gov
2. Gladyshev, GP, Kitaeva, DK i Ovcharenko, EN (1996). Zašto se kemijski sastav živih bića prilagođava okolišu? Journal of Biological Systems, 4 (04), 555-564.
3. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA i Rodwell, VW (2014). Harperova ilustrirana biokemija. McGraw-Hill.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Lehningerovi principi biokemije. Macmillan.
5. Prescher, JA, i Bertozzi, CR (2005). Kemija u živim sustavima. Prirodna kemijska biologija, 1 (1), 13-21.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologija (9. izd.). Brooks / Cole, Cengage Learning: SAD.