कोशिकाओं में अकार्बनिक पदार्थों के साथ संचार। व्याख्यान: कोशिकाओं के अकार्बनिक यौगिक। जीवित पदार्थ के संगठन के स्तर

विषय: "कोशिका की रासायनिक संरचना।"

योजना:

1. कोशिका के अकार्बनिक पदार्थ.

2. कोशिका के कार्बनिक पदार्थ.

कोशिका में मेंडेलीफ की आवर्त सारणी के लगभग 70 रासायनिक तत्व शामिल हैं, जो निर्जीव प्रकृति में भी पाए जाते हैं। यह जैविक और अकार्बनिक जगत की एकता को दर्शाता है। हालाँकि, जीवित और निर्जीव पदार्थ में रासायनिक तत्वों का अनुपात अलग-अलग होता है।

जीवित जीव में उनकी सामग्री के आधार पर, रासायनिक तत्वों को कई समूहों में विभाजित किया जाता है:

1 समूह - मैक्रोन्यूट्रिएंट्स(कोशिका के द्रव्यमान का 98% बनाते हैं): हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, कार्बन और नाइट्रोजन। वे कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन का हिस्सा हैं।

दूसरा समूह - मैक्रोन्यूट्रिएंट्स(कोशिका की कुल संरचना का लगभग 1.9% बनता है): सल्फर, फास्फोरस, क्लोरीन, पोटेशियम, सोडियम, मैग्नीशियम, कैल्शियम, लोहा। वे कोशिका में भी महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, सोडियम, पोटेशियम और कैल्शियम विभिन्न पदार्थों के लिए कोशिका झिल्ली की पारगम्यता और तंत्रिका फाइबर के साथ आवेगों के संचालन को सुनिश्चित करते हैं। सीए उन कारकों में से एक है जिस पर सामान्य रक्त का थक्का जमना निर्भर करता है। Fe हीमोग्लोबिन का हिस्सा है, एक लाल रक्त कोशिका प्रोटीन जो फेफड़ों से ऊतकों तक ऑक्सीजन के स्थानांतरण में शामिल होता है।

3 समूह - सूक्ष्म तत्व(0.1%): जस्ता, तांबा, आयोडीन, फ्लोरीन, कोबाल्ट, मैंगनीज, बोरान, आदि। वे एक महत्वपूर्ण कार्य भी करते हैं। सूक्ष्म तत्व एंजाइम, विटामिन, हार्मोन का हिस्सा हैं - महान जैविक गतिविधि वाले पदार्थ। शरीर में किसी भी सूक्ष्म तत्व की कमी या अनुपस्थिति बीमारी का कारण बन सकती है। उदाहरण के लिए, कमी आयोडीन, जो थायराइड हार्मोन का हिस्सा है - थायरोक्सिन, इसके गठन, अंग के हाइपोफंक्शन और रोग के विकास में कमी की ओर जाता है। जस्ताअग्नाशयी हार्मोन के कई एंजाइमों का हिस्सा है - इंसुलिन; यह सेक्स हार्मोन की गतिविधि को बढ़ाता है। कोबाल्ट- विटामिन बी 12 का एक आवश्यक घटक, जो प्रोटीन चयापचय में एनके संश्लेषण की प्रक्रिया में शामिल है, और हेमटोपोइजिस के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

4 समूह - Ultramicroelements(0.00001% से कम): सोना, चांदी, पारा, यूरेनियम, बेरिलियम, रेडियम, आदि। उनकी भूमिका का पूरी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है।

रासायनिक संरचना के आधार पर कोशिका में प्रवेश करने वाले पदार्थों को विभाजित किया जाता है अकार्बनिक(निर्जीव प्रकृति में भी पाया जाता है) और जैविक, जीवित जीवों की विशेषता।

कोशिका के अकार्बनिक पदार्थ.

पानी- सबसे आम अकार्बनिक यौगिक। औसतन, एक बहुकोशिकीय जीव में यह शरीर के वजन का 80% होता है। पानी का कार्य काफी हद तक उसके रासायनिक और भौतिक गुणों से निर्धारित होता है। ये गुण पानी के अणुओं के छोटे आकार, उनकी ध्रुवता और हाइड्रोजन बांड के माध्यम से एक दूसरे से जुड़ने की क्षमता से जुड़े हैं।

जल कार्य:

1. जल ध्रुवीय पदार्थों (लवण, शर्करा, अम्ल, अल्कोहल आदि) का मुख्य विलायक है। जल के संबंध में सभी पदार्थों को 2 समूहों में विभाजित किया गया है: वे पदार्थ जो जल में अत्यधिक घुलनशील होते हैं, कहलाते हैं हाइड्रोफिलिक. पानी गैर-ध्रुवीय पदार्थों (वसा, तेल) को नहीं घोलता है और उनके साथ मिश्रित नहीं होता है, क्योंकि यह उनके साथ हाइड्रोजन बंधन नहीं बना सकता है। वे पदार्थ जो जल में अघुलनशील होते हैं, कहलाते हैं जल विरोधी.

2. पानी में अच्छी तापीय चालकता और उच्च ताप क्षमता होती है, इसलिए कोशिका के अंदर का तापमान अपरिवर्तित रहता है या कोशिका के आसपास के वातावरण की तुलना में इसका उतार-चढ़ाव काफी कम होता है।

3. जल में वाष्पीकरण की ऊष्मा अधिक होती है, अर्थात्। अणुओं की गर्मी की एक महत्वपूर्ण मात्रा को दूर ले जाने, शरीर को ठंडा करने की क्षमता (पानी की इस संपत्ति का उपयोग स्तनधारियों में पसीने के दौरान किया जाता है)।

4. पानी कोशिका में पदार्थों के प्रवाह और उससे निष्कासन दोनों को सुनिश्चित करता है।

5. प्रकाश संश्लेषण के दौरान पानी O2 और H2 का स्रोत है।

6. अणुओं की ध्रुवीयता के कारण जल कोशिका संरचना का एक स्थिरक है

7. जल - ऑस्मोरगुलेटर: कोशिका को लोच और आयतन प्रदान करता है।

8. जल उच्च-आण्विक पदार्थों के जल-अपघटन एवं ऑक्सीकरण में भागीदार है।

खनिज लवण।कोशिका में अधिकांश अकार्बनिक पदार्थ लवण के रूप में होते हैं। जलीय घोल में नमक के अणु धनायनों और ऋणायनों में वियोजित हो जाते हैं (NaCl = Na + + Cl - ; NaSO 4 = Na + + SO 4 2-)

सबसे महत्वपूर्ण धनायन हैं: K +, Na +, Ca 2+, NH 4 + और ऋणायन: Cl -, H 2 PO 4 -, HCO 3 -, NO 3 -, SO 4 2-।

सतह पर और कोशिका के अंदर धनायनों और ऋणायनों की मात्रा के बीच का अंतर एक क्रिया क्षमता की घटना को सुनिश्चित करता है, जो तंत्रिका और मांसपेशियों की उत्तेजना को रेखांकित करता है।

कार्य:

1. शरीर के आंतरिक वातावरण की स्थिरता बनाए रखना: फॉस्फोरिक एसिड आयन (एच 2 पीओ 4 और एचपीओ 4 2-) एक बफर सिस्टम बनाते हैं जो कोशिका के अंदर पीएच को 6.9 पर बनाए रखता है। बाह्य कोशिकीय तरल पदार्थ और रक्त में, कार्बोनिक एसिड एक बफर की भूमिका निभाता है और इसके आयन (एच 2 सीओ 3 और एचसीओ 3 -) पीएच = 7.4 बनाए रखते हैं।

2. निरंतर आसमाटिक दबाव सुनिश्चित करना: कोशिका के अंदर लवण की सांद्रता अधिक होती है - यह कोशिका में पानी के प्रवाह को सुनिश्चित करता है और स्फीति दबाव बनाता है।

3. एंजाइमों का सक्रियण।

4. कार्बनिक पदार्थों (एचबी, क्लोरोफिल, थायरोक्सिन, विटामिन बी 12, ऑक्सीडेटिव एंजाइम) के साथ यौगिक बनाएं।

कोशिका में कई हजार पदार्थ होते हैं जो विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेते हैं। किसी कोशिका में होने वाली रासायनिक प्रक्रियाएं उसके जीवन, विकास और कामकाज के लिए मुख्य स्थितियों में से एक हैं।

मूल कोशिका पदार्थ = न्यूक्लिक एसिड + प्रोटीन + वसा (लिपिड) + कार्बोहाइड्रेट + पानी + ऑक्सीजन + कार्बन डाइऑक्साइड।

निर्जीव प्रकृति में ये पदार्थ कभी एक साथ नहीं पाए जाते।
जीवित प्रणालियों में उनकी मात्रात्मक सामग्री के आधार पर, सभी रासायनिक तत्वों को तीन समूहों में विभाजित किया गया है।

1. मैक्रोन्यूट्रिएंट्स. मूल या बायोजेनिक तत्व, जो कोशिका कोशिकाओं के द्रव्यमान का 95% से अधिक बनाते हैं, कोशिका के लगभग सभी कार्बनिक पदार्थों का हिस्सा हैं: कार्बन, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन। साथ ही महत्वपूर्ण तत्व, जिनकी मात्रा शरीर के वजन का 0.001% तक होती है - कैल्शियम, फास्फोरस, सल्फर, पोटेशियम, क्लोरीन, सोडियम, मैग्नीशियम और आयरन।

2. सूक्ष्म तत्व - तत्व, जिनकी मात्रा शरीर के वजन का 0.001% से 0.000001% तक होती है: जस्ता, तांबा।

3. अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स - रासायनिक तत्व, जिनकी मात्रा शरीर के वजन के 0.000001% से अधिक नहीं होती है। इनमें सोना शामिल है, चांदी में जीवाणुनाशक प्रभाव होता है, पारा गुर्दे की नलिकाओं में पानी के पुनर्अवशोषण को दबा देता है, जिससे एंजाइम प्रभावित होते हैं। इसमें प्लैटिनम और सीज़ियम भी शामिल हैं। कुछ लोग सेलेनियम को भी इस समूह में शामिल करते हैं, इसकी कमी से कैंसर विकसित होता है।

कोशिका को बनाने वाले रासायनिक पदार्थ:

अकार्बनिक - यौगिक जो निर्जीव प्रकृति में भी पाए जाते हैं: खनिजों, प्राकृतिक जल में;
- कार्बनिक - रासायनिक यौगिक जिनमें कार्बन परमाणु होते हैं। कार्बनिक यौगिक अत्यंत विविध हैं, लेकिन उनमें से केवल चार वर्गों का ही सार्वभौमिक जैविक महत्व है: प्रोटीन, लिपिड (वसा), कार्बोहाइड्रेट, न्यूक्लिक एसिड, एटीपी।

अकार्बनिक यौगिक

जल पृथ्वी पर सबसे आम और महत्वपूर्ण पदार्थों में से एक 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 तापीय चालकता होती है, जो शरीर के ऊतकों के बीच गर्मी को समान रूप से वितरित करना संभव बनाती है।
पानी में उच्च ताप क्षमता होती है, अर्थात। अपने स्वयं के तापमान में न्यूनतम परिवर्तन के साथ गर्मी को अवशोषित करने की क्षमता। इसके कारण, यह कोशिका को तापमान में अचानक परिवर्तन से बचाता है।

कोशिका में खनिज लवण, एक नियम के रूप में, धनायनों (K+, Na+, Ca2+, Mg2+) और ऋणायन (HPO42-, H2PO4-, Cl-, HCO3) के रूप में पाए जाते हैं, जिसका अनुपात अम्लता निर्धारित करता है। पर्यावरण, जो कोशिकाओं के जीवन के लिए महत्वपूर्ण है। (कई कोशिकाओं में, वातावरण थोड़ा क्षारीय होता है और इसका पीएच लगभग नहीं बदलता है, क्योंकि इसमें धनायनों और ऋणायनों का एक निश्चित अनुपात लगातार बना रहता है।)

कार्बनिक यौगिक

जीवित कोशिकाओं में कार्बोहाइड्रेट व्यापक रूप से वितरित होते हैं। कार्बोहाइड्रेट अणु में कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं।
लिपिड में वसा, वसा जैसे पदार्थ शामिल होते हैं। कोशिका में वसा के ऑक्सीकरण से बड़ी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न होती है, जिसका उपयोग विभिन्न प्रक्रियाओं के लिए किया जाता है। वसा कोशिकाओं में जमा हो सकती है और ऊर्जा स्रोत के रूप में काम कर सकती है।

प्रोटीन सभी कोशिकाओं का एक आवश्यक घटक है। इन बायोपॉलिमर में 20 प्रकार के मोनोमर्स होते हैं। ऐसे मोनोमर्स अमीनो एसिड होते हैं। रैखिक प्रोटीन अणुओं का निर्माण एक दूसरे के साथ अमीनो एसिड के संयोजन के परिणामस्वरूप होता है। एक अमीनो एसिड का कार्बोक्सिल समूह दूसरे के अमीनो समूह के करीब आता है, और जब पानी का एक अणु समाप्त हो जाता है, तो अमीनो एसिड अवशेषों के बीच एक मजबूत सहसंयोजक बंधन दिखाई देता है जिसे पेप्टाइड बंधन कहा जाता है। बड़ी संख्या में अमीनो एसिड से युक्त यौगिक को पॉलीपेप्टाइड कहा जाता है। प्रत्येक प्रोटीन संरचना में एक पॉलीपेप्टाइड है।

न्यूक्लिक एसिड। कोशिकाओं में दो प्रकार के न्यूक्लिक एसिड होते हैं: डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) और राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए)। न्यूक्लिक एसिड कोशिका में सबसे महत्वपूर्ण जैविक कार्य करते हैं। डीएनए कोशिका और संपूर्ण जीव के सभी गुणों के बारे में वंशानुगत जानकारी संग्रहीत करता है। विभिन्न प्रकार के आरएनए प्रोटीन संश्लेषण के माध्यम से वंशानुगत जानकारी के कार्यान्वयन में भाग लेते हैं।

कोशिका के बायोएनेरजेटिक्स में एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण भूमिका एडेनिल न्यूक्लियोटाइड द्वारा निभाई जाती है, जिसमें दो फॉस्फोरिक एसिड अवशेष जुड़े होते हैं - एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी)। सभी कोशिकाएं जैवसंश्लेषण प्रक्रियाओं, गति, गर्मी उत्पादन, तंत्रिका आवेगों, यानी सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए एटीपी ऊर्जा का उपयोग करती हैं। एटीपी एक सार्वभौमिक जैविक ऊर्जा संचायक है। सूर्य की प्रकाश ऊर्जा और खाए गए भोजन में निहित ऊर्जा एटीपी अणुओं में संग्रहीत होती है।

पाठ प्रकार -संयुक्त

तरीके:आंशिक रूप से खोज, समस्या प्रस्तुति, व्याख्यात्मक और उदाहरणात्मक।

लक्ष्य:

जीवित प्रकृति, उसके प्रणालीगत संगठन और विकास के बारे में छात्रों में ज्ञान की एक समग्र प्रणाली का गठन;

जैविक मुद्दों पर नई जानकारी का तर्कसंगत मूल्यांकन देने की क्षमता;

नागरिक जिम्मेदारी, स्वतंत्रता, पहल को बढ़ावा देना

कार्य:

शिक्षात्मक: जैविक प्रणालियों (कोशिका, जीव, प्रजाति, पारिस्थितिकी तंत्र) के बारे में; जीवित प्रकृति के बारे में आधुनिक विचारों के विकास का इतिहास; जैविक विज्ञान में उत्कृष्ट खोजें; विश्व के आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान चित्र के निर्माण में जैविक विज्ञान की भूमिका; वैज्ञानिक ज्ञान के तरीके;

विकाससार्वभौमिक मानव संस्कृति में प्रवेश करने वाली जीवविज्ञान की उत्कृष्ट उपलब्धियों का अध्ययन करने की प्रक्रिया में रचनात्मक क्षमताएं; सूचना के विभिन्न स्रोतों के साथ काम करने के दौरान आधुनिक वैज्ञानिक विचारों, विचारों, सिद्धांतों, अवधारणाओं, विभिन्न परिकल्पनाओं (जीवन, मनुष्य के सार और उत्पत्ति के बारे में) विकसित करने के जटिल और विरोधाभासी तरीके;

पालना पोसनाजीवित प्रकृति को जानने की संभावना, प्राकृतिक पर्यावरण और स्वयं के स्वास्थ्य की देखभाल करने की आवश्यकता में दृढ़ विश्वास; जैविक समस्याओं पर चर्चा करते समय प्रतिद्वंद्वी की राय का सम्मान करना

जीव विज्ञान के अध्ययन के व्यक्तिगत परिणाम:

1. रूसी नागरिक पहचान की शिक्षा: देशभक्ति, पितृभूमि के लिए प्यार और सम्मान, अपनी मातृभूमि पर गर्व की भावना; किसी की जातीयता के बारे में जागरूकता; बहुराष्ट्रीय रूसी समाज के मानवतावादी और पारंपरिक मूल्यों को आत्मसात करना; मातृभूमि के प्रति जिम्मेदारी और कर्तव्य की भावना को बढ़ावा देना;

2. सीखने के प्रति एक जिम्मेदार दृष्टिकोण का गठन, सीखने और ज्ञान के लिए प्रेरणा के आधार पर आत्म-विकास और आत्म-शिक्षा के लिए छात्रों की तत्परता और क्षमता, जागरूक विकल्प और दुनिया में अभिविन्यास के आधार पर एक और व्यक्तिगत शैक्षिक प्रक्षेपवक्र का निर्माण। स्थायी संज्ञानात्मक हितों को ध्यान में रखते हुए पेशे और पेशेवर प्राथमिकताएँ;

जीवविज्ञान शिक्षण के मेटा-विषय परिणाम:

1. किसी के सीखने के लक्ष्यों को स्वतंत्र रूप से निर्धारित करने, सीखने और संज्ञानात्मक गतिविधि में अपने लिए नए लक्ष्य निर्धारित करने और तैयार करने की क्षमता, किसी की संज्ञानात्मक गतिविधि के उद्देश्यों और रुचियों को विकसित करना;

2. अनुसंधान और परियोजना गतिविधियों के घटकों में निपुणता, जिसमें किसी समस्या को देखने, प्रश्न पूछने, परिकल्पनाओं को सामने रखने की क्षमता शामिल है;

3. जैविक जानकारी के विभिन्न स्रोतों के साथ काम करने की क्षमता: विभिन्न स्रोतों (पाठ्यपुस्तक पाठ, लोकप्रिय वैज्ञानिक साहित्य, जैविक शब्दकोश और संदर्भ पुस्तकें) में जैविक जानकारी ढूंढें, विश्लेषण करें और

जानकारी का मूल्यांकन करें;

संज्ञानात्मक: जैविक वस्तुओं और प्रक्रियाओं की आवश्यक विशेषताओं की पहचान; मनुष्यों और स्तनधारियों के बीच संबंधों का साक्ष्य (तर्क) प्रदान करना; मनुष्य और पर्यावरण के बीच संबंध; पर्यावरण की स्थिति पर मानव स्वास्थ्य की निर्भरता; पर्यावरण की रक्षा की आवश्यकता; जैविक विज्ञान के तरीकों में महारत हासिल करना: जैविक वस्तुओं और प्रक्रियाओं का अवलोकन और विवरण; जैविक प्रयोग स्थापित करना और उनके परिणामों की व्याख्या करना।

नियामक:लक्ष्यों को प्राप्त करने के तरीकों की स्वतंत्र रूप से योजना बनाने की क्षमता, जिसमें वैकल्पिक तरीके भी शामिल हैं, शैक्षिक और संज्ञानात्मक समस्याओं को हल करने के लिए सचेत रूप से सबसे प्रभावी तरीके चुनने की क्षमता; शिक्षक और साथियों के साथ शैक्षिक सहयोग और संयुक्त गतिविधियों को व्यवस्थित करने की क्षमता; व्यक्तिगत रूप से और एक समूह में काम करें: एक सामान्य समाधान ढूंढें और पदों के समन्वय और हितों को ध्यान में रखते हुए संघर्षों को हल करें; सूचना और संचार प्रौद्योगिकियों के उपयोग के क्षेत्र में क्षमता का गठन और विकास (बाद में आईसीटी दक्षताओं के रूप में संदर्भित)।

संचारी:साथियों के साथ संचार और सहयोग में संचार क्षमता का गठन, किशोरावस्था में लिंग समाजीकरण की विशेषताओं को समझना, सामाजिक रूप से उपयोगी, शैक्षिक और अनुसंधान, रचनात्मक और अन्य प्रकार की गतिविधियाँ।

प्रौद्योगिकियों : स्वास्थ्य संरक्षण, समस्या आधारित, विकासात्मक शिक्षा, समूह गतिविधियाँ

तकनीकें:विश्लेषण, संश्लेषण, अनुमान, जानकारी का एक प्रकार से दूसरे प्रकार में अनुवाद, सामान्यीकरण।

कक्षाओं के दौरान

कार्य

विद्यार्थियों को कोशिकाओं की रासायनिक संरचना से परिचित कराना।

पानी के अणुओं की संरचनात्मक विशेषताओं को प्रकट करें जो कोशिकाओं और जीवों के जीवन में इसकी भूमिका निर्धारित करते हैं।

कोशिका के जीवन में खनिज लवणों और उनके घटक धनायनों और ऋणायनों की भूमिका का वर्णन करें।

बुनियादी प्रावधान

जैविक विकास समग्र रूप से पदार्थ के विकास में एक प्राकृतिक चरण का प्रतिनिधित्व करता है।

जीवन के उद्भव के लिए ब्रह्मांडीय और ग्रहीय पूर्वापेक्षाएँ ग्रह का आकार, सूर्य से दूरी, गोलाकार कक्षा और तारे के विकिरण की स्थिरता हैं।

आदिम पृथ्वी पर वायुमंडल की पुनर्स्थापनात्मक प्रकृति को हमारे ग्रह पर जीवन के उद्भव के लिए एक रासायनिक शर्त माना जाता है।

एबोजेनिक रूप से, बिजली के निर्वहन की ऊर्जा, सूर्य से शक्तिशाली कठोर पराबैंगनी विकिरण आदि के प्रभाव में पृथ्वी के प्राथमिक वायुमंडल के घटकों से, विभिन्न प्रकार के सरल कार्बनिक अणु - जैविक पॉलिमर के मोनोमर्स - उत्पन्न हो सकते हैं।

जलीय घोलों में, हल्की परिस्थितियों में, सरल कार्बनिक अणुओं की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप अधिक जटिल यौगिकों का निर्माण हुआ।

कोएसर्वेट्स बहुआणविक परिसर हैं जो एक सामान्य जलीय आवरण से घिरे होते हैं।

Coacervate बूंदों में पर्यावरण से पदार्थों को चुनिंदा रूप से अवशोषित करने और सरल चयापचय प्रतिक्रियाओं को पूरा करने की क्षमता होती है।

कोएसर्वेट्स के आंतरिक वातावरण के निर्माण के दौरान, उनमें होने वाली संश्लेषण प्रक्रियाओं के कारण प्रोटीन प्रकृति की झिल्लियों और विशिष्ट उत्प्रेरकों का उद्भव हुआ।

प्रीबायोलॉजिकल विकास की सबसे महत्वपूर्ण घटना आरएनए कोडन और फिर डीएनए के अनुक्रम के रूप में आनुवंशिक कोड का उद्भव है, जो प्रोटीन अणुओं में अमीनो एसिड के सबसे सफल संयोजनों के बारे में जानकारी संग्रहीत करने में सक्षम है।

पहले सेलुलर रूपों की उपस्थिति ने जैविक विकास की शुरुआत को चिह्नित किया, जिसके शुरुआती चरणों में यूकेरियोटिक जीवों की उपस्थिति, यौन प्रक्रिया और पहले बहुकोशिकीय जीवों का उद्भव शामिल था।

समस्या क्षेत्र

आदिम महासागर के जल में सांद्रण बाधा को कैसे दूर किया जा सकता है?

प्रारंभिक पृथ्वी की परिस्थितियों में कोएसर्वेट्स के प्राकृतिक चयन के सिद्धांत क्या हैं?

जैविक विकास के पहले चरण के साथ कौन से प्रमुख विकासवादी परिवर्तन हुए?

अकार्बनिक पदार्थ जो कोशिका का निर्माण करते हैं

विभिन्न जीवों की कोशिकाओं में रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी के लगभग 70 तत्वों की खोज की गई डी.आई. मेंडेलीव, लेकिन उनमें से केवल 24 का ही स्थापित महत्व है और वे लगातार सभी प्रकार की कोशिकाओं में पाए जाते हैं।

कोशिका की मौलिक संरचना में सबसे बड़ा हिस्सा ऑक्सीजन, कार्बन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन का होता है। ये तथाकथित मूल या बायोजेनिक तत्व हैं। ये तत्व कोशिकाओं के 95% से अधिक द्रव्यमान के लिए जिम्मेदार हैं, और जीवित पदार्थ में उनकी सापेक्ष सामग्री पृथ्वी की पपड़ी की तुलना में बहुत अधिक है।

इनमें कैल्शियम, फॉस्फोरस, सल्फर, पोटेशियम, क्लोरीन, सोडियम, मैग्नीशियम और आयरन महत्वपूर्ण हैं। कोशिका में उनकी सामग्री की गणना एक प्रतिशत के दसवें और सौवें हिस्से में की जाती है। सूचीबद्ध तत्व स्थूल तत्वों का एक समूह बनाते हैं।

अन्य रासायनिक तत्व: तांबा, कोबाल्ट, मैंगनीज, मोलिब्डेनम, जस्ता, बोरॉन, फ्लोरीन, क्रोमियम, सेलेनियम, एल्यूमीनियम, आयोडीन, सिलिकॉन - विशेष रूप से कम मात्रा में (सेल द्रव्यमान का 0.01% से कम) निहित हैं। वे सूक्ष्म तत्वों के समूह से संबंधित हैं।

शरीर में किसी विशेष तत्व की प्रतिशत सामग्री किसी भी तरह से शरीर में महत्व और आवश्यकता की डिग्री को चित्रित नहीं करती है। उदाहरण के लिए, कई सूक्ष्म तत्व विभिन्न जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों का हिस्सा हैं - एंजाइम, विटामिन, हार्मोन; वे वृद्धि और विकास, हेमटोपोइजिस, सेलुलर श्वसन प्रक्रियाओं आदि को प्रभावित करते हैं।

पानी। जीवित जीवों में सबसे आम अकार्बनिक यौगिक पानी है। इसकी सामग्री व्यापक रूप से भिन्न होती है: दाँत तामचीनी की कोशिकाओं में लगभग 10% पानी होता है, और विकासशील भ्रूण की कोशिकाओं में - 90% से अधिक। औसतन, एक बहुकोशिकीय जीव में, पानी शरीर के वजन का लगभग 80% होता है।

कोशिका में जल की भूमिका बहुत महत्वपूर्ण होती है। इसके कार्य काफी हद तक इसकी रासायनिक प्रकृति से निर्धारित होते हैं। अणुओं की संरचना की द्विध्रुवीय प्रकृति पानी की विभिन्न पदार्थों के साथ सक्रिय रूप से बातचीत करने की क्षमता निर्धारित करती है। इसके अणु कई पानी में घुलनशील पदार्थों को धनायनों और ऋणायनों में तोड़ने का कारण बनते हैं। परिणामस्वरूप, आयन तेजी से रासायनिक प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं। अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाओं में पानी में घुलनशील पदार्थों के बीच परस्पर क्रिया शामिल होती है।

पानी।सामान्य रूप से कोशिकाओं और जीवित जीवों के जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इस तथ्य के अलावा कि यह उनकी संरचना का हिस्सा है, कई जीवों के लिए यह एक आवास भी है। किसी कोशिका में पानी की भूमिका उसके गुणों से निर्धारित होती है। ये गुण काफी अनोखे हैं और मुख्य रूप से पानी के अणुओं के छोटे आकार, इसके अणुओं की ध्रुवीयता और हाइड्रोजन बांड के माध्यम से एक दूसरे से जुड़ने की उनकी क्षमता से जुड़े हैं।

पानी के अणुओं में एक अरैखिक स्थानिक संरचना होती है। पानी के अणु में परमाणु ध्रुवीय सहसंयोजक बंधों द्वारा एक साथ बंधे होते हैं जो एक ऑक्सीजन परमाणु को दो हाइड्रोजन परमाणुओं से जोड़ते हैं। इस मामले में सहसंयोजक बंधों की ध्रुवीयता को हाइड्रोजन परमाणु के सापेक्ष ऑक्सीजन परमाणुओं की मजबूत इलेक्ट्रोनगेटिविटी द्वारा समझाया गया है; ऑक्सीजन परमाणु अपने सामान्य इलेक्ट्रॉन युग्मों से इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है।

परिणामस्वरूप, ऑक्सीजन परमाणु पर आंशिक रूप से नकारात्मक चार्ज और हाइड्रोजन परमाणु पर आंशिक रूप से सकारात्मक चार्ज दिखाई देता है। हाइड्रोजन बंधन पड़ोसी पानी के अणुओं के ऑक्सीजन और हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच होते हैं।

पानी ध्रुवीय पदार्थों, जैसे लवण, शर्करा, अल्कोहल और एसिड के लिए एक उत्कृष्ट विलायक है। वे पदार्थ जो जल में घुलनशील होते हैं, कहलाते हैं हाइड्रोफिलिक।

वे पदार्थ जो जल में अघुलनशील होते हैं, कहलाते हैं हाइड्रोफोबिक

पानी है उच्च ताप क्षमता. पानी के अणुओं को एक साथ रखने वाले हाइड्रोजन बांड को तोड़ने के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा के अवशोषण की आवश्यकता होती है। यह गुण पर्यावरण में महत्वपूर्ण तापमान परिवर्तन के दौरान शरीर के थर्मल संतुलन को बनाए रखना सुनिश्चित करता है। इसके अलावा, पानी है उच्च तापीय चालकता, जो शरीर को उसके पूरे आयतन में समान तापमान बनाए रखने की अनुमति देता है। पानी भी अधिक है वाष्पीकरण का ताप, अर्थात। अणुओं की गर्मी की एक महत्वपूर्ण मात्रा को दूर ले जाने और शरीर को ठंडा करने की क्षमता। पानी की इस संपत्ति का उपयोग स्तनधारियों में पसीना, मगरमच्छों में सांस की थर्मल कमी और पौधों में वाष्पोत्सर्जन (वाष्पीकरण) में किया जाता है, जिससे उन्हें अधिक गर्मी से बचाया जा सके।

जल के जैविक गुण:

परिवहन. पानी कोशिका और शरीर में पदार्थों की गति, पदार्थों के अवशोषण और चयापचय उत्पादों को हटाने को सुनिश्चित करता है।

चयापचय. कोशिका में अनेक जैवरासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए जल माध्यम है।

संरचनात्मक. कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में 60 से 95% तक पानी होता है। पौधों में, पानी कोशिका स्फीति को निर्धारित करता है।

पानी चिकनाई वाले तरल पदार्थ और बलगम के निर्माण में भाग लेता है. यह लार, पित्त, आंसू आदि का हिस्सा है।

खनिज लवण. कोशिका के अधिकांश अकार्बनिक पदार्थ लवण के रूप में होते हैं। एक जलीय घोल में, नमक के अणु धनायनों और ऋणायनों में वियोजित हो जाते हैं। सबसे महत्वपूर्ण धनायन हैं: K+, Na+, Ca2+, Mg2+ और ऋणायन: Cl-, H2PO4-, HPO42-, HCO3-, NO3-, SO42-। न केवल सामग्री, बल्कि कोशिका में आयनों का अनुपात भी महत्वपूर्ण है।

कोशिका के बफरिंग गुण कोशिका के अंदर लवण की सांद्रता पर निर्भर करते हैं।

बफरकिसी कोशिका की अपनी सामग्री की थोड़ी क्षारीय प्रतिक्रिया को स्थिर स्तर पर बनाए रखने की क्षमता को कॉल करें।

चर्चा के लिए मुद्दे

सजीव एवं निर्जीव पदार्थ के संगठन में विभिन्न तत्वों का क्या योगदान है?

पानी के भौतिक-रासायनिक गुण कोशिका और संपूर्ण जीव की महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं का समर्थन करने में कैसे प्रकट होते हैं?

समीक्षा के लिए प्रश्न और कार्य

1.जीवित जीवों के आंतरिक वातावरण का आधार कौन सा पदार्थ है?

2. किसी भी आवश्यक तत्व की कमी कोशिका और जीव की महत्वपूर्ण गतिविधि को कैसे प्रभावित करेगी? ऐसी घटनाओं के उदाहरण दीजिए?

3.कौन सा तत्व धनायन जीवित जीवों का सबसे महत्वपूर्ण गुण - चिड़चिड़ापन प्रदान करता है?

4. संदर्भ सामग्री में कोशिका में सबसे कम मात्रा में मौजूद तत्वों को खोजें। उनका सामान्य नाम क्या है? वे कोशिका में क्या भूमिका निभाते हैं?

अकार्बनिकपदार्थोंकोशिकाओं

जल और कोशिका जीवन में इसकी भूमिका

कोशिका की रासायनिक संरचना. अकार्बनिक यौगिक.

संसाधन

वी. बी. ज़खारोव, एस. जी. ममोनतोव, एन. आई. सोनीन, ई. टी. ज़खारोवा पाठ्यपुस्तक "जीव विज्ञान" सामान्य शैक्षिक संस्थानों के लिए (ग्रेड 10-11)।

पारिस्थितिकी के बुनियादी सिद्धांतों के साथ ए. पी. प्लेखोव जीव विज्ञान। श्रृंखला “विश्वविद्यालयों के लिए पाठ्यपुस्तकें। विशेष साहित्य"।

शिक्षकों के लिए पुस्तक सिवोग्लाज़ोव वी.आई., सुखोवा टी.एस. कोज़लोवा टी. ए. जीवविज्ञान: सामान्य पैटर्न।

प्रेजेंटेशन होस्टिंग

इनमें पानी और खनिज लवण शामिल हैं।

पानीकोशिका में जीवन प्रक्रियाओं के कार्यान्वयन के लिए आवश्यक है। इसकी सामग्री कोशिका द्रव्यमान का 70-80% है। जल के मुख्य कार्य:

एक सार्वभौमिक विलायक है;

वह वातावरण है जिसमें जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएँ होती हैं;

कोशिका के शारीरिक गुणों (लोच, आयतन) को निर्धारित करता है;

रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है;

उच्च ताप क्षमता और तापीय चालकता के कारण शरीर का तापीय संतुलन बनाए रखता है;

पदार्थों के परिवहन का मुख्य साधन है।

खनिज लवणकोशिका में आयनों के रूप में मौजूद: धनायन K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+; आयन - सीएल -, एचसीओ 3 -, एच 2 पीओ 4 -।

3. कोशिका के कार्बनिक पदार्थ।

कोशिका के कार्बनिक यौगिक कई दोहराए जाने वाले तत्वों (मोनोमर्स) से बने होते हैं और बड़े अणु - पॉलिमर होते हैं। इनमें प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट और न्यूक्लिक एसिड शामिल हैं। कोशिका में उनकी सामग्री: प्रोटीन -10-20%; वसा - 1-5%; कार्बोहाइड्रेट - 0.2-2.0%; न्यूक्लिक एसिड - 1-2%; कम आणविक भार वाले कार्बनिक पदार्थ - 0.1-0.5%।

गिलहरी – उच्च आणविक भार (हाई मॉलिक्यूलर वेट) कार्बनिक पदार्थ। इनके अणु की संरचनात्मक इकाई अमीनो एसिड है। प्रोटीन के निर्माण में 20 अमीनो एसिड भाग लेते हैं। प्रत्येक प्रोटीन के अणु में इस प्रोटीन की विशेषता के क्रम में केवल कुछ अमीनो एसिड होते हैं। अमीनो एसिड का निम्नलिखित सूत्र है:

एच 2 एन - सीएच - कूह

अमीनो एसिड की संरचना में एनएच 2 शामिल है - मूल गुणों वाला एक अमीनो समूह; COOH - अम्लीय गुणों वाला कार्बोक्सिल समूह; रेडिकल जो अमीनो एसिड को एक दूसरे से अलग करते हैं।

प्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक और चतुर्धातुक प्रोटीन संरचनाएँ होती हैं। पेप्टाइड बांड द्वारा एक दूसरे से जुड़े अमीनो एसिड इसकी प्राथमिक संरचना निर्धारित करते हैं। प्राथमिक संरचना के प्रोटीन हाइड्रोजन बांड का उपयोग करके एक हेलिक्स में जुड़े होते हैं और एक माध्यमिक संरचना बनाते हैं। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं, एक निश्चित तरीके से एक कॉम्पैक्ट संरचना में मुड़कर, एक ग्लोब्यूल (गेंद) बनाती हैं - प्रोटीन की तृतीयक संरचना। अधिकांश प्रोटीनों में तृतीयक संरचना होती है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अमीनो एसिड केवल ग्लोब्यूल की सतह पर सक्रिय होते हैं। गोलाकार संरचना वाले प्रोटीन मिलकर एक चतुर्धातुक संरचना बनाते हैं (उदाहरण के लिए, हीमोग्लोबिन)। उच्च तापमान, एसिड और अन्य कारकों के संपर्क में आने पर जटिल प्रोटीन अणु नष्ट हो जाते हैं - प्रोटीन विकृतीकरण. जब स्थितियों में सुधार होता है, तो एक विकृत प्रोटीन अपनी संरचना को बहाल करने में सक्षम होता है यदि इसकी प्राथमिक संरचना नष्ट नहीं होती है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है पुनरुद्धार.

प्रोटीन प्रजाति विशिष्ट होते हैं: प्रत्येक पशु प्रजाति की विशेषता विशिष्ट प्रोटीन के एक सेट से होती है।

सरल और जटिल प्रोटीन होते हैं। सरल में केवल अमीनो एसिड होते हैं (उदाहरण के लिए, एल्ब्यूमिन, ग्लोब्युलिन, फाइब्रिनोजेन, मायोसिन, आदि)। जटिल प्रोटीन में, अमीनो एसिड के अलावा, अन्य कार्बनिक यौगिक भी शामिल होते हैं, उदाहरण के लिए, वसा और कार्बोहाइड्रेट (लिपोप्रोटीन, ग्लाइकोप्रोटीन, आदि)।

प्रोटीन निम्नलिखित कार्य करते हैं:

एंजाइमेटिक (उदाहरण के लिए, एंजाइम एमाइलेज कार्बोहाइड्रेट को तोड़ता है);

संरचनात्मक (उदाहरण के लिए, वे झिल्लियों और अन्य कोशिकांगों का हिस्सा हैं);

रिसेप्टर (उदाहरण के लिए, प्रोटीन रोडोप्सिन बेहतर दृष्टि को बढ़ावा देता है);

परिवहन (उदाहरण के लिए, हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन या कार्बन डाइऑक्साइड ले जाता है);

सुरक्षात्मक (उदाहरण के लिए, इम्युनोग्लोबुलिन प्रोटीन प्रतिरक्षा के निर्माण में शामिल होते हैं);

मोटर (उदाहरण के लिए, एक्टिन और मायोसिन मांसपेशी फाइबर के संकुचन में शामिल होते हैं);

हार्मोनल (उदाहरण के लिए, इंसुलिन ग्लूकोज को ग्लाइकोजन में परिवर्तित करता है);

ऊर्जा (जब 1 ग्राम प्रोटीन टूटता है, तो 4.2 किलो कैलोरी ऊर्जा निकलती है)।

वसा (लिपिड) - ट्राइहाइड्रिक अल्कोहल ग्लिसरॉल और उच्च आणविक भार फैटी एसिड के यौगिक। वसा का रासायनिक सूत्र:

सीएच 2 -ओ-सी(ओ)-आर¹

सीएच 2 -ओ-सी(ओ)-आर³, जहां रेडिकल भिन्न हो सकते हैं।

कोशिका में लिपिड के कार्य:

संरचनात्मक (कोशिका झिल्ली के निर्माण में भाग लें);

ऊर्जा (जब शरीर में 1 ग्राम वसा टूटती है, तो 9.2 किलो कैलोरी ऊर्जा निकलती है);

सुरक्षात्मक (गर्मी के नुकसान, यांत्रिक क्षति से बचाता है);

वसा अंतर्जात पानी का एक स्रोत है (10 ग्राम वसा के ऑक्सीकरण के साथ, 11 ग्राम पानी निकलता है);

चयापचय का विनियमन.

कार्बोहाइड्रेट - उनके अणु को सामान्य सूत्र C n (H 2 O) n - कार्बन और पानी द्वारा दर्शाया जा सकता है।

कार्बोहाइड्रेट को तीन समूहों में विभाजित किया गया है: मोनोसेकेराइड (एक चीनी अणु शामिल हैं - ग्लूकोज, फ्रुक्टोज, आदि), ऑलिगोसेकेराइड (2 से 10 मोनोसैकेराइड अवशेष शामिल हैं: सुक्रोज, लैक्टोज) और पॉलीसेकेराइड (उच्च आणविक भार यौगिक - ग्लाइकोजन, स्टार्च, आदि)। ).

कार्बोहाइड्रेट के कार्य:

विभिन्न कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के लिए शुरुआती तत्वों के रूप में कार्य करें, उदाहरण के लिए, प्रकाश संश्लेषण के दौरान - ग्लूकोज;

शरीर के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत; ऑक्सीजन का उपयोग करके उनके अपघटन के दौरान, वसा के ऑक्सीकरण की तुलना में अधिक ऊर्जा निकलती है;

सुरक्षात्मक (उदाहरण के लिए, विभिन्न ग्रंथियों द्वारा स्रावित बलगम में बहुत सारे कार्बोहाइड्रेट होते हैं; यह खोखले अंगों (ब्रोन्कियल ट्यूब, पेट, आंतों) की दीवारों को यांत्रिक क्षति से बचाता है; इसमें एंटीसेप्टिक गुण होते हैं);

संरचनात्मक और सहायक कार्य: प्लाज्मा झिल्ली का हिस्सा।

न्यूक्लिक एसिड फॉस्फोरस युक्त बायोपॉलिमर हैं। इसमे शामिल है डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए)और राइबोन्यूक्लिक (आरएनए) एसिड.

डीएनए -सबसे बड़े बायोपॉलिमर, उनका मोनोमर है न्यूक्लियोटाइड. इसमें तीन पदार्थों के अवशेष होते हैं: एक नाइट्रोजनस बेस, कार्बोहाइड्रेट डीऑक्सीराइबोज और फॉस्फोरिक एसिड। डीएनए अणु के निर्माण में 4 ज्ञात न्यूक्लियोटाइड शामिल होते हैं। दो नाइट्रोजनस आधार पाइरीमिडीन के व्युत्पन्न हैं - थाइमिन और साइटोसिन। एडेनिन और गुआनिन को प्यूरीन डेरिवेटिव के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

जे. वाटसन और एफ. क्रिक (1953) द्वारा प्रस्तावित डीएनए मॉडल के अनुसार, डीएनए अणु में एक दूसरे के चारों ओर सर्पिल रूप से घूमती हुई दो किस्में होती हैं।

एक अणु के दो स्ट्रैंड उनके बीच होने वाले हाइड्रोजन बांड द्वारा एक साथ बंधे होते हैं। पूरकनाइट्रोजनी आधार. एडेनिन थाइमिन का पूरक है, और गुआनिन साइटोसिन का पूरक है। कोशिकाओं में डीएनए केन्द्रक में स्थित होता है, जहां यह प्रोटीन के साथ मिलकर बनता है गुणसूत्रों. डीएनए माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड में भी पाया जाता है, जहां उनके अणु एक रिंग में व्यवस्थित होते हैं। मुख्य डीएनए कार्य- न्यूक्लियोटाइड्स के अनुक्रम में निहित वंशानुगत जानकारी का भंडारण जो इसके अणु का निर्माण करता है, और इस जानकारी को बेटी कोशिकाओं तक पहुंचाता है।

रीबोन्यूक्लीक एसिडसिंगल स्ट्रैंडेड। आरएनए न्यूक्लियोटाइड में नाइट्रोजनस बेस (एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिन या यूरैसिल), कार्बोहाइड्रेट राइबोज और फॉस्फोरिक एसिड अवशेष में से एक होता है।

आरएनए कई प्रकार के होते हैं.

राइबोसोमल आरएनए(आर-आरएनए) प्रोटीन के साथ संयोजन में राइबोसोम का हिस्सा है। राइबोसोम प्रोटीन संश्लेषण करते हैं। मैसेंजर आरएनए(आई-आरएनए) नाभिक से साइटोप्लाज्म तक प्रोटीन संश्लेषण के बारे में जानकारी पहुंचाता है। आरएनए स्थानांतरण(टीआरएनए) साइटोप्लाज्म में स्थित है; कुछ अमीनो एसिड को अपने साथ जोड़ता है और उन्हें प्रोटीन संश्लेषण की साइट राइबोसोम तक पहुंचाता है।

आरएनए न्यूक्लियोलस, साइटोप्लाज्म, राइबोसोम, माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड में पाया जाता है। प्रकृति में आरएनए का एक और प्रकार है - वायरल। कुछ वायरस में यह वंशानुगत जानकारी को संग्रहीत और प्रसारित करने का कार्य करता है। अन्य वायरस में, यह कार्य वायरल डीएनए द्वारा किया जाता है।

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) एक विशेष न्यूक्लियोटाइड है जो नाइट्रोजनस बेस एडेनिन, कार्बोहाइड्रेट राइबोस और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों द्वारा बनता है।

एटीपी कोशिका में होने वाली जैविक प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक ऊर्जा का एक सार्वभौमिक स्रोत है। एटीपी अणु बहुत अस्थिर है और एक या दो फॉस्फेट अणुओं को विभाजित करने में सक्षम है, जिससे बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। यह ऊर्जा कोशिका के सभी महत्वपूर्ण कार्यों को सुनिश्चित करने के लिए खर्च की जाती है - जैवसंश्लेषण, गति, विद्युत आवेग का उत्पादन, आदि। एटीपी अणु में बंधन को मैक्रोर्जिक कहा जाता है। एटीपी अणु से फॉस्फेट के टूटने के साथ 40 kJ ऊर्जा निकलती है। एटीपी संश्लेषण माइटोकॉन्ड्रिया में होता है।

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 में पादप पदार्थों को और तीसरे 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। हर चीज़ का निर्माण किसी भी रासायनिक तत्व से किया जा सकता है।

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। हेटरोसायक्लिक 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 पानी के पुनर्अवशोषण को रोकता है और एंजाइमों को प्रभावित करता 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 लिए धन्यवाद, 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, पृष्ठ 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 कोई विशेष तत्व नहीं होते जो उनके लिए अद्वितीय हों। 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 पदार्थों के चक्र में प्रवाहित होते हैं, उनके क्षय के दौरान 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।