KAKŠNA JE KEMIČNA SESTAVA ŽIVIH BITIJ? - BIOLOGIJA - 2026

Kemična sestava živih bitij temelji na organskih molekul in nekaterih anorganskih elementov, bolj ali manj v istem razmerju, in ki opravljajo podobne funkcije v vseh njih.

Živi organizmi so sestavljeni iz celic, ki imajo v svoji organizaciji različne stopnje zahtevnosti. Za nekatere so razmeroma preprosti, kot so bakterije, za druge pa so značilni bolj zapleteni vzorci organiziranosti, ki imajo veliko več elementov v svoji notranji organizaciji, kot je to primer v večini evkariontskih celic.

Fotografija avtorja «oblako3011» na www.pixabay.com

Strukturne elemente žive snovi sestavljajo biomolekule in glavne sestavine večine teh biomolekul so na primer za ljudi ogljik (50%), kisik (20%), vodik (10%). ), dušik (8,5%), kalcij (4%) in fosfor (2,5%) (vse vrednosti glede na suho maso).

Teh šest elementov predstavlja približno 95% celotne sestave organskih snovi, preostalih 5% pa ustreza drugim elementom, kot so: kalij, žveplo, natrij, klor, magnezij, železo, mangan in jod.

Treba je opozoriti, da je večina sestave organizmov (več kot 60% telesne teže) voda v tekočem stanju, kar je temeljni element življenja, saj so v njej potopljene tako znotrajcelične strukture kot tudi same celice. .

Ta tekoči medij zagotavlja celicam najpomembnejše potrebne pogoje in v njem potekajo vse biokemične reakcije, pomembne za preživetje.

kemična sestava živega bitja

- Kompleksne biomolekule

Več glavnih elementov, ki gredo v sestavo žive snovi, se v različnih razmerjih združuje in tvori različne sklope majhnih organskih molekul, ki pa služijo kot strukturni elementi za tvorbo bolj zapletenih biomolekul.

Razmerje med temi strukturnimi elementi in glavnimi kompleksnimi biomolekuli organizmov je naslednje:

- Deoksiribonukleotidi in deoksiribonukleinska kislina (DNK)

- Ribonukleotidi in ribonukleinska kislina (RNA)

- Aminokisline in beljakovine

- Monosaharidi in polisaharidi

- Maščobne kisline in lipidi

Deoksiribonukleotidi in deoksiribonukleinska kislina

Deoksiribonukleinska kislina ali DNK vsebuje dedne podatke o vseh živih bitjih, prokariotih in evkariotih. Ta pomembna biomolekula določa tudi glavne značilnosti celice, tako z morfološkega, metaboličnega, strukturnega in razvojnega vidika.

DNK kodira informacije, potrebne za sintezo beljakovin, kot tudi tiste, ki so potrebne za sintezo RNA, ki je še ena pomembna organska molekula, potrebna za sintezo in nadzor številnih celičnih procesov.

Gre za polimer, sestavljen iz dveh pramenov podenot, imenovanih nukleotidi, katerih strukture tvorijo molekula deoksiriboze (monosaharid s 5 atomi ogljika), ene ali več fosfatnih skupin in dušikove baze z enim ali dvema obročkoma (purin ali pirimidin oz. oz.

Purične baze DNA so adenin (A) in gvanin (G), medtem ko sta pirimidinski bazi timin (T) in citozin (C).

Linearno so nukleotidi istega verige DNA medsebojno povezani s fosfodiesterskimi vezmi, ki jih sestavljajo fosfatne skupine in sladkorji, s katerimi so kovalentno povezani.

Podstavki v enem od pramenov se dopolnjujejo s tistimi, ki so v drugem pramenu nasproti temu z vodikovimi vezmi, vedno na enak način: adenin s timinom (AT) in gvanin s citozinom (GC ).

Različne dušikove baze v DNK in RNK.
Vir Uporabnik: Spontranslation: Uporabnik: Jcfidy

Ribonukleotidi in ribonukleinska kislina

Tako kot DNK je tudi ribonukleinska kislina biomolekula in je odgovorna za postopek vezave aminokislin, ki sestavljajo beljakovine, kot tudi druge bolj zapletene procese uravnavanja in nadzora izražanja genov.

Tudi biopolimer je, vendar nukleotidi, ki ga tvorijo, imenujemo ribonukleotidi, ker monosaharid, ki jih tvori, ni deoksiriboza, kot v DNK, temveč riboza. Imajo tudi eno ali več fosfatnih skupin in njihove dušikove baze se razlikujejo od DNK v tem, da gvanina ni, ampak uracil (U).

Aminokisline in beljakovine

Beljakovine so biomolekule, ki lahko dosežejo različne stopnje zahtevnosti in so glede na strukturo in delovanje bistveno vsestranske. Celicam ne dajejo le strukture in oblike, ampak imajo lahko tudi dejavnosti, ki omogočajo hiter razvoj bistvenih biokemičnih reakcij (encimov).

Ne glede na vrsto proteina, so vse sestavljene iz osnovnih "gradnikov" imenovanih aminokislin , ki so molekule, ki imajo "asimetrični" atom ogljika, vezan na amino skupino (-NH2), na karboksilno skupino (-COOH), atom vodika (-H) in skupina R, ki ju razlikuje.

Grafični prikaz strukture ribosomalnega proteina (Vir: Jawahar Swaminathan in osebje MSD na Evropskem inštitutu za bioinformatiko prek Wikimedia Commons)

Najpogostejših aminokislin v naravi je 20 in jih razvrščamo glede na identiteto skupine R; to so:

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

- asparaginska kislina, glutaminska kislina, arginin, lizin, histidin (tisti z nabojem) in

- glicin, alanin, valin, levcin, izolevcin, triptofan, prolin, cistein, metionin in fenilalanin (apolarni).

Ko se DNK pretvori v molekulo RNA, vsak triplet nukleotidov predstavlja kodo, ki pove strukturi, ki sintetizira beljakovine (ribosome), katero vrsto aminokisline vključi v rastočo peptidno verigo.

Tako nastajajo polipeptidi, ki sestavljajo beljakovine, zahvaljujoč se združitvi med njihovimi aminokislinami, ki je sestavljena iz vzpostavitve peptidne vezi med ogljikom karboksilne skupine aminokisline in dušikom amino skupine sosednje aminokisline.

Monosaharidi in polisaharidi

Ogljikovi hidrati so ena najpogostejših biomolekul pri živih bitjih. Izpolnjujejo osnovne funkcije, kot so strukturni, prehranski, signalni elementi itd. Sestavljajo jih kemični kompleksi ogljika, vodika in kisika v različnih razmerjih.

Rastline so eden glavnih proizvajalcev naravnih ogljikovih hidratov živih bitij in večina živali je od tega odvisna zaradi svojega preživljanja, saj iz njih črpajo energijo, vodo in ogljik.

Celuloza, strukturni biopolimer (Vir: Vicente Neto prek Wikimedia Commons)

Strukturni ogljikovi hidrati zelenjave (celuloza, lignin itd.) Ter rezervni ogljikovi hidrati rastlin (škrob) in mnogih živali (glikogen) so bolj ali manj zapleteni polisaharidi, ki jih sestavljajo polimeri enostavnih enot sladkorja oz. monosaharidi (predvsem glukoza).

Maščobne kisline in lipidi

Lipidi so v vodi netopne spojine, ki so temeljna snov bioloških membran, ki je osnovna s funkcionalnega in strukturnega vidika vseh živih celic.

So amfipatične molekule, torej molekule, ki imajo hidrofilni in hidrofobni konec. Sestavljene so iz verig maščobnih kislin, ki so pritrjene na ogljikovo okostje, na splošno glicerol, katerega tretji "prosti" atom ogljika je povezan z določenim nadomestkom, ki daje vsaki molekuli identiteto.

Nekateri najpogostejši lipidi (Vir: Prvotni nalagalnik je bil Lmaps na angleški Wikipediji. Via Wikimedia Commons)

Maščobne kisline so ogljikovodiki, torej so sestavljeni izključno iz ogljikovih in vodikovih atomov, povezanih skupaj.

Združitev več lipidov v obliki dvosloja je tisto, kar omogoča nastanek membrane, značilnosti hidrofobnosti te strukture in prisotnost integralnih in perifernih beljakovin pa naredijo to polprepustno strukturo.

- Voda

Fotografiral José Manuel Suárez, prek Wikimedia Commons

Voda (H2O) je eden najpomembnejših kemičnih elementov živih bitij in celic, ki jih sestavljajo. Velik del telesne teže živali in rastlin sestavlja ta brezbarvna tekočina.

S fotosintezo, ki jo izvajajo rastline, je voda glavni vir kisika, ki ga živali dihajo, in tudi vodikovi atomi, ki so del organskih spojin.

Velja za univerzalno topilo in zaradi njegovih lastnosti je še posebej pomembno za razvoj skoraj vseh biokemičnih reakcij, ki so značilne za žive organizme.

Če gledamo s celičnega vidika, je voda razdeljena na "predelke":

• Medcelični prostor, kjer citosol tvori voda z drugimi mešanimi snovmi, tekočino, v kateri se suspendirajo organele evkariontskih celic.
• Izvencelični prostor, ki je sestavljen iz okolja, ki obdaja celice, bodisi v tkivu bodisi v naravnem okolju (enocelični organizmi).

- Ioni

Veliko kemičnih elementov v celicah najdemo v obliki zgoraj omenjenih biomolekul in številne druge, ki so izpuščene iz tega besedila. Drugi pomembni kemični elementi pa so v obliki ionov.

Celične membrane so na splošno nepropustne za ione, raztopljene v notranjem ali zunanjem okolju celic, zato lahko te vstopijo ali zapustijo skozi transporterje ali posebne kanale.

Ionska koncentracija zunajceličnega medija ali citosola vpliva na osmotske in električne značilnosti celic, pa tudi na različne celične procese signalizacije, ki so odvisni od njih.

Med najpomembnejše ione za živalska in rastlinska tkiva sodijo kalcij, kalij in natrij, klor in magnezij.

Reference

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J in sod. Molekularna biologija celice. 4. izdaja. New York: Garland Science; 2002. Kemične sestavine celice. Dostopno od: ncbi.nlm.nih.gov
2. Gladyshev, GP, Kitaeva, DK in Ovcharenko, EN (1996). Zakaj se kemična sestava živih bitij prilagaja okolju? Časopis za biološke sisteme, 4 (04), 555-564.
3. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA in Rodwell, VW (2014). Harperjeva ilustrirana biokemija. Mcgraw-hrib.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, Cox, MM (2008). Lehningerjeva načela biokemije. Macmillan.
5. Prescher, JA, & Bertozzi, CR (2005). Kemija v živih sistemih. Naravna kemijska biologija, 1 (1), 13–21.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologija (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: ZDA.