कोशिकाओं में अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थ (यौगिक) होते हैं।

कोशिका के अकार्बनिक पदार्थ- यह पानी, विभिन्न खनिज लवण, कार्बन डाइऑक्साइड, अम्ल और क्षार हैं।

पानीजीवित कोशिका की सामग्री का एक अनिवार्य घटक है। पानी कोशिका को लोच और आयतन देता है, संरचना की स्थिरता सुनिश्चित करता है, रासायनिक प्रतिक्रियाओं और कार्बनिक अणुओं के निर्माण में भाग लेता है, और कोशिका की सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के घटित होने को संभव बनाता है। पानी उन रसायनों के लिए एक विलायक है जो कोशिका के अंदर और बाहर जाते हैं।

पानी(हाइड्रोजन ऑक्साइड, एच2ओ) एक पारदर्शी तरल है जो रंगहीन (छोटी मात्रा में), गंध और स्वादहीन होता है। प्राकृतिक परिस्थितियों में इसमें घुले हुए पदार्थ (लवण, गैसें) होते हैं। कोशिकाओं और जीवित जीवों के जीवन, जलवायु और मौसम के निर्माण में पानी का महत्वपूर्ण महत्व है।

कोशिका में पानी की मात्रा कुल द्रव्यमान का 60 से 95% तक होती है। किसी कोशिका में पानी की भूमिका अणुओं के छोटे आकार, उनकी ध्रुवीयता और हाइड्रोजन बांड बनाने की क्षमता से जुड़े अद्वितीय रासायनिक और भौतिक गुणों से निर्धारित होती है।

जैविक प्रणालियों के एक घटक के रूप में जल

• पानी ध्रुवीय पदार्थों - लवण, शर्करा, अम्ल आदि के लिए एक सार्वभौमिक विलायक है। यह उनकी प्रतिक्रियाशीलता को बढ़ाता है, इसलिए कोशिका में अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाएं जलीय घोल में होती हैं।
• गैर-ध्रुवीय पदार्थ पानी में अघुलनशील होते हैं (हाइड्रोजन बांड नहीं बनते हैं)। एक दूसरे के प्रति आकर्षित होकर, पानी की उपस्थिति में हाइड्रोफोबिक पदार्थ विभिन्न परिसरों (उदाहरण के लिए, जैविक झिल्ली) का निर्माण करते हैं।
• पानी की उच्च विशिष्ट ऊष्मा (यानी, हाइड्रोजन बांड को तोड़ने के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा का अवशोषण) परिवेश के तापमान में परिवर्तन के दौरान शरीर के थर्मल संतुलन के रखरखाव को सुनिश्चित करती है।
• वाष्पीकरण की उच्च गर्मी (शरीर को ठंडा करते समय अणुओं की गर्मी की एक महत्वपूर्ण मात्रा को दूर ले जाने की क्षमता) शरीर को अधिक गर्म होने से रोकती है।
• उच्च सतह तनाव ऊतकों के माध्यम से समाधान की गति सुनिश्चित करता है।
• पानी चयापचय उत्पादों को हटाने को सुनिश्चित करता है।
• पौधों में, पानी कोशिका स्फीति को बनाए रखता है; कुछ जानवरों में यह सहायक कार्य (हाइड्रोस्टैटिक कंकाल) करता है।
• पानी विभिन्न जैविक तरल पदार्थों (रक्त, लार, बलगम, पित्त, आँसू, शुक्राणु, श्लेष और फुफ्फुस तरल पदार्थ, आदि) का हिस्सा है।

पानी के अणु का आकार कोणीय होता है: हाइड्रोजन परमाणु ऑक्सीजन के संबंध में लगभग 104.5° का कोण बनाते हैं।

ऑक्सीजन परमाणु की उच्च विद्युत ऋणात्मकता के कारण, O-H बंधन ध्रुवीय होता है। हाइड्रोजन परमाणुओं पर आंशिक धनात्मक आवेश होता है, और ऑक्सीजन परमाणुओं पर आंशिक ऋणात्मक आवेश होता है।

एक द्विध्रुव अपने आकार की तुलना में बड़ी दूरी पर अपने चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है।

जब पानी वाष्पित हो जाता है, तो हाइड्रोजन बांड को तोड़ने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

कोशिका में पानी को छोड़कर अकार्बनिक पदार्थ मौजूद होते हैं खनिज लवण.

खनिज लवण कुल कोशिका द्रव्यमान का केवल 1-1.5% बनाते हैं, लेकिन उनकी भूमिका महत्वपूर्ण है। घुले हुए रूप में, वे कोशिका के जीवन को निर्धारित करने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए एक आवश्यक माध्यम हैं।

कोशिकाओं में कई अलग-अलग चीजें होती हैं लवण. पशु, उत्सर्जन प्रणाली का उपयोग करके, शरीर से अतिरिक्त लवण निकालते हैं, और पौधों में वे विभिन्न अंगों या रिक्तिकाओं में जमा और क्रिस्टलीकृत होते हैं। अधिकतर ये कैल्शियम लवण होते हैं। पौधों की कोशिकाओं में उनका आकार भिन्न हो सकता है: सुई, रोम्बस, क्रिस्टल - एकल या एक साथ जुड़े हुए (ड्रूसन)।

जलीय घोल में नमक के अणु धनायनों और ऋणायनों में टूट जाते हैं। सबसे महत्वपूर्ण हैं धनायन (K +, Na +, Ca 2+, Mg +, NH 4 +) और ऋणायन (Cl -, H 2 P0 4 -, HP0 4 2-, HC0 3 -, NO 3 -, SO 4 2 -).

विभिन्न आयनों की सांद्रता कोशिका के विभिन्न भागों के साथ-साथ कोशिका और पर्यावरण में भी भिन्न-भिन्न होती है। कोशिका के बाहर सोडियम आयनों की सांद्रता हमेशा अधिक होती है, और कोशिका के अंदर पोटेशियम और मैग्नीशियम आयनों की सांद्रता हमेशा अधिक होती है। कोशिका के अंदर और उसकी सतह पर धनायनों और ऋणायनों की मात्रा के बीच का अंतर झिल्ली के पार पदार्थों के सक्रिय स्थानांतरण को सुनिश्चित करता है।

साइटोप्लाज्म के बफरिंग गुण - चयापचय के दौरान अम्लीय और क्षारीय पदार्थों के निरंतर गठन की स्थिति में हाइड्रोजन आयनों की एक निश्चित एकाग्रता बनाए रखने की कोशिका की क्षमता - कोशिका के अंदर लवण की सांद्रता पर निर्भर करती है।

फॉस्फोरिक एसिड आयन एक फॉस्फेट बफर सिस्टम बनाते हैं जो शरीर के इंट्रासेल्युलर वातावरण के पीएच को 6.9 पर बनाए रखता है।

कार्बोनिक एसिड और उसके आयन एक बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम बनाते हैं जो बाह्य कोशिकीय वातावरण (रक्त प्लाज्मा) के पीएच को 7.4 पर बनाए रखता है।

कुछ आयन एंजाइमों के सक्रियण, कोशिका में आसमाटिक दबाव के निर्माण, मांसपेशियों के संकुचन, रक्त के थक्के जमने आदि की प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं। महत्वपूर्ण कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए कई धनायन और ऋणायन आवश्यक हैं।

कक्षा 10-11 के लिए पाठ्यपुस्तक

अनुभाग I. कोशिका - जीवित चीजों की एक इकाई
अध्याय I. कोशिका की रासायनिक संरचना

जीवित जीवों में बड़ी संख्या में रासायनिक तत्व होते हैं। वे यौगिकों के दो वर्ग बनाते हैं - कार्बनिक और अकार्बनिक। रासायनिक यौगिक, जिनका आधार कार्बन परमाणु हैं, जीवित चीजों की पहचान बनाते हैं। इन यौगिकों को कार्बनिक कहा जाता है। कार्बनिक यौगिक अत्यंत विविध हैं, लेकिन उनमें से केवल चार वर्गों का ही सार्वभौमिक जैविक महत्व है: प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, कार्बोहाइड्रेट और लिपिड।

§ 1. अकार्बनिक यौगिक

जैविक रूप से महत्वपूर्ण रासायनिक तत्व।हमें ज्ञात 100 से अधिक रासायनिक तत्वों में से लगभग 80 जीवित जीवों में शामिल हैं, और केवल 24 ही ज्ञात हैं कि वे कोशिका में क्या कार्य करते हैं। इन तत्वों का समुच्चय आकस्मिक नहीं है। जीवन की उत्पत्ति विश्व महासागर के जल में हुई, और जीवित जीवों में मुख्य रूप से वे तत्व शामिल होते हैं जो ऐसे यौगिक बनाते हैं जो पानी में आसानी से घुलनशील होते हैं। इनमें से अधिकांश तत्व हल्के हैं; उनकी ख़ासियत मजबूत (सहसंयोजक) बंधन बनाने और कई अलग-अलग जटिल अणु बनाने की क्षमता है।

मानव शरीर की कोशिकाओं की संरचना में ऑक्सीजन (60% से अधिक), कार्बन (लगभग 20%) और हाइड्रोजन (लगभग 10%) का प्रभुत्व है। नाइट्रोजन, कैल्शियम, फॉस्फोरस, क्लोरीन, पोटेशियम, सल्फर, सोडियम, मैग्नीशियम मिलाकर लगभग 5% बनता है। शेष 13 तत्व 0.1% से अधिक नहीं बनाते हैं। अधिकांश जानवरों की कोशिकाओं की तात्विक संरचना एक समान होती है; केवल पौधों और सूक्ष्मजीवों की कोशिकाएँ भिन्न होती हैं। यहां तक ​​कि वे तत्व जो कोशिकाओं में नगण्य मात्रा में मौजूद होते हैं, उन्हें किसी भी चीज़ से प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है और वे जीवन के लिए बिल्कुल आवश्यक हैं। इस प्रकार, कोशिकाओं में आयोडीन की मात्रा 0.01% से अधिक नहीं होती है। हालाँकि, यदि मिट्टी में (और इसलिए खाद्य उत्पादों में) इसकी कमी है, तो बच्चों की वृद्धि और विकास में देरी होती है। पशु कोशिकाओं में तांबे की मात्रा 0.0002% से अधिक नहीं होती है। लेकिन मिट्टी में तांबे की कमी (इसलिए पौधों में) के साथ, खेत जानवरों की बड़े पैमाने पर बीमारियाँ होती हैं।

मूल तत्व सेल का अर्थ इस अनुच्छेद के अंत में दिया गया है।

अकार्बनिक (खनिज) यौगिक।जीवित कोशिकाओं में कई अपेक्षाकृत सरल यौगिक होते हैं जो निर्जीव प्रकृति में भी पाए जाते हैं - खनिजों और प्राकृतिक जल में। ये अकार्बनिक यौगिक हैं.

जल पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले पदार्थों में से एक है। यह पृथ्वी की अधिकांश सतह को कवर करता है। लगभग सभी जीवित चीजें मुख्य रूप से पानी से बनी हैं। मनुष्यों में, अंगों और ऊतकों में पानी की मात्रा 20% (हड्डी के ऊतकों में) से 85% (मस्तिष्क में) तक भिन्न होती है। किसी व्यक्ति के द्रव्यमान का लगभग 2/3 भाग पानी होता है, जेलीफ़िश के शरीर में 95% तक पानी होता है, यहाँ तक कि सूखे पौधों के बीजों में भी 10-12% पानी होता है।

जल में कुछ अनोखे गुण होते हैं। ये गुण जीवित जीवों के लिए इतने महत्वपूर्ण हैं कि हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के इस यौगिक के बिना जीवन की कल्पना करना असंभव है।

पानी के अद्वितीय गुण उसके अणुओं की संरचना से निर्धारित होते हैं। पानी के एक अणु में, एक ऑक्सीजन परमाणु सहसंयोजक रूप से दो हाइड्रोजन परमाणुओं से जुड़ा होता है (चित्र 1)। जल का अणु ध्रुवीय (द्विध्रुवीय) होता है। धनात्मक आवेश हाइड्रोजन परमाणुओं पर केंद्रित होते हैं, क्योंकि ऑक्सीजन हाइड्रोजन की तुलना में अधिक विद्युत ऋणात्मक है।

चावल। 1. जल में हाइड्रोजन बंध का निर्माण

पानी के एक अणु का ऋणात्मक रूप से आवेशित ऑक्सीजन परमाणु दूसरे अणु के धनात्मक रूप से आवेशित हाइड्रोजन परमाणु की ओर आकर्षित होकर हाइड्रोजन बंधन बनाता है (चित्र 1)।

हाइड्रोजन बंधन की ताकत सहसंयोजक बंधन की तुलना में लगभग 15-20 गुना कमजोर होती है। इसलिए, हाइड्रोजन बंधन आसानी से टूट जाता है, जो देखा जाता है, उदाहरण के लिए, पानी के वाष्पीकरण के दौरान। पानी में अणुओं की तापीय गति के कारण, कुछ हाइड्रोजन बंधन टूट जाते हैं और अन्य बनते हैं।

इस प्रकार, तरल पानी में अणु गतिशील होते हैं, जो चयापचय प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है। पानी के अणु आसानी से कोशिका झिल्ली में प्रवेश कर जाते हैं।

अपने अणुओं की उच्च ध्रुवीयता के कारण, पानी अन्य ध्रुवीय यौगिकों के लिए एक विलायक है। किसी भी अन्य तरल की तुलना में पानी में अधिक पदार्थ घुलते हैं। इसीलिए कोशिका के जलीय वातावरण में कई रासायनिक प्रतिक्रियाएँ होती हैं। पानी चयापचय उत्पादों को घोलता है और उन्हें कोशिका और पूरे शरीर से निकाल देता है।

पानी में उच्च ताप क्षमता होती है, यानी अपने तापमान में न्यूनतम परिवर्तन के साथ गर्मी को अवशोषित करने की क्षमता। इसके कारण, यह कोशिका को तापमान में अचानक परिवर्तन से बचाता है। चूँकि पानी को वाष्पित करने में बहुत अधिक ऊष्मा खर्च होती है, पानी को वाष्पित करके जीव स्वयं को अधिक गर्मी से बचा सकते हैं (उदाहरण के लिए, पसीना आने पर)।

जल में उच्च तापीय चालकता होती है। यह गुण शरीर के ऊतकों के बीच गर्मी के समान वितरण की संभावना पैदा करता है।

पानी "स्नेहक" के लिए एक विलायक के रूप में कार्य करता है, जिसकी आवश्यकता वहां होती है जहां रगड़ने वाली सतहें होती हैं (उदाहरण के लिए, जोड़ों में)।

जल का अधिकतम घनत्व 4°C पर होता है। इसलिए, बर्फ, जिसका घनत्व कम होता है, पानी से हल्की होती है और इसकी सतह पर तैरती है, जो जलाशय को जमने से बचाती है।

पानी के संबंध में, सभी कोशिका पदार्थों को दो समूहों में विभाजित किया गया है: हाइड्रोफिलिक - "पानी से प्यार करना" और हाइड्रोफोबिक - "पानी से डरना" (ग्रीक से "हाइड्रो" - पानी, "फिलियो" - प्यार और "फ़ोबोस" - डर) .

हाइड्रोफिलिक पदार्थों में वे पदार्थ शामिल होते हैं जो पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं। ये लवण, शर्करा, अमीनो एसिड हैं। इसके विपरीत, हाइड्रोफोबिक पदार्थ पानी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील होते हैं। इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, वसा।

कोशिका की सतहें जो कोशिका को बाहरी वातावरण से अलग करती हैं, और कुछ अन्य संरचनाएँ, जल-अघुलनशील (हाइड्रोफोबिक) यौगिकों से बनी होती हैं। इसके कारण, कोशिका की संरचनात्मक अखंडता बनी रहती है। एक कोशिका को आलंकारिक रूप से पानी के एक बर्तन के रूप में दर्शाया जा सकता है, जहां जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं जो जीवन को सुनिश्चित करती हैं। इस बर्तन की दीवारें पानी में अघुलनशील हैं। हालाँकि, वे चुनिंदा रूप से पानी में घुलनशील यौगिकों में प्रवेश करने में सक्षम हैं।

पानी के अलावा, कोशिका के अकार्बनिक पदार्थों में हमें लवण का उल्लेख करना चाहिए, जो आयनिक यौगिक हैं। वे पोटेशियम, सोडियम, मैग्नीशियम और अन्य धातुओं के धनायनों और हाइड्रोक्लोरिक, कार्बोनिक, सल्फ्यूरिक और फॉस्फोरिक एसिड के आयनों से बनते हैं। जब ऐसे लवण अलग हो जाते हैं, तो धनायन (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+, आदि) और ऋणायन (CI -, HCO 3 -, HS0 4 -, आदि) विलयन में दिखाई देते हैं। कोशिका की बाहरी सतह पर आयनों की सांद्रता आंतरिक सतह पर उनकी सांद्रता से भिन्न होती है। कोशिका की आंतरिक और बाहरी सतहों पर पोटेशियम और सोडियम आयनों की अलग-अलग संख्या झिल्ली पर चार्ज अंतर पैदा करती है। कोशिका झिल्ली की बाहरी सतह पर सोडियम आयनों की बहुत अधिक सांद्रता होती है, और आंतरिक सतह पर पोटेशियम आयनों की बहुत अधिक सांद्रता और सोडियम की कम सांद्रता होती है। परिणामस्वरूप, कोशिका झिल्ली की आंतरिक और बाहरी सतहों के बीच एक संभावित अंतर बनता है, जो तंत्रिका या मांसपेशी के माध्यम से उत्तेजना के संचरण का कारण बनता है।

कैल्शियम और मैग्नीशियम आयन कई एंजाइमों के सक्रियकर्ता हैं, और उनकी कमी कोशिकाओं में महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को बाधित करती है। अकार्बनिक अम्ल और उनके लवण जीवित जीवों में कई महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। हाइड्रोक्लोरिक एसिड जानवरों और मनुष्यों के पेट और कीटभक्षी पौधों के विशेष अंगों में एक अम्लीय वातावरण बनाता है, जिससे खाद्य प्रोटीन का पाचन तेज हो जाता है। फॉस्फोरिक एसिड अवशेष (एच 3 पी 0 4), कई एंजाइमेटिक और अन्य सेल प्रोटीन में शामिल होकर, उनकी शारीरिक गतिविधि को बदलते हैं। सल्फ्यूरिक एसिड के अवशेष, पानी में अघुलनशील विदेशी पदार्थों में शामिल होकर, उन्हें घुलनशीलता प्रदान करते हैं और इस प्रकार कोशिकाओं और जीवों से उनके निष्कासन में योगदान करते हैं। नाइट्रस और फॉस्फोरिक एसिड के सोडियम और पोटेशियम लवण, सल्फ्यूरिक एसिड के कैल्शियम नमक पौधों के खनिज पोषण के महत्वपूर्ण घटकों के रूप में काम करते हैं, इन्हें पौधों को खिलाने के लिए उर्वरक के रूप में मिट्टी में लगाया जाता है; किसी कोशिका के लिए रासायनिक तत्वों का अर्थ नीचे अधिक विस्तार से दिया गया है।

कोशिका के जैविक रूप से महत्वपूर्ण रासायनिक तत्व

1. कोशिका में जल की जैविक भूमिका क्या है?
2. कोशिका में कौन से आयन समाहित होते हैं? उनकी जैविक भूमिका क्या है?
3. कोशिका में निहित धनायन क्या भूमिका निभाते हैं?

रासायनिक पदार्थों को पहली बार 9वीं शताब्दी के अंत में अरब वैज्ञानिक अबू बक्र अल-रज़ी द्वारा वर्गीकृत किया गया था। उन्होंने पदार्थों की उत्पत्ति के आधार पर उन्हें तीन समूहों में विभाजित किया। पहले समूह में उन्होंने खनिज पदार्थों को, दूसरे समूह में पादप पदार्थों को तथा तीसरे समूह में पशु पदार्थों को स्थान दिया।

यह वर्गीकरण लगभग एक सहस्राब्दी तक बना रहना तय था। केवल 19वीं शताब्दी में उनमें से दो समूह बने - कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थ। दोनों प्रकार के रासायनिक पदार्थ डी.आई. मेंडेलीव की तालिका में शामिल नब्बे तत्वों की बदौलत निर्मित होते हैं।

अकार्बनिक पदार्थों का समूह

अकार्बनिक यौगिकों में सरल और जटिल पदार्थों को प्रतिष्ठित किया जाता है। सरल पदार्थों के समूह में धातु, अधातु और उत्कृष्ट गैसें शामिल हैं। जटिल पदार्थ ऑक्साइड, हाइड्रॉक्साइड, एसिड और लवण द्वारा दर्शाए जाते हैं। सभी अकार्बनिक पदार्थ किसी भी रासायनिक तत्व से बनाये जा सकते हैं।

कार्बनिक पदार्थों का समूह

सभी कार्बनिक यौगिकों की संरचना में आवश्यक रूप से कार्बन और हाइड्रोजन शामिल हैं (यह खनिज पदार्थों से उनका मूलभूत अंतर है)। C और H द्वारा निर्मित पदार्थों को हाइड्रोकार्बन कहा जाता है - सबसे सरल कार्बनिक यौगिक। हाइड्रोकार्बन डेरिवेटिव में नाइट्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं। बदले में, उन्हें ऑक्सीजन और नाइट्रोजन युक्त यौगिकों में वर्गीकृत किया जाता है।

ऑक्सीजन युक्त पदार्थों के समूह का प्रतिनिधित्व अल्कोहल और ईथर, एल्डिहाइड और कीटोन, कार्बोक्जिलिक एसिड, वसा, मोम और कार्बोहाइड्रेट द्वारा किया जाता है। नाइट्रोजन युक्त यौगिकों में एमाइन, अमीनो एसिड, नाइट्रो यौगिक और प्रोटीन शामिल हैं। हेटरोसाइक्लिक पदार्थों के लिए, स्थिति दोगुनी है - वे, उनकी संरचना के आधार पर, दोनों प्रकार के हाइड्रोकार्बन से संबंधित हो सकते हैं।

कोशिका रसायन

कोशिकाओं का अस्तित्व तभी संभव है जब उनमें कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थ हों। पानी और खनिज लवणों की कमी होने पर वे मर जाते हैं। यदि कोशिकाओं में न्यूक्लिक एसिड, वसा, कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन की भारी कमी हो जाती है तो वे मर जाते हैं।

वे सामान्य जीवन के लिए सक्षम हैं यदि उनमें कार्बनिक और अकार्बनिक प्रकृति के कई हजार यौगिक शामिल हैं, जो कई अलग-अलग रासायनिक प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने में सक्षम हैं। कोशिका में होने वाली जैव रासायनिक प्रक्रियाएं इसकी महत्वपूर्ण गतिविधि, सामान्य विकास और कामकाज का आधार हैं।

रासायनिक तत्व जो कोशिका को संतृप्त करते हैं

जीवित प्रणालियों की कोशिकाओं में रासायनिक तत्वों के समूह होते हैं। वे स्थूल-, सूक्ष्म- और अति-सूक्ष्म तत्वों से समृद्ध हैं।

• मैक्रोलेमेंट्स मुख्य रूप से कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन द्वारा दर्शाए जाते हैं। कोशिका के ये अकार्बनिक पदार्थ इसके लगभग सभी कार्बनिक यौगिकों का निर्माण करते हैं। इनमें महत्वपूर्ण तत्व भी शामिल हैं। एक कोशिका कैल्शियम, फास्फोरस, सल्फर, पोटेशियम, क्लोरीन, सोडियम, मैग्नीशियम और आयरन के बिना जीवित और विकसित नहीं हो पाती है।
• सूक्ष्म तत्वों का समूह जस्ता, क्रोमियम, कोबाल्ट और तांबे से बनता है।
• अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स कोशिका के सबसे महत्वपूर्ण अकार्बनिक पदार्थों का प्रतिनिधित्व करने वाला एक अन्य समूह है। समूह सोने और चांदी से बनता है, जिसमें जीवाणुनाशक प्रभाव होता है, और पारा, जो गुर्दे की नलिकाओं को भरने वाले और एंजाइमों को प्रभावित करने वाले पानी के पुन: अवशोषण को रोकता है। इसमें प्लैटिनम और सीज़ियम भी शामिल हैं। इसमें सेलेनियम एक निश्चित भूमिका निभाता है, जिसकी कमी से विभिन्न प्रकार के कैंसर होते हैं।

कोशिका में पानी

पानी का महत्व, कोशिका जीवन के लिए पृथ्वी पर एक सामान्य पदार्थ, निर्विवाद है। इसमें अनेक कार्बनिक एवं अकार्बनिक पदार्थ घुल जाते हैं। जल एक उपजाऊ वातावरण है जहाँ अविश्वसनीय संख्या में रासायनिक प्रतिक्रियाएँ होती हैं। यह क्षय और चयापचय उत्पादों को घोलने में सक्षम है। इसके कारण, अपशिष्ट और विषाक्त पदार्थ कोशिका से बाहर निकल जाते हैं।

इस तरल में उच्च तापीय चालकता है। इससे गर्मी पूरे शरीर के ऊतकों में समान रूप से फैलती है। इसमें महत्वपूर्ण ऊष्मा क्षमता होती है (जब इसका अपना तापमान न्यूनतम रूप से बदलता है तो ऊष्मा को अवशोषित करने की क्षमता)। यह क्षमता कोशिका में अचानक तापमान परिवर्तन होने से रोकती है।

जल का पृष्ठ तनाव असाधारण रूप से उच्च होता है। इसके लिए धन्यवाद, विघटित अकार्बनिक पदार्थ, जैसे कि कार्बनिक पदार्थ, आसानी से ऊतकों में चले जाते हैं। कई छोटे जीव, सतह तनाव के गुण का उपयोग करके, पानी की सतह पर रहते हैं और उस पर स्वतंत्र रूप से सरकते हैं।

पादप कोशिकाओं का स्फीति जल पर निर्भर करता है। जानवरों की कुछ प्रजातियों में, पानी ही सहायक कार्य करता है, न कि कोई अन्य अकार्बनिक पदार्थ। जीव विज्ञान ने हाइड्रोस्टैटिक कंकाल वाले जानवरों की पहचान और अध्ययन किया है। इनमें इचिनोडर्म, गोल और एनेलिड्स, जेलीफ़िश और समुद्री एनीमोन के प्रतिनिधि शामिल हैं।

जल से कोशिकाओं की संतृप्ति

कार्यशील कोशिकाएँ अपने कुल आयतन का 80% पानी से भरी होती हैं। इनमें तरल पदार्थ स्वतंत्र और बाध्य रूप में मौजूद होता है। प्रोटीन अणु बंधे हुए पानी से मजबूती से बंधे रहते हैं। वे, पानी के गोले से घिरे हुए, एक दूसरे से अलग-थलग हैं।

जल के अणु ध्रुवीय होते हैं। वे हाइड्रोजन बांड बनाते हैं। हाइड्रोजन पुलों के कारण, पानी में उच्च तापीय चालकता होती है। बंधा हुआ पानी कोशिकाओं को ठंडे तापमान का सामना करने की अनुमति देता है। मुफ़्त पानी का हिस्सा 95% है। यह सेलुलर चयापचय में शामिल पदार्थों के विघटन को बढ़ावा देता है।

मस्तिष्क के ऊतकों में अत्यधिक सक्रिय कोशिकाओं में 85% तक पानी होता है। मांसपेशियों की कोशिकाएं 70% पानी से संतृप्त होती हैं। वसा ऊतक बनाने वाली कम सक्रिय कोशिकाओं को 40% पानी की आवश्यकता होती है। यह न केवल जीवित कोशिकाओं में अकार्बनिक रसायनों को घोलता है, बल्कि कार्बनिक यौगिकों के जल-अपघटन में एक प्रमुख भागीदार है। इसके प्रभाव में कार्बनिक पदार्थ टूटकर मध्यवर्ती एवं अंतिम पदार्थ में बदल जाते हैं।

कोशिका के लिए खनिज लवणों का महत्व

कोशिकाओं में खनिज लवणों को पोटेशियम, सोडियम, कैल्शियम, मैग्नीशियम और आयनों एचपीओ 4 2-, एच 2 पीओ 4 -, सीएल -, एचसीओ 3 - के उद्धरणों द्वारा दर्शाया जाता है। आयनों और धनायनों का सही अनुपात कोशिका जीवन के लिए आवश्यक अम्लता का निर्माण करता है। कई कोशिकाएँ थोड़ा क्षारीय वातावरण बनाए रखती हैं, जो वस्तुतः अपरिवर्तित रहता है और उनके स्थिर कामकाज को सुनिश्चित करता है।

कोशिकाओं में धनायनों और ऋणायनों की सांद्रता अंतरकोशिकीय अंतरिक्ष में उनके अनुपात से भिन्न होती है। इसका कारण रासायनिक यौगिकों के परिवहन के उद्देश्य से सक्रिय विनियमन है। प्रक्रियाओं का यह क्रम जीवित कोशिकाओं में रासायनिक संरचनाओं की स्थिरता को निर्धारित करता है। कोशिका मृत्यु के बाद, अंतरकोशिकीय स्थान और साइटोप्लाज्म में रासायनिक यौगिकों की सांद्रता संतुलन तक पहुँच जाती है।

कोशिका के रासायनिक संगठन में अकार्बनिक पदार्थ

जीवित कोशिकाओं की रासायनिक संरचना में केवल उन्हीं की विशेषता वाले कोई विशेष तत्व नहीं होते हैं। यह जीवित और निर्जीव वस्तुओं की रासायनिक संरचना की एकता को निर्धारित करता है। कोशिका की संरचना में अकार्बनिक पदार्थ बहुत बड़ी भूमिका निभाते हैं।

सल्फर और नाइट्रोजन प्रोटीन बनाने में मदद करते हैं। फास्फोरस डीएनए और आरएनए के संश्लेषण में शामिल है। मैग्नीशियम एंजाइमों और क्लोरोफिल अणुओं का एक महत्वपूर्ण घटक है। ऑक्सीडेटिव एंजाइमों के लिए तांबा आवश्यक है। आयरन हीमोग्लोबिन अणु का केंद्र है, जिंक अग्न्याशय द्वारा उत्पादित हार्मोन का हिस्सा है।

कोशिकाओं के लिए अकार्बनिक यौगिकों का महत्व

नाइट्रोजन यौगिक प्रोटीन, अमीनो एसिड, डीएनए, आरएनए और एटीपी को परिवर्तित करते हैं। पौधों की कोशिकाओं में, अमोनियम आयन और नाइट्रेट रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के दौरान NH 2 में परिवर्तित हो जाते हैं और अमीनो एसिड के संश्लेषण में शामिल हो जाते हैं। जीवित जीव अपने शरीर के निर्माण के लिए आवश्यक प्रोटीन बनाने के लिए अमीनो एसिड का उपयोग करते हैं। जीवों की मृत्यु के बाद, प्रोटीन उनके क्षय के दौरान पदार्थों के चक्र में प्रवाहित होते हैं, नाइट्रोजन मुक्त रूप में निकलती है।

पोटेशियम युक्त अकार्बनिक पदार्थ "पंप" की भूमिका निभाते हैं। "पोटेशियम पंप" के लिए धन्यवाद, जिन पदार्थों की उन्हें तत्काल आवश्यकता होती है वे झिल्ली के माध्यम से कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं। पोटेशियम यौगिक कोशिका गतिविधि को सक्रिय करते हैं, जिसके कारण उत्तेजना और आवेग संचालित होते हैं। पर्यावरण के विपरीत, कोशिकाओं में पोटेशियम आयनों की सांद्रता बहुत अधिक होती है। जीवित जीवों की मृत्यु के बाद, पोटेशियम आयन आसानी से प्राकृतिक वातावरण में चले जाते हैं।

फास्फोरस युक्त पदार्थ झिल्ली संरचनाओं और ऊतकों के निर्माण में योगदान करते हैं। इनकी उपस्थिति में एंजाइम और न्यूक्लिक एसिड बनते हैं। मिट्टी की विभिन्न परतें फॉस्फोरस लवण से अलग-अलग डिग्री तक संतृप्त होती हैं। पौधों के जड़ स्राव, फॉस्फेट को घोलकर उन्हें अवशोषित करते हैं। जीवों की मृत्यु के बाद, शेष फॉस्फेट खनिजकरण से गुजरते हैं, लवण में बदल जाते हैं।

कैल्शियम युक्त अकार्बनिक पदार्थ पौधों की कोशिकाओं में अंतरकोशिकीय पदार्थ और क्रिस्टल के निर्माण में योगदान करते हैं। उनमें से कैल्शियम रक्त में प्रवेश करता है, रक्त के थक्के बनने की प्रक्रिया को नियंत्रित करता है। इसके लिए धन्यवाद, जीवित जीवों में हड्डियां, गोले, कैल्शियमयुक्त कंकाल और मूंगा पॉलीप्स बनते हैं। कोशिकाओं में कैल्शियम आयन और उसके लवण के क्रिस्टल होते हैं।

कक्ष

ए. लेह्निंगर के अनुसार जीवित प्रणालियों की अवधारणा के दृष्टिकोण से।

एक जीवित कोशिका कार्बनिक अणुओं की एक आइसोथर्मल प्रणाली है जो पर्यावरण से ऊर्जा और संसाधनों को निकालने, स्व-नियमन और स्व-प्रजनन में सक्षम है।

एक कोशिका में बड़ी संख्या में अनुक्रमिक प्रतिक्रियाएँ होती हैं, जिनकी गति कोशिका द्वारा ही नियंत्रित होती है।

कोशिका स्वयं को पर्यावरण के साथ संतुलन से दूर, स्थिर गतिशील अवस्था में बनाए रखती है।

कोशिकाएँ घटकों और प्रक्रियाओं की न्यूनतम खपत के सिद्धांत पर कार्य करती हैं।

वह। कोशिका एक प्राथमिक जीवित खुली प्रणाली है जो स्वतंत्र अस्तित्व, प्रजनन और विकास में सक्षम है। यह सभी जीवित जीवों की प्राथमिक संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाई है।

कोशिकाओं की रासायनिक संरचना.

मेंडलीफ की आवर्त सारणी के 110 तत्वों में से 86 तत्व मानव शरीर में लगातार मौजूद पाए गए। उनमें से 25 सामान्य जीवन के लिए आवश्यक हैं, उनमें से 18 बिल्कुल आवश्यक हैं, और 7 उपयोगी हैं। कोशिका में प्रतिशत सामग्री के अनुसार, रासायनिक तत्वों को तीन समूहों में विभाजित किया जाता है:

मैक्रोलेमेंट्स मुख्य तत्व (ऑर्गेनोजेन) हाइड्रोजन, कार्बन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन हैं। उनकी एकाग्रता: 98 - 99.9%. वे कार्बनिक कोशिका यौगिकों के सार्वभौमिक घटक हैं।

सूक्ष्म तत्व - सोडियम, मैग्नीशियम, फास्फोरस, सल्फर, क्लोरीन, पोटेशियम, कैल्शियम, लोहा। इनकी सांद्रता 0.1% है।

अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स - बोरान, सिलिकॉन, वैनेडियम, मैंगनीज, कोबाल्ट, तांबा, जस्ता, मोलिब्डेनम, सेलेनियम, आयोडीन, ब्रोमीन, फ्लोरीन। ये मेटाबॉलिज्म को प्रभावित करते हैं। उनकी अनुपस्थिति बीमारियों का कारण है (जस्ता - मधुमेह मेलेटस, आयोडीन - स्थानिक गण्डमाला, लौह - घातक रक्ताल्पता, आदि)।

आधुनिक चिकित्सा विटामिन और खनिजों के बीच नकारात्मक अंतःक्रियाओं के बारे में तथ्य जानती है:

जिंक तांबे के अवशोषण को कम करता है और अवशोषण के लिए लोहे और कैल्शियम के साथ प्रतिस्पर्धा करता है; (और जिंक की कमी प्रतिरक्षा प्रणाली के कमजोर होने और अंतःस्रावी ग्रंथियों की ओर से कई रोग संबंधी स्थितियों का कारण बनती है)।

कैल्शियम और आयरन मैंगनीज के अवशोषण को कम करते हैं;

विटामिन ई आयरन के साथ अच्छी तरह से मेल नहीं खाता है, और विटामिन सी विटामिन बी के साथ अच्छी तरह से मेल नहीं खाता है।

सकारात्मक बातचीत:

विटामिन ई और सेलेनियम, साथ ही कैल्शियम और विटामिन के, सहक्रियात्मक रूप से कार्य करते हैं;

कैल्शियम के अवशोषण के लिए विटामिन डी आवश्यक है;

तांबा अवशोषण को बढ़ावा देता है और शरीर में आयरन के उपयोग की क्षमता को बढ़ाता है।

कोशिका के अकार्बनिक घटक.

पानी- कोशिका का सबसे महत्वपूर्ण घटक, जीवित पदार्थ का सार्वभौमिक फैलाव माध्यम। स्थलीय जीवों की सक्रिय कोशिकाओं में 60-95% पानी होता है। आराम करने वाली कोशिकाओं और ऊतकों (बीज, बीजाणु) में 10 - 20% पानी होता है। कोशिका में पानी दो रूपों में होता है - मुक्त और सेलुलर कोलाइड्स से बंधा हुआ। मुक्त जल प्रोटोप्लाज्म के कोलाइडल तंत्र का विलायक और फैलाव माध्यम है। यह 95% है. सभी कोशिका जल का बंधा हुआ पानी (4-5%) प्रोटीन के साथ कमजोर हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्सिल बंधन बनाता है।

जल के गुण:

पानी खनिज आयनों और अन्य पदार्थों के लिए एक प्राकृतिक विलायक है।

जल प्रोटोप्लाज्म के कोलाइडल तंत्र का फैलाव चरण है।

जल कोशिका चयापचय प्रतिक्रियाओं का माध्यम है, क्योंकि शारीरिक प्रक्रियाएँ विशेष रूप से जलीय वातावरण में होती हैं। हाइड्रोलिसिस, जलयोजन, सूजन की प्रतिक्रियाएँ प्रदान करता है।

कोशिका की कई एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है और चयापचय के दौरान बनता है।

पौधों में प्रकाश संश्लेषण के दौरान पानी हाइड्रोजन आयनों का एक स्रोत है।

जल का जैविक महत्व:

अधिकांश जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएँ केवल जलीय घोल में होती हैं; कई पदार्थ घुले हुए रूप में कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं और बाहर निकलते हैं। यह जल के परिवहन कार्य की विशेषता है।

पानी हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाएं प्रदान करता है - पानी के प्रभाव में प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट का टूटना।

वाष्पीकरण की अधिक गर्मी के कारण शरीर ठंडा हो जाता है। उदाहरण के लिए, मनुष्यों में पसीना आना या पौधों में वाष्पोत्सर्जन।

पानी की उच्च ताप क्षमता और तापीय चालकता कोशिका में ऊष्मा के समान वितरण में योगदान करती है।

आसंजन (जल-मिट्टी) और सामंजस्य (जल-जल) की शक्तियों के कारण पानी में केशिकात्व का गुण होता है।

पानी की असंपीड्यता राउंडवॉर्म में कोशिका भित्ति (टर्गर) और हाइड्रोस्टैटिक कंकाल की तनावग्रस्त स्थिति को निर्धारित करती है।

आज, आवर्त सारणी के कई रासायनिक तत्वों की खोज की गई है और उन्हें उनके शुद्ध रूप में अलग किया गया है, और उनमें से पांचवां हिस्सा हर जीवित जीव में पाया जाता है। वे, ईंटों की तरह, कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों के मुख्य घटक हैं।

कोशिका की संरचना में कौन से रासायनिक तत्व शामिल हैं, जीव विज्ञान से कौन से पदार्थों की शरीर में उपस्थिति का अंदाजा लगाया जा सकता है - हम लेख में बाद में इस सब पर विचार करेंगे।

रासायनिक संरचना की स्थिरता क्या है?

शरीर में स्थिरता बनाए रखने के लिए, प्रत्येक कोशिका को अपने प्रत्येक घटक की सांद्रता को स्थिर स्तर पर बनाए रखना चाहिए। यह स्तर प्रजातियों, आवास और पर्यावरणीय कारकों द्वारा निर्धारित होता है।

किसी कोशिका की संरचना में कौन से रासायनिक तत्व शामिल हैं, इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, यह स्पष्ट रूप से समझना आवश्यक है कि किसी भी पदार्थ में आवर्त सारणी के कोई भी घटक शामिल होते हैं।

कभी-कभी हम किसी कोशिका में किसी निश्चित तत्व की सामग्री के सौवें और हज़ारवें हिस्से के बारे में बात कर रहे होते हैं, लेकिन उक्त संख्या में एक हज़ारवें हिस्से में भी बदलाव से शरीर के लिए पहले से ही गंभीर परिणाम हो सकते हैं।

मानव कोशिका में 118 रासायनिक तत्वों में से, कम से कम 24 होने चाहिए। ऐसे कोई घटक नहीं हैं जो जीवित जीव में पाए जाएंगे, लेकिन प्रकृति की निर्जीव वस्तुओं का हिस्सा नहीं होंगे। यह तथ्य किसी पारिस्थितिकी तंत्र में जीवित और निर्जीव चीजों के बीच घनिष्ठ संबंध की पुष्टि करता है।

कोशिका को बनाने वाले विभिन्न तत्वों की भूमिका

तो कौन से रासायनिक तत्व कोशिका बनाते हैं? शरीर के जीवन में उनकी भूमिका, यह ध्यान दिया जाना चाहिए, सीधे घटना की आवृत्ति और साइटोप्लाज्म में उनकी एकाग्रता पर निर्भर करती है। हालाँकि, एक कोशिका में तत्वों की अलग-अलग सामग्री के बावजूद, उनमें से प्रत्येक का महत्व समान रूप से अधिक है। उनमें से किसी की भी कमी शरीर पर हानिकारक प्रभाव डाल सकती है, जिससे चयापचय से सबसे महत्वपूर्ण जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं अक्षम हो सकती हैं।

यह सूचीबद्ध करते समय कि कौन से रासायनिक तत्व मानव कोशिका बनाते हैं, हमें तीन मुख्य प्रकारों का उल्लेख करना होगा, जिन पर हम आगे विचार करेंगे:

कोशिका के मूल बायोजेनिक तत्व

यह आश्चर्य की बात नहीं है कि तत्व ओ, सी, एच, एन को बायोजेनिक के रूप में वर्गीकृत किया गया है, क्योंकि वे सभी कार्बनिक और कई अकार्बनिक पदार्थ बनाते हैं। शरीर के लिए इन आवश्यक घटकों के बिना प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट या न्यूक्लिक एसिड की कल्पना करना असंभव है।

इन तत्वों के कार्य ने शरीर में उनकी उच्च सामग्री को निर्धारित किया। ये मिलकर कुल शुष्क शरीर द्रव्यमान का 98% बनाते हैं। इन एंजाइमों की गतिविधि और किसमें प्रकट हो सकती है?

1. ऑक्सीजन. कोशिका में इसकी सामग्री कुल शुष्क द्रव्यमान का लगभग 62% है। कार्य: कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों का निर्माण, श्वसन श्रृंखला में भागीदारी;
2. कार्बन. इसकी सामग्री 20% तक पहुँच जाती है। मुख्य कार्य: सभी में शामिल;
3. हाइड्रोजन. इसकी सांद्रता 10% का मान लेती है। इस तथ्य के अलावा कि यह तत्व कार्बनिक पदार्थ और पानी का एक घटक है, यह ऊर्जा परिवर्तनों में भी भाग लेता है;
4. नाइट्रोजन। राशि 3-5% से अधिक नहीं है. इसकी मुख्य भूमिका अमीनो एसिड, न्यूक्लिक एसिड, एटीपी, कई विटामिन, हीमोग्लोबिन, हेमोसाइनिन, क्लोरोफिल का निर्माण है।

ये रासायनिक तत्व हैं जो कोशिका बनाते हैं और सामान्य जीवन के लिए आवश्यक अधिकांश पदार्थ बनाते हैं।

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स का महत्व

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स आपको यह बताने में भी मदद करेंगे कि कोशिका में कौन से रासायनिक तत्व शामिल हैं। जीव विज्ञान पाठ्यक्रम से यह स्पष्ट हो जाता है कि, मुख्य घटकों के अलावा, शुष्क द्रव्यमान का 2% आवर्त सारणी के अन्य घटकों से बना है। और मैक्रोलेमेंट्स में वे शामिल हैं जिनकी सामग्री 0.01% से कम नहीं है। इनके मुख्य कार्य तालिका के रूप में प्रस्तुत किये गये हैं।

हमें उम्मीद है कि उपरोक्त से यह निर्धारित करना मुश्किल नहीं है कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं और मैक्रोलेमेंट्स से संबंधित हैं।

सूक्ष्म तत्व

कोशिका के ऐसे घटक भी हैं जिनके बिना शरीर सामान्य रूप से कार्य नहीं कर सकता, लेकिन उनकी सामग्री हमेशा 0.01% से कम होती है। आइए निर्धारित करें कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं और सूक्ष्म तत्वों के समूह से संबंधित हैं।

कार्बनिक एवं अकार्बनिक पदार्थ

सूचीबद्ध तत्वों के अलावा, कोशिका की संरचना में अन्य कौन से रासायनिक तत्व शामिल हैं? शरीर में अधिकांश पदार्थों की संरचना का अध्ययन करके उत्तर पाया जा सकता है। उनमें से, कार्बनिक और अकार्बनिक मूल के अणुओं को प्रतिष्ठित किया जाता है, और इनमें से प्रत्येक समूह में तत्वों का एक निश्चित समूह होता है।

कार्बनिक पदार्थों के मुख्य वर्ग प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, वसा और कार्बोहाइड्रेट हैं। वे पूरी तरह से बुनियादी बायोजेनिक तत्वों से निर्मित होते हैं: अणु का कंकाल हमेशा कार्बन से बनता है, और हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन रेडिकल का हिस्सा होते हैं। जानवरों में, प्रमुख वर्ग प्रोटीन है, और पौधों में, पॉलीसेकेराइड।

अकार्बनिक पदार्थ सभी खनिज लवण और निश्चित रूप से पानी हैं। कोशिका में सभी अकार्बनिक पदार्थों में सबसे अधिक H2O है, जिसमें शेष पदार्थ घुले रहते हैं।

उपरोक्त सभी आपको यह निर्धारित करने में मदद करेंगे कि कौन से रासायनिक तत्व कोशिका का हिस्सा हैं, और शरीर में उनके कार्य अब आपके लिए एक रहस्य नहीं रहेंगे।