- องค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิต
- - สารชีวโมเลกุลที่ซับซ้อน
- ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์และกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก
- ไรโบนิวคลีโอไทด์และกรดไรโบนิวคลีอิก
- กรดอะมิโนและโปรตีน
- มอโนแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์
- กรดไขมันและไขมัน
- - น้ำ
- - ไอออน
- อ้างอิง
องค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิตอยู่บนพื้นฐานของโมเลกุลของสารอินทรีย์และอนินทรีองค์ประกอบบางอย่างมากขึ้นหรือน้อยลงในสัดส่วนเดียวกันและที่ทำหน้าที่คล้ายกันในทั้งหมดของพวกเขา
สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยเซลล์และเซลล์เหล่านี้มีระดับความซับซ้อนที่แตกต่างกันในองค์กร บางชนิดค่อนข้างเรียบง่ายเช่นแบคทีเรียและอื่น ๆ มีลักษณะเฉพาะด้วยรูปแบบองค์กรที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยมีองค์ประกอบอื่น ๆ อีกมากมายในองค์กรภายในเช่นเดียวกับในเซลล์ยูคาริโอตส่วนใหญ่
ถ่ายภาพโดย« oblako3011 »ที่ www.pixabay.com
องค์ประกอบโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตประกอบด้วยสารชีวโมเลกุลและองค์ประกอบหลักของสารชีวโมเลกุลเหล่านี้ส่วนใหญ่ในกรณีของมนุษย์ตัวอย่างเช่นคาร์บอน (50%) ออกซิเจน (20%) ไฮโดรเจน (10%) ) ไนโตรเจน (8.5%) แคลเซียม (4%) และฟอสฟอรัส (2.5%) (ค่าทั้งหมดที่สัมพันธ์กับน้ำหนักแห้ง)
องค์ประกอบทั้งหกนี้เป็นตัวแทนประมาณ 95% ขององค์ประกอบทั้งหมดของสารอินทรีย์ส่วนที่เหลือ 5% สอดคล้องกับองค์ประกอบอื่น ๆ เช่นโพแทสเซียมกำมะถันโซเดียมคลอรีนแมกนีเซียมเหล็กแมงกานีสและไอโอดีน
ควรสังเกตว่าองค์ประกอบส่วนใหญ่ของสิ่งมีชีวิต (มากกว่า 60% ของน้ำหนักตัว) คือน้ำในสถานะของเหลวซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานสำหรับสิ่งมีชีวิตเนื่องจากทั้งโครงสร้างภายในเซลล์และเซลล์จะถูกแช่อยู่ในนั้น .
ตัวกลางที่เป็นของเหลวนี้ทำให้เซลล์มีเงื่อนไขที่จำเป็นที่สุดและในนั้นปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่เกี่ยวข้องทั้งหมดเพื่อการอยู่รอดจะเกิดขึ้น
องค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิต
- สารชีวโมเลกุลที่ซับซ้อน
องค์ประกอบหลักหลายอย่างที่เป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตรวมกันในสัดส่วนที่แตกต่างกันเพื่อสร้างชุดโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กที่แตกต่างกันซึ่งจะทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบโครงสร้างสำหรับการก่อตัวของสารชีวโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้น
ความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบโครงสร้างเหล่านี้กับสารชีวโมเลกุลที่ซับซ้อนหลักของสิ่งมีชีวิตมีดังนี้:
- ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์และกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA)
- ไรโบนิวคลีโอไทด์และกรดไรโบนิวคลีอิก (RNA)
- กรดอะมิโนและโปรตีน
- มอโนแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์
- กรดไขมันและไขมัน
ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์และกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก
กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกหรือดีเอ็นเอมีข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตและยูคาริโอตทั้งหมด ชีวโมเลกุลที่สำคัญนี้ยังกำหนดลักษณะสำคัญของเซลล์ทั้งจากมุมมองทางสัณฐานวิทยาการเผาผลาญโครงสร้างและพัฒนาการ
DNA เข้ารหัสข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนเช่นเดียวกับที่จำเป็นในการสังเคราะห์ RNA ซึ่งเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์และควบคุมกระบวนการของเซลล์จำนวนมาก
เป็นโพลีเมอร์ที่ประกอบด้วยสองเส้นของหน่วยย่อยที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ซึ่งมีโครงสร้างเกิดขึ้นจากโมเลกุลของดีออกซีไรโบส (มอโนแซ็กคาไรด์ที่มีคาร์บอน 5 อะตอม) หมู่ฟอสเฟตหนึ่งกลุ่มหรือมากกว่าและฐานไนโตรเจนที่มีวงแหวนหนึ่งหรือสองวง (พิวรีนหรือไพริมิดีน ตามลำดับ)
เบส puric ของ DNA คือ adenine (A) และ guanine (G) ในขณะที่ฐาน pyrimidine คือ thymine (T) และ cytosine (C)
ในเชิงเส้นนิวคลีโอไทด์ของสายดีเอ็นเอเดียวกันจะเชื่อมต่อกันผ่านพันธะฟอสโฟดิสเตอร์ซึ่งประกอบด้วยหมู่ฟอสเฟตและน้ำตาลที่พวกมันเชื่อมโยงกันด้วยโควาเลนต์
ฐานที่มีอยู่ในเส้นใดเส้นหนึ่งนั้นเสริมกับสิ่งที่อยู่ตรงข้ามกับสิ่งเหล่านี้ในอีกเส้นหนึ่งโดยใช้พันธะไฮโดรเจนในลักษณะเดียวกันเสมอ: อะดีนีนกับไทมีน (AT) และกัวนีนที่มีไซโตซีน (GC )
ฐานไนโตรเจนที่แตกต่างกันใน DNA และ RNA
แหล่งที่มาของผู้ใช้: Sponktranslation: ผู้ใช้: Jcfidy
ไรโบนิวคลีโอไทด์และกรดไรโบนิวคลีอิก
เช่นเดียวกับดีเอ็นเอกรดไรโบนิวคลีอิกเป็นโมเลกุลทางชีวโมเลกุลและมีหน้าที่รับผิดชอบในกระบวนการจับตัวของกรดอะมิโนที่ประกอบเป็นโปรตีนตลอดจนกระบวนการควบคุมและควบคุมการแสดงออกของยีนที่ซับซ้อนมากขึ้น
นอกจากนี้ยังเป็นไบโอพอลิเมอร์ แต่นิวคลีโอไทด์ที่ก่อตัวขึ้นเรียกว่าไรโบนิวคลีโอไทด์เนื่องจากโมโนแซ็กคาไรด์ที่สร้างโครงสร้างไม่ใช่ดีออกซีไรโบสเช่นเดียวกับในดีเอ็นเอ แต่เป็นไรโบส พวกเขายังมีหมู่ฟอสเฟตอย่างน้อยหนึ่งกลุ่มและฐานไนโตรเจนของพวกมันแตกต่างจากดีเอ็นเอในกวานีนที่ไม่มีอยู่ แต่ uracil (U)
กรดอะมิโนและโปรตีน
โปรตีนเป็นสารชีวโมเลกุลที่สามารถเข้าถึงระดับความซับซ้อนที่แตกต่างกันและมีความหลากหลายอย่างมีนัยสำคัญในแง่ของโครงสร้างและหน้าที่ พวกเขาไม่เพียง แต่ให้โครงสร้างและรูปร่างแก่เซลล์เท่านั้น แต่ยังสามารถมีกิจกรรมที่ช่วยให้เกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมี (เอนไซม์) ที่จำเป็นอย่างรวดเร็ว
โดยไม่คำนึงถึงประเภทของโปรตีนที่เป็นปัญหาพวกมันทั้งหมดประกอบด้วย "ส่วนประกอบสำคัญ" ที่เรียกว่ากรดอะมิโนซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีอะตอมของคาร์บอน "ไม่สมมาตร" ติดอยู่กับหมู่อะมิโน (-NH2) กับหมู่คาร์บอกซิล (-COOH), อะตอมไฮโดรเจน (-H) และกลุ่ม R ที่แยกความแตกต่างออกไป
การแสดงภาพโครงสร้างของโปรตีนไรโบโซม (ที่มา: Jawahar Swaminathan และเจ้าหน้าที่ MSD ที่ European Bioinformatics Institute ผ่าน Wikimedia Commons)
กรดอะมิโนที่พบมากที่สุดในธรรมชาติคือ 20 และถูกจัดประเภทตามเอกลักษณ์ของกลุ่ม R เหล่านี้คือ:
- แอสพาราจีนกลูตามีนไทโรซีนซีรีน ธ รีโอนีน (มีขั้ว)
- กรดแอสปาร์ติกกรดกลูตามิกอาร์จินีนไลซีนฮิสทิดีน (ผู้ที่มีประจุไฟฟ้า) และ
- ไกลซีน, อะลานีน, วาลีน, ลิวซีน, ไอโซลิวซีน, ทริปโตเฟน, โพรลีน, ซีสเทอีน, เมไทโอนีนและฟีนิลอะลานีน (สารอะโพลาร์)
เมื่อ DNA ถูกแปลเป็นโมเลกุล RNA แล้วนิวคลีโอไทด์ทริปเปิลแต่ละตัวจะแสดงรหัสที่บอกโครงสร้างที่สังเคราะห์โปรตีน (ไรโบโซม) ว่ากรดอะมิโนชนิดใดที่จะรวมเข้ากับห่วงโซ่เปปไทด์ที่กำลังเติบโต
จากนั้นโพลีเปปไทด์ที่ประกอบเป็นโปรตีนจะถูกผลิตขึ้นจากการรวมกันระหว่างกรดอะมิโนซึ่งประกอบด้วยการสร้างพันธะเปปไทด์ระหว่างคาร์บอนของกลุ่มคาร์บอกซิลของกรดอะมิโนกับไนโตรเจนของกลุ่มอะมิโนของกรดอะมิโนที่อยู่ติดกัน
มอโนแซ็กคาไรด์และโพลีแซ็กคาไรด์
คาร์โบไฮเดรตเป็นหนึ่งในสารชีวโมเลกุลที่มีอยู่มากที่สุดในสิ่งมีชีวิต พวกเขาตอบสนองฟังก์ชันพื้นฐานเช่นโครงสร้างโภชนาการองค์ประกอบสัญญาณ ฯลฯ ประกอบด้วยสารประกอบเชิงซ้อนของคาร์บอนไฮโดรเจนและออกซิเจนในสัดส่วนที่ต่างกัน
พืชเป็นหนึ่งในผู้ผลิตคาร์โบไฮเดรตตามธรรมชาติหลักของสิ่งมีชีวิตและสัตว์ส่วนใหญ่อาศัยสิ่งเหล่านี้เพื่อความอยู่รอดเนื่องจากพวกมันดึงพลังงานน้ำและคาร์บอนออกจากสิ่งเหล่านี้
เซลลูโลสซึ่งเป็นโพลิเมอร์ชีวภาพที่มีโครงสร้าง (ที่มา: Vicente Neto ผ่าน Wikimedia Commons)
คาร์โบไฮเดรตเชิงโครงสร้างของผัก (เซลลูโลสลิกนิน ฯลฯ ) เช่นเดียวกับคาร์โบไฮเดรตสำรองของพืช (แป้ง) และจากสัตว์หลายชนิด (ไกลโคเจน) เป็นโพลีแซ็กคาไรด์เชิงซ้อนที่ประกอบด้วยโพลีเมอร์ของหน่วยน้ำตาลอย่างง่ายหรือ โมโนแซคคาไรด์ (ส่วนใหญ่เป็นกลูโคส)
กรดไขมันและไขมัน
ลิพิดเป็นสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำซึ่งเป็นสารพื้นฐานของเยื่อชีวภาพโดยพื้นฐานจากมุมมองเชิงหน้าที่และโครงสร้างของเซลล์สิ่งมีชีวิตทั้งหมด
พวกมันเป็นโมเลกุลแอมฟิพาทิกนั่นคือโมเลกุลที่มีส่วนปลายที่ไม่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ พวกมันประกอบด้วยโซ่กรดไขมันที่ยึดติดกับโครงกระดูกคาร์บอนโดยทั่วไปคือกลีเซอรอลซึ่งอะตอมของคาร์บอน "อิสระ" ตัวที่สามติดอยู่กับสารทดแทนเฉพาะที่ทำให้แต่ละโมเลกุลมีเอกลักษณ์
ไขมันที่พบบ่อยที่สุด (ที่มา: ผู้อัปโหลดต้นฉบับคือ Lmaps ที่ English Wikipedia ผ่าน Wikimedia Commons)
กรดไขมันเป็นไฮโดรคาร์บอนกล่าวคือประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนที่รวมตัวกันเท่านั้น
การเชื่อมโยงของไขมันหลายตัวในรูปแบบของ bilayer คือสิ่งที่ทำให้การสร้างเมมเบรนเป็นไปได้และลักษณะการไม่ชอบน้ำของโครงสร้างนี้เช่นเดียวกับการมีอยู่ของโปรตีนในตัวและส่วนปลายทำให้เป็นโครงสร้างกึ่งซึมผ่านได้
- น้ำ
ภาพถ่ายโดยJosé Manuel Suárezผ่าน Wikimedia Commons
น้ำ (H2O) เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งสำหรับสิ่งมีชีวิตและเซลล์ที่สร้างขึ้น น้ำหนักตัวของสัตว์และพืชส่วนใหญ่ประกอบด้วยของเหลวที่ไม่มีสีนี้
ด้วยการสังเคราะห์แสงโดยพืชน้ำเป็นแหล่งออกซิเจนหลักที่สัตว์หายใจและอะตอมของไฮโดรเจนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบอินทรีย์
ถือเป็นตัวทำละลายสากลและคุณสมบัติของมันทำให้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาปฏิกิริยาทางชีวเคมีเกือบทั้งหมดที่เป็นลักษณะของสิ่งมีชีวิต
หากมองจากมุมมองของเซลลูลาร์น้ำจะถูกแบ่งออกเป็น "ช่องต่างๆ":
- ช่องว่างภายในเซลล์ซึ่งไซโตซอลถูกสร้างขึ้นโดยน้ำและสารอื่นผสมซึ่งเป็นของเหลวที่ออร์แกเนลล์ของเซลล์ยูคาริโอตถูกระงับ
- พื้นที่นอกเซลล์ซึ่งประกอบด้วยสิ่งแวดล้อมที่ล้อมรอบเซลล์ทั้งในเนื้อเยื่อหรือในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ (สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว)
- ไอออน
องค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่ในเซลล์พบในรูปของสารชีวโมเลกุลที่กล่าวถึงข้างต้นและอื่น ๆ อีกมากมายที่ละเว้นจากข้อความนี้ อย่างไรก็ตามองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญอื่น ๆ อยู่ในรูปของไอออน
โดยทั่วไปเยื่อหุ้มเซลล์ไม่อนุญาตให้ไอออนละลายในสภาพแวดล้อมภายในหรือภายนอกของเซลล์ดังนั้นสิ่งเหล่านี้จึงสามารถเข้าหรือออกจากตัวขนส่งหรือช่องทางพิเศษ
ความเข้มข้นของไอออนิกของตัวกลางนอกเซลล์หรือของไซโตซอลมีผลต่อลักษณะออสโมติกและไฟฟ้าของเซลล์ตลอดจนกระบวนการส่งสัญญาณของเซลล์ที่แตกต่างกันซึ่งขึ้นอยู่กับสิ่งเหล่านี้
ในบรรดาไอออนที่สำคัญที่สุดสำหรับเนื้อเยื่อของสัตว์และพืช ได้แก่ แคลเซียมโพแทสเซียมและโซเดียมคลอรีนและแมกนีเซียม
อ้างอิง
- Alberts B, Johnson A, Lewis J และอื่น ๆ อณูชีววิทยาของเซลล์. พิมพ์ครั้งที่ 4. นิวยอร์ก: Garland Science; 2545. ส่วนประกอบทางเคมีของเซลล์. มีให้จาก: ncbi.nlm.nih.gov
- Gladyshev, GP, Kitaeva, DK และ Ovcharenko, EN (1996) เหตุใดองค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิตจึงปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อม วารสารระบบชีวภาพ, 4 (04), 555-564.
- Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA และ Rodwell, VW (2014) ภาพประกอบชีวเคมีของฮาร์เปอร์ McGraw-Hill
- Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008) หลักการทางชีวเคมีของ Lehninger Macmillan
- Prescher, JA, & Bertozzi, CR (2005). เคมีในระบบสิ่งมีชีวิต. ชีววิทยาเคมีธรรมชาติ, 1 (1), 13-21.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011) ชีววิทยา (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: สหรัฐอเมริกา