Στα τέλη του 19ου αιώνα, σχηματίστηκε ένας κλάδος της βιολογίας που ονομάζεται βιοχημεία. Μελετά τη χημική σύσταση ενός ζωντανού κυττάρου. Το κύριο καθήκον της επιστήμης είναι η γνώση των χαρακτηριστικών του μεταβολισμού και της ενέργειας που ρυθμίζουν τη ζωτική δραστηριότητα των φυτικών και ζωικών κυττάρων.
Η έννοια της χημικής σύνθεσης του κυττάρου
Ως αποτέλεσμα προσεκτικής έρευνας, οι επιστήμονες μελέτησαν τη χημική οργάνωση των κυττάρων και διαπίστωσαν ότι τα ζωντανά όντα έχουν περισσότερα από 85 χημικά στοιχεία στη σύνθεσή τους. Επιπλέον, μερικά από αυτά είναι υποχρεωτικά για όλους σχεδόν τους οργανισμούς, ενώ άλλα είναι ειδικά και απαντώνται σε συγκεκριμένα βιολογικά είδη. Και η τρίτη ομάδα χημικών στοιχείων υπάρχει στα κύτταρα μικροοργανισμών, φυτών και ζώων σε αρκετά μικρές ποσότητες. Τα κύτταρα περιέχουν χημικά στοιχεία πιο συχνά με τη μορφή κατιόντων και ανιόντων, από τα οποία σχηματίζονται μεταλλικά άλατα και νερό, και συντίθενται οργανικές ενώσεις που περιέχουν άνθρακα: υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λιπίδια.
Οργανογόνα στοιχεία
Στη βιοχημεία αυτά περιλαμβάνουν άνθρακα, υδρογόνο,οξυγόνο και άζωτο. Το σύνολο τους στο κύτταρο είναι από 88 έως 97% των άλλων χημικών στοιχείων σε αυτό. Ο άνθρακας είναι ιδιαίτερα σημαντικός. Όλες οι οργανικές ουσίες στη σύνθεση του κυττάρου αποτελούνται από μόρια που περιέχουν άτομα άνθρακα στη σύνθεσή τους. Είναι σε θέση να συνδέονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας αλυσίδες (διακλαδισμένες και μη), καθώς και κύκλους. Αυτή η ικανότητα των ατόμων άνθρακα βρίσκεται στη βάση της εκπληκτικής ποικιλίας οργανικών ουσιών που συνθέτουν το κυτταρόπλασμα και τα κυτταρικά οργανίδια.
Για παράδειγμα, το εσωτερικό περιεχόμενο ενός κυττάρου αποτελείται από διαλυτούς ολιγοσακχαρίτες, υδρόφιλες πρωτεΐνες, λιπίδια, διάφορους τύπους ριβονουκλεϊκού οξέος: RNA μεταφοράς, ριβοσωμικό RNA και αγγελιαφόρο RNA, καθώς και ελεύθερα μονομερή - νουκλεοτίδια. Ο πυρήνας του κυττάρου έχει παρόμοια χημική σύσταση. Περιέχει επίσης μόρια δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος που αποτελούν μέρος των χρωμοσωμάτων. Όλες οι παραπάνω ενώσεις περιέχουν άτομα αζώτου, άνθρακα, οξυγόνου, υδρογόνου. Αυτό αποτελεί απόδειξη της ιδιαίτερα σημαντικής σημασίας τους, καθώς η χημική οργάνωση των κυττάρων εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε οργανογόνα στοιχεία που συνθέτουν τις κυτταρικές δομές: υαλόπλασμα και οργανίδια.
Μακροστοιχεία και οι έννοιές τους
Τα χημικά στοιχεία, τα οποία είναι επίσης πολύ κοινά στα κύτταρα διαφόρων τύπων οργανισμών, ονομάζονται μακροθρεπτικά συστατικά στη βιοχημεία. Η περιεκτικότητά τους στο κελί είναι 1,2% - 1,9%. Τα μακροστοιχεία του κυττάρου περιλαμβάνουν: φώσφορο, κάλιο, χλώριο, θείο, μαγνήσιο, ασβέστιο, σίδηρο και νάτριο. Όλα εκτελούν σημαντικές λειτουργίες και αποτελούν μέρος διαφόρωνκυτταρικά οργανίδια. Έτσι, το ιόν σιδήρου υπάρχει στην πρωτεΐνη του αίματος - αιμοσφαιρίνη, η οποία μεταφέρει οξυγόνο (στην περίπτωση αυτή ονομάζεται οξυαιμοσφαιρίνη), διοξείδιο του άνθρακα (καρβοαιμοσφαιρίνη) ή μονοξείδιο του άνθρακα (καρβοξυαιμοσφαιρίνη).
Τα ιόντα νατρίου παρέχουν τον πιο σημαντικό τύπο ενδοκυτταρικής μεταφοράς: τη λεγόμενη αντλία νατρίου-καλίου. Αποτελούν επίσης μέρος του διάμεσου υγρού και του πλάσματος του αίματος. Τα ιόντα μαγνησίου υπάρχουν στα μόρια της χλωροφύλλης (φωτοχρώματα ανώτερων φυτών) και συμμετέχουν στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, καθώς σχηματίζουν κέντρα αντίδρασης που παγιδεύουν φωτόνια της φωτεινής ενέργειας.
Τα ιόντα ασβεστίου παρέχουν την αγωγή των νευρικών ερεθισμάτων κατά μήκος των ινών, και είναι επίσης το κύριο συστατικό των οστεοκυττάρων - οστικών κυττάρων. Οι ενώσεις ασβεστίου είναι ευρέως διαδεδομένες στον κόσμο των ασπόνδυλων, των οποίων το κέλυφος αποτελείται από ανθρακικό ασβέστιο.
Τα ιόντα χλωρίου εμπλέκονται στην επαναφόρτιση των κυτταρικών μεμβρανών και παρέχουν την εμφάνιση ηλεκτρικών ερεθισμάτων που αποτελούν τη βάση της νευρικής διέγερσης.
Τα άτομα θείου αποτελούν μέρος των φυσικών πρωτεϊνών και καθορίζουν την τριτοταγή δομή τους με "διασταυρούμενη σύνδεση" της πολυπεπτιδικής αλυσίδας, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός σφαιρικού μορίου πρωτεΐνης.
Τα ιόντα καλίου εμπλέκονται στη μεταφορά ουσιών μέσω των κυτταρικών μεμβρανών. Τα άτομα φωσφόρου αποτελούν μέρος μιας τόσο σημαντικής ενεργοβόρας ουσίας όπως το τριφωσφορικό οξύ αδενοσίνης, και είναι επίσης σημαντικό συστατικό των μορίων δεοξυριβονουκλεϊκού και ριβονουκλεϊκού οξέος, τα οποία είναι οι κύριες ουσίες της κυτταρικής κληρονομικότητας.
Λειτουργίες ιχνοστοιχείων στο κυτταρικόμεταβολισμός
Περίπου 50 χημικά στοιχεία που αποτελούν λιγότερο από 0,1% στα κύτταρα ονομάζονται ιχνοστοιχεία. Αυτά περιλαμβάνουν ψευδάργυρο, μολυβδαίνιο, ιώδιο, χαλκό, κοβάλτιο, φθόριο. Με ασήμαντη περιεκτικότητα, επιτελούν πολύ σημαντικές λειτουργίες, καθώς αποτελούν μέρος πολλών βιολογικά δραστικών ουσιών.
Για παράδειγμα, άτομα ψευδαργύρου βρίσκονται στα μόρια της ινσουλίνης (μια παγκρεατική ορμόνη που ρυθμίζει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα), το ιώδιο είναι αναπόσπαστο μέρος των ορμονών του θυρεοειδούς - θυροξίνης και τριιωδοθυρονίνης, οι οποίες ελέγχουν το επίπεδο του μεταβολισμού στο σώμα. Ο χαλκός, μαζί με τα ιόντα σιδήρου, εμπλέκεται στην αιμοποίηση (το σχηματισμό ερυθροκυττάρων, αιμοπεταλίων και λευκοκυττάρων στον κόκκινο μυελό των οστών των σπονδυλωτών). Τα ιόντα χαλκού αποτελούν μέρος της χρωστικής ουσίας αιμοκυανίνης που υπάρχει στο αίμα των ασπόνδυλων, όπως τα μαλάκια. Επομένως, το χρώμα της αιμολέμφης τους είναι μπλε.
Ακόμα λιγότερη περιεκτικότητα στο κελί σε χημικά στοιχεία όπως μόλυβδος, χρυσός, βρώμιο, ασήμι. Ονομάζονται υπερμικροστοιχεία και αποτελούν μέρος φυτικών και ζωικών κυττάρων. Για παράδειγμα, ιόντα χρυσού ανιχνεύθηκαν σε κόκκους καλαμποκιού με χημική ανάλυση. Τα άτομα βρωμίου σε μεγάλες ποσότητες αποτελούν μέρος των κυττάρων του θαλλού των καφέ και κόκκινων φυκιών, όπως το σαργάσο, το φύκι, το fucus.
Όλα τα παραπάνω παραδείγματα και γεγονότα εξηγούν πώς η χημική σύνθεση, οι λειτουργίες και η δομή του κυττάρου συνδέονται μεταξύ τους. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει την περιεκτικότητα σε διάφορα χημικά στοιχεία στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών.
Γενικά χαρακτηριστικά των οργανικών ουσιών
Οι χημικές ιδιότητες των κυττάρων διαφόρων ομάδων οργανισμών κατά κάποιο τρόπο εξαρτώνται από τα άτομα άνθρακα, το ποσοστό των οποίων είναι περισσότερο από το 50% της κυτταρικής μάζας. Σχεδόν όλη η ξηρή ύλη του κυττάρου αντιπροσωπεύεται από υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα και λιπίδια, τα οποία έχουν πολύπλοκη δομή και μεγάλο μοριακό βάρος. Τέτοια μόρια ονομάζονται μακρομόρια (πολυμερή) και αποτελούνται από πιο απλά στοιχεία - μονομερή. Οι πρωτεϊνικές ουσίες διαδραματίζουν εξαιρετικά σημαντικό ρόλο και επιτελούν πολλές λειτουργίες, οι οποίες θα συζητηθούν παρακάτω.
Ο ρόλος των πρωτεϊνών στο κύτταρο
Βιοχημική ανάλυση των ενώσεων που συνθέτουν ένα ζωντανό κύτταρο επιβεβαιώνει την υψηλή περιεκτικότητα σε οργανικές ουσίες όπως πρωτεΐνες σε αυτό. Υπάρχει μια λογική εξήγηση για αυτό το γεγονός: οι πρωτεΐνες εκτελούν διάφορες λειτουργίες και εμπλέκονται σε όλες τις εκδηλώσεις της κυτταρικής ζωής.
Για παράδειγμα, η προστατευτική λειτουργία των πρωτεϊνών είναι ο σχηματισμός αντισωμάτων - ανοσοσφαιρινών που παράγονται από λεμφοκύτταρα. Προστατευτικές πρωτεΐνες όπως η θρομβίνη, η φιμπρίνη και η θρομβοβλαστίνη παρέχουν πήξη του αίματος και αποτρέπουν την απώλειά του κατά τη διάρκεια τραυματισμών και πληγών. Η σύνθεση του κυττάρου περιλαμβάνει σύνθετες πρωτεΐνες κυτταρικών μεμβρανών που έχουν την ικανότητα να αναγνωρίζουν ξένες ενώσεις - αντιγόνα. Αλλάζουν τη διαμόρφωσή τους και ενημερώνουν την κυψέλη για πιθανό κίνδυνο (λειτουργία σηματοδότησης).
Ορισμένες πρωτεΐνες έχουν ρυθμιστική λειτουργία και είναι ορμόνες, για παράδειγμα, η ωκυτοκίνη που παράγεται από τον υποθάλαμο δεσμεύεται από την υπόφυση. Από αυτό έωςαίμα, η ωκυτοκίνη δρα στα μυϊκά τοιχώματα της μήτρας, προκαλώντας τη συστολή της. Η πρωτεΐνη βαζοπρεσσίνη έχει επίσης ρυθμιστική λειτουργία, ελέγχει την αρτηριακή πίεση.
Στα μυϊκά κύτταρα υπάρχουν ακτίνη και μυοσίνη που μπορούν να συστέλλονται, γεγονός που καθορίζει την κινητική λειτουργία του μυϊκού ιστού. Οι πρωτεΐνες έχουν επίσης τροφική λειτουργία, για παράδειγμα, η λευκωματίνη χρησιμοποιείται από το έμβρυο ως θρεπτικό συστατικό για την ανάπτυξή του. Οι πρωτεΐνες του αίματος διαφόρων οργανισμών, όπως η αιμοσφαιρίνη και η αιμοκυανίνη, μεταφέρουν μόρια οξυγόνου - εκτελούν μια λειτουργία μεταφοράς. Εάν χρησιμοποιούνται πλήρως οι πιο ενεργοβόρες ουσίες όπως οι υδατάνθρακες και τα λιπίδια, το κύτταρο προχωρά στη διάσπαση των πρωτεϊνών. Ένα γραμμάριο αυτής της ουσίας δίνει 17,2 kJ ενέργειας. Μία από τις πιο σημαντικές λειτουργίες των πρωτεϊνών είναι η καταλυτική (οι ενζυμικές πρωτεΐνες επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στα διαμερίσματα του κυτταροπλάσματος). Με βάση τα παραπάνω, ήμασταν πεπεισμένοι ότι οι πρωτεΐνες εκτελούν πολλές πολύ σημαντικές λειτουργίες και αποτελούν αναγκαστικά μέρος του ζωικού κυττάρου.
Βιοσύνθεση πρωτεϊνών
Εξετάστε τη διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης σε ένα κύτταρο, η οποία συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα με τη βοήθεια οργανιδίων όπως τα ριβοσώματα. Χάρη στη δραστηριότητα ειδικών ενζύμων, με τη συμμετοχή ιόντων ασβεστίου, τα ριβοσώματα συνδυάζονται σε πολυσώματα. Οι κύριες λειτουργίες των ριβοσωμάτων σε ένα κύτταρο είναι η σύνθεση πρωτεϊνικών μορίων, η οποία ξεκινά με τη διαδικασία της μεταγραφής. Ως αποτέλεσμα, συντίθενται μόρια mRNA, στα οποία συνδέονται πολυσώματα. Στη συνέχεια ξεκινά η δεύτερη διαδικασία - μετάφραση. Μεταφορά RNAσυνδυάζονται με είκοσι διαφορετικούς τύπους αμινοξέων και τα φέρνουν σε πολυσώματα, και δεδομένου ότι οι λειτουργίες των ριβοσωμάτων σε ένα κύτταρο είναι η σύνθεση πολυπεπτιδίων, αυτά τα οργανίδια σχηματίζουν σύμπλοκα με το tRNA και τα μόρια αμινοξέων συνδέονται μεταξύ τους με πεπτιδικούς δεσμούς, σχηματίζοντας ένα μακρομόριο πρωτεΐνης.
Ο ρόλος του νερού στις μεταβολικές διεργασίες
Κυτταρολογικές μελέτες έχουν επιβεβαιώσει το γεγονός ότι το κύτταρο, τη δομή και τη σύσταση του οποίου μελετάμε, είναι κατά μέσο όρο 70% νερό και σε πολλά ζώα που ακολουθούν έναν υδρόβιο τρόπο ζωής (για παράδειγμα, τα συνεντερικά), το περιεχόμενο φτάνει το 97-98 %. Έχοντας αυτό υπόψη, η χημική οργάνωση των κυττάρων περιλαμβάνει υδρόφιλες (ικανές να διαλυθούν) και υδρόφοβες (υδατοαπωθητικές) ουσίες. Όντας ένας παγκόσμιος πολικός διαλύτης, το νερό παίζει εξαιρετικό ρόλο και επηρεάζει άμεσα όχι μόνο τις λειτουργίες, αλλά και την ίδια τη δομή του κυττάρου. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει την περιεκτικότητα σε νερό στα κύτταρα διαφόρων τύπων ζωντανών οργανισμών.
Η λειτουργία των υδατανθράκων στο κύτταρο
Όπως ανακαλύψαμε νωρίτερα, οι υδατάνθρακες είναι επίσης σημαντικές οργανικές ουσίες - πολυμερή. Αυτά περιλαμβάνουν πολυσακχαρίτες, ολιγοσακχαρίτες και μονοσακχαρίτες. Οι υδατάνθρακες αποτελούν μέρος πιο πολύπλοκων συμπλεγμάτων - γλυκολιπιδίων και γλυκοπρωτεϊνών, από τα οποία κατασκευάζονται κυτταρικές μεμβράνες και υπερμεμβρανικές δομές, όπως ο γλυκοκάλυκας.
Εκτός από τον άνθρακα, οι υδατάνθρακες περιέχουν άτομα οξυγόνου και υδρογόνου, ενώ ορισμένοι πολυσακχαρίτες περιέχουν επίσης άζωτο, θείο και φώσφορο. Υπάρχουν πολλοί υδατάνθρακες στα φυτικά κύτταρα: κόνδυλοι πατάταςπεριέχουν έως και 90% άμυλο, οι σπόροι και τα φρούτα περιέχουν έως και 70% υδατάνθρακες και στα ζωικά κύτταρα βρίσκονται με τη μορφή ενώσεων όπως το γλυκογόνο, η χιτίνη και η τρεαλόζη.
Τα απλά σάκχαρα (μονοσακχαρίτες) έχουν τον γενικό τύπο CnH2nOn και χωρίζονται σε τετρόζες, τριόζες, πεντόζες και εξόζες. Τα δύο τελευταία είναι τα πιο κοινά στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών, για παράδειγμα, η ριβόζη και η δεοξυριβόζη είναι μέρος των νουκλεϊκών οξέων και η γλυκόζη και η φρουκτόζη συμμετέχουν στις αντιδράσεις αφομοίωσης και αφομοίωσης. Οι ολιγοσακχαρίτες βρίσκονται συχνά στα φυτικά κύτταρα: η σακχαρόζη αποθηκεύεται στα κύτταρα του ζαχαρότευτλου και του ζαχαροκάλαμου, η μαλτόζη βρίσκεται σε βλαστημένους κόκκους σίκαλης και κριθαριού.
Οι δισακχαρίτες έχουν γλυκιά γεύση και διαλύονται καλά στο νερό. Οι πολυσακχαρίτες, ως βιοπολυμερή, αντιπροσωπεύονται κυρίως από άμυλο, κυτταρίνη, γλυκογόνο και λαμιναρίνη. Η χιτίνη ανήκει στις δομικές μορφές των πολυσακχαριτών. Η κύρια λειτουργία των υδατανθράκων στο κύτταρο είναι η ενέργεια. Ως αποτέλεσμα των αντιδράσεων υδρόλυσης και μεταβολισμού ενέργειας, οι πολυσακχαρίτες διασπώνται σε γλυκόζη και στη συνέχεια οξειδώνονται σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Ως αποτέλεσμα, ένα γραμμάριο γλυκόζης απελευθερώνει 17,6 kJ ενέργειας και τα αποθέματα αμύλου και γλυκογόνου, στην πραγματικότητα, είναι μια δεξαμενή κυτταρικής ενέργειας.
Το γλυκογόνο αποθηκεύεται κυρίως στον μυϊκό ιστό και στα κύτταρα του ήπατος, το φυτικό άμυλο σε κόνδυλους, βολβούς, ρίζες, σπόρους και σε αρθρόποδα όπως οι αράχνες, τα έντομα και τα καρκινοειδή, ο ολιγοσακχαρίτης τρεαλόζης παίζει σημαντικό ρόλο στην παροχή ενέργειας.
Υδατάνθρακεςδιαφέρουν από τα λιπίδια και τις πρωτεΐνες ως προς την ικανότητά τους να διασπούν χωρίς οξυγόνο. Αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικό για οργανισμούς που ζουν σε συνθήκες ανεπάρκειας ή απουσίας οξυγόνου, όπως τα αναερόβια βακτήρια και οι έλμινθοι - παράσιτα ανθρώπων και ζώων.
Υπάρχει μια άλλη λειτουργία των υδατανθράκων στο κύτταρο - δόμηση (δομική). Βρίσκεται στο γεγονός ότι αυτές οι ουσίες είναι οι υποστηρικτικές δομές των κυττάρων. Για παράδειγμα, η κυτταρίνη είναι μέρος των κυτταρικών τοιχωμάτων των φυτών, η χιτίνη αποτελεί τον εξωτερικό σκελετό πολλών ασπόνδυλων και βρίσκεται σε κύτταρα μυκήτων, οι ολισακχαρίτες, μαζί με τα μόρια λιπιδίων και πρωτεΐνης, σχηματίζουν έναν γλυκοκάλυκα - ένα σύμπλεγμα επιμεμβρανών. Παρέχει πρόσφυση - την προσκόλληση των ζωικών κυττάρων μεταξύ τους, που οδηγεί στο σχηματισμό ιστών.
Λιπίδια: δομή και λειτουργίες
Αυτές οι οργανικές ουσίες, οι οποίες είναι υδρόφοβες (αδιάλυτες στο νερό), μπορούν να εκχυλιστούν, δηλαδή να εκχυλιστούν από τα κύτταρα, χρησιμοποιώντας μη πολικούς διαλύτες όπως η ακετόνη ή το χλωροφόρμιο. Οι λειτουργίες των λιπιδίων σε ένα κύτταρο εξαρτώνται από το ποια από τις τρεις ομάδες ανήκουν: λίπη, κεριά ή στεροειδή. Τα λίπη είναι τα πιο άφθονα σε όλους τους τύπους κυττάρων.
Τα ζώα τα συσσωρεύουν στον υποδόριο λιπώδη ιστό, ο νευρικός ιστός περιέχει λίπος με τη μορφή περιβλημάτων μυελίνης των νεύρων. Συσσωρεύεται επίσης στα νεφρά, στο συκώτι, στα έντομα - στο λίπος σώμα. Τα υγρά λίπη - έλαια - βρίσκονται στους σπόρους πολλών φυτών: κέδρου, φυστικιού, ηλίανθου, ελιάς. Η περιεκτικότητα σε λιπίδια στα κύτταρα κυμαίνεται από 5 έως 90% (στο λιπώδη ιστό).
Στεροειδή και κεριάδιαφέρουν από τα λίπη στο ότι δεν περιέχουν υπολείμματα λιπαρών οξέων στα μόριά τους. Άρα, τα στεροειδή είναι ορμόνες του φλοιού των επινεφριδίων που επηρεάζουν την εφηβεία του σώματος και αποτελούν συστατικά της τεστοστερόνης. Βρίσκονται επίσης σε βιταμίνες (όπως η βιταμίνη D).
Οι κύριες λειτουργίες των λιπιδίων στο κύτταρο είναι η ενέργεια, η οικοδόμηση και η προστατευτική. Το πρώτο οφείλεται στο γεγονός ότι 1 γραμμάριο λίπους κατά το σχίσιμο δίνει 38,9 kJ ενέργειας - πολύ περισσότερο από άλλες οργανικές ουσίες - πρωτεΐνες και υδατάνθρακες. Επιπλέον, κατά την οξείδωση 1 g λίπους, απελευθερώνεται σχεδόν 1,1 g. νερό. Γι' αυτό ορισμένα ζώα, έχοντας απόθεμα λίπους στο σώμα τους, μπορεί να μείνουν χωρίς νερό για μεγάλο χρονικό διάστημα. Για παράδειγμα, τα γοφάρια μπορούν να πέφτουν σε χειμερία νάρκη για περισσότερο από δύο μήνες χωρίς να χρειάζονται νερό και μια καμήλα δεν πίνει νερό όταν διασχίζει την έρημο για 10–12 ημέρες.
Η δομική λειτουργία των λιπιδίων είναι ότι αποτελούν αναπόσπαστο μέρος των κυτταρικών μεμβρανών και αποτελούν επίσης μέρος των νεύρων. Η προστατευτική λειτουργία των λιπιδίων είναι ότι ένα στρώμα λίπους κάτω από το δέρμα γύρω από τα νεφρά και άλλα εσωτερικά όργανα τα προστατεύει από μηχανικούς τραυματισμούς. Μια συγκεκριμένη λειτουργία θερμομόνωσης είναι εγγενής σε ζώα που βρίσκονται στο νερό για μεγάλο χρονικό διάστημα: φάλαινες, φώκιες, φώκιες. Ένα παχύ στρώμα υποδόριου λίπους, για παράδειγμα, σε μια μπλε φάλαινα είναι 0,5 m, προστατεύει το ζώο από την υποθερμία.
Η σημασία του οξυγόνου στον κυτταρικό μεταβολισμό
Οι αερόβιοι οργανισμοί, που περιλαμβάνουν τη συντριπτική πλειοψηφία των ζώων, των φυτών και των ανθρώπων, χρησιμοποιούν ατμοσφαιρικό οξυγόνο για αντιδράσεις του ενεργειακού μεταβολισμού,που οδηγεί στη διάσπαση οργανικών ουσιών και στην απελευθέρωση ορισμένης ποσότητας ενέργειας που συσσωρεύεται με τη μορφή μορίων τριφωσφορικού οξέος αδενοσίνης.
Έτσι, με την πλήρη οξείδωση ενός μορίου γλυκόζης, που συμβαίνει στους κριστούς των μιτοχονδρίων, απελευθερώνονται 2800 kJ ενέργειας, εκ των οποίων τα 1596 kJ (55%) αποθηκεύονται με τη μορφή μορίων ATP που περιέχουν μακροεργικές δεσμούς. Έτσι, η κύρια λειτουργία του οξυγόνου στο κύτταρο είναι η εφαρμογή της αερόβιας αναπνοής, η οποία βασίζεται σε μια ομάδα ενζυματικών αντιδράσεων της λεγόμενης αναπνευστικής αλυσίδας, που συμβαίνουν στα κυτταρικά οργανίδια - μιτοχόνδρια. Σε προκαρυωτικούς οργανισμούς - φωτοτροφικά βακτήρια και κυανοβακτήρια - η οξείδωση των θρεπτικών συστατικών λαμβάνει χώρα υπό τη δράση του οξυγόνου που διαχέεται στα κύτταρα στις εσωτερικές εκβολές των πλασματικών μεμβρανών.
Μελετήσαμε τη χημική οργάνωση των κυττάρων, καθώς και τις διαδικασίες βιοσύνθεσης πρωτεϊνών και τη λειτουργία του οξυγόνου στον μεταβολισμό της κυτταρικής ενέργειας.
