THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA SINH VẬT LÀ GÌ? - SINH HỌC - 2026

Thành phần hóa học của sinh vật dựa trên các phân tử hữu cơ và một số nguyên tố vô cơ, ít nhiều với tỷ lệ giống nhau và thực hiện các chức năng tương tự ở tất cả chúng.

Các sinh vật sống được tạo thành từ các tế bào và các tế bào này có các mức độ phức tạp khác nhau trong tổ chức của chúng. Một số tương đối đơn giản, chẳng hạn như vi khuẩn, và một số khác được đặc trưng bởi các mô hình tổ chức phức tạp hơn, với nhiều yếu tố hơn trong tổ chức bên trong của chúng, như trường hợp của hầu hết các tế bào nhân thực.

Ảnh chụp bởi «oblako3011» tại www.pixabay.com

Các yếu tố cấu trúc của vật chất sống được tạo thành từ các phân tử sinh học và thành phần chính của hầu hết các phân tử sinh học này, trong trường hợp của con người, ví dụ, carbon (50%), oxy (20%), hydro (10%). ), nitơ (8,5%), canxi (4%) và phốt pho (2,5%) (tất cả các giá trị so với trọng lượng khô).

Sáu nguyên tố này đại diện cho khoảng 95% tổng thành phần chất hữu cơ, 5% còn lại tương ứng với các nguyên tố khác như: kali, lưu huỳnh, natri, clo, magiê, sắt, mangan và iốt.

Cần lưu ý rằng hầu hết các thành phần của sinh vật (hơn 60% trọng lượng cơ thể) là nước ở trạng thái lỏng, là yếu tố cơ bản cho sự sống vì cả cấu trúc nội bào và bản thân tế bào đều chìm đắm trong đó. .

Môi trường lỏng này cung cấp cho tế bào những điều kiện cần thiết quan trọng nhất và trong đó diễn ra tất cả các phản ứng sinh hóa liên quan để tồn tại.

thành phần hóa học của sinh vật

- Các phân tử sinh học phức tạp

Một số nguyên tố chính đi vào thành phần của vật chất sống kết hợp với các tỷ lệ khác nhau để tạo thành các tập hợp các phân tử hữu cơ nhỏ khác nhau, do đó chúng đóng vai trò là các yếu tố cấu trúc để hình thành các phân tử sinh học phức tạp hơn.

Mối quan hệ giữa các yếu tố cấu trúc này và các phân tử sinh học phức tạp chính của sinh vật như sau:

- Deoxyribonucleotides và deoxyribonucleic acid (DNA)

- Ribonucleotide và axit ribonucleic (RNA)

- Axit amin và protein

- Monosaccharid và polysaccharid

- Axit béo và lipid

Deoxyribonucleotide và axit deoxyribonucleic

Axit deoxyribonucleic hoặc DNA chứa thông tin di truyền của tất cả các sinh vật sống, sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn. Phân tử sinh học quan trọng này cũng xác định các đặc điểm chính của tế bào, cả từ quan điểm hình thái, trao đổi chất, cấu trúc và phát triển.

DNA mã hóa thông tin cần thiết để tổng hợp protein, cũng như thông tin cần thiết để tổng hợp RNA, là một phân tử hữu cơ quan trọng khác cần thiết cho quá trình tổng hợp và kiểm soát nhiều quá trình tế bào.

Nó là một polyme bao gồm hai sợi tiểu đơn vị được gọi là nucleotide, có cấu trúc được hình thành bởi một phân tử deoxyribose (một monosaccharide có 5 nguyên tử carbon), một hoặc nhiều nhóm phốt phát và một cơ sở nitơ có một hoặc hai vòng (purine hoặc pyrimidine, tương ứng).

Các bazơ puric của DNA là adenin (A) và guanin (G), trong khi các bazơ pyrimidine là thymine (T) và cytosine (C).

Một cách tuyến tính, các nucleotide của cùng một sợi DNA được liên kết với nhau thông qua liên kết phosphodiester, bao gồm các nhóm phosphate và đường mà chúng được liên kết cộng hóa trị.

Các bazơ có trong một trong các sợi này bổ sung với các bazơ đối lập với các gốc này ở sợi kia bằng liên kết hydro, luôn theo cùng một cách: adenin với thymine (AT) và guanin với cytosine (GC ).

Các bazơ nitơ khác nhau trong DNA và RNA.
Nguồn Người dùng: Sponktranslation: Người dùng: Jcfidy

Ribonucleotide và axit ribonucleic

Giống như DNA, axit ribonucleic là một phân tử sinh học và chịu trách nhiệm cho quá trình liên kết của các axit amin tạo nên protein, cũng như các quá trình điều chỉnh và kiểm soát sự biểu hiện gen phức tạp hơn.

Nó cũng là một biopolymer, nhưng các nucleotide tạo thành nó được gọi là ribonucleotide, bởi vì monosaccharide cấu trúc chúng không phải là deoxyribose, như trong DNA, mà là một ribose. Chúng cũng có một hoặc nhiều nhóm photphat và các bazơ nitơ của chúng khác với các bazơ của ADN ở chỗ không có guanin mà là uracil (U).

Axit amin và protein

Protein là các phân tử sinh học có thể đạt đến mức độ phức tạp khác nhau và rất linh hoạt về cấu trúc và chức năng. Chúng không chỉ cung cấp cấu trúc và hình dạng cho tế bào, mà còn có thể có các hoạt động cho phép phát triển nhanh chóng các phản ứng sinh hóa thiết yếu (enzym).

Bất kể loại protein được đề cập là gì, chúng đều được tạo thành từ các “khối xây dựng” cơ bản được gọi là axit amin , là các phân tử có nguyên tử cacbon “không đối xứng” gắn với nhóm amin (-NH2), với nhóm cacboxyl (-COOH), một nguyên tử hydro (-H) và một nhóm R để phân biệt chúng.

Biểu diễn đồ họa cấu trúc của một protein ribosom (Nguồn: Jawahar Swaminathan và nhân viên MSD tại Viện Tin sinh học Châu Âu qua Wikimedia Commons)

Các axit amin phổ biến nhất trong tự nhiên là 20 và được phân loại theo đặc điểm của nhóm R; đó là:

- asparagin, glutamine, tyrosine, serine, threonine (những chất phân cực)

- axit aspartic, axit glutamic, arginine, lysine, histidine (những chất có điện tích) và

- glycine, alanin, valine, leucine, isoleucine, tryptophan, proline, cysteine, methionine và phenylalanine (những chất apolar).

Khi DNA được dịch mã thành một phân tử RNA, mỗi bộ ba nucleotide đại diện cho một mã cho biết cấu trúc tổng hợp protein (ribosome) loại axit amin nào để kết hợp vào chuỗi peptit đang phát triển.

Sau đó, polypeptit tạo nên protein được tạo ra nhờ sự liên kết giữa các axit amin của chúng, bao gồm việc thiết lập liên kết peptit giữa cacbon của nhóm cacboxyl của axit amin và nitơ của nhóm amin của axit amin liền kề.

Monosaccharid và polysaccharid

Carbohydrate là một trong những phân tử sinh học phong phú nhất trong cơ thể sống. Chúng thực hiện các chức năng cơ bản như các yếu tố cấu trúc, dinh dưỡng, tín hiệu, v.v. Chúng được tạo thành từ các phức hợp hóa học của cacbon, hydro và oxy với các tỷ lệ khác nhau.

Thực vật là một trong những nhà sản xuất carbohydrate tự nhiên chính của sinh vật và hầu hết các loài động vật phụ thuộc vào chúng để tồn tại, vì chúng lấy năng lượng, nước và carbon từ chúng.

Xenlulo, một chất tạo cấu trúc sinh học (Nguồn: Vicente Neto qua Wikimedia Commons)

Carbohydrate cấu trúc của rau quả (cellulose, lignin, v.v.), cũng như carbohydrate dự trữ của thực vật (tinh bột) và của nhiều loài động vật (glycogen), là những polysaccharid phức tạp hơn bao gồm các polyme của các đơn vị đường hoặc đơn giản. monosaccharid (chủ yếu là glucose).

Axit béo và lipid

Lipid là những hợp chất không tan trong nước, cấu thành chất cơ bản của màng sinh học, theo quan điểm chức năng và cấu trúc của tất cả các tế bào sống.

Chúng là các phân tử lưỡng tính, tức là các phân tử có một đầu ưa nước và một đầu kỵ nước. Chúng được tạo thành từ các chuỗi axit béo gắn với khung carbon, nói chung là glycerol, mà nguyên tử carbon “tự do” thứ ba của chúng được gắn với một nhóm thế cụ thể mang lại danh tính cho mỗi phân tử.

Một số lipid phổ biến nhất (Nguồn: Người tải lên ban đầu là Lmaps tại Wikipedia tiếng Anh. Qua Wikimedia Commons)

Axit béo là hiđrocacbon, nghĩa là chúng chỉ được cấu tạo từ các nguyên tử cacbon và hiđro liên kết với nhau.

Sự liên kết của nhiều lipid dưới dạng một lớp kép là điều làm cho việc hình thành màng có thể xảy ra và các đặc tính kỵ nước của cấu trúc này, cũng như sự hiện diện của các protein toàn phần và ngoại vi, làm cho cấu trúc này trở thành cấu trúc bán thấm.

- Nước

Ảnh của José Manuel Suárez, qua Wikimedia Commons

Nước (H2O) là một trong những nguyên tố hóa học quan trọng nhất đối với sinh vật và các tế bào tạo nên chúng. Phần lớn trọng lượng cơ thể của động vật và thực vật được tạo thành từ chất lỏng không màu này.

Thông qua quá trình quang hợp do thực vật thực hiện, nước là nguồn cung cấp oxy chính mà động vật thở và cũng là nguồn cung cấp nguyên tử hydro là một phần của các hợp chất hữu cơ.

Nó được coi là dung môi phổ quát và các đặc tính của nó đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển của hầu như tất cả các phản ứng sinh hóa đặc trưng cho các sinh vật sống.

Nếu nhìn từ quan điểm tế bào, nước được chia thành các "ngăn":

• Không gian nội bào, nơi tế bào được tạo thành bởi nước với các chất khác trộn lẫn, một chất lỏng trong đó các bào quan của tế bào nhân thực bị đình chỉ.
• Không gian ngoại bào, bao gồm môi trường bao quanh tế bào, trong mô hoặc trong môi trường tự nhiên (sinh vật đơn bào).

- Ions

Phần lớn các nguyên tố hóa học trong tế bào được tìm thấy dưới dạng các phân tử sinh học được đề cập ở trên và nhiều nguyên tố khác bị bỏ sót trong văn bản này. Tuy nhiên, các nguyên tố hóa học quan trọng khác ở dạng ion.

Màng tế bào nói chung không thấm nước với các ion hòa tan trong môi trường bên trong hoặc bên ngoài tế bào, vì vậy các ion này có thể đi vào hoặc rời khỏi các chất này thông qua các chất vận chuyển hoặc các kênh đặc biệt.

Nồng độ ion của môi trường ngoại bào hoặc của tế bào ảnh hưởng đến các đặc tính thẩm thấu và điện của tế bào, cũng như các quá trình truyền tín hiệu tế bào khác nhau phụ thuộc vào chúng.

Trong số các ion quan trọng nhất đối với mô động vật và thực vật là canxi, kali và natri, clo và magiê.

Người giới thiệu

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Sinh học phân tử của tế bào. Phiên bản thứ 4. New York: Khoa học Garland; 2002. Các thành phần hóa học của tế bào. Có sẵn từ: ncbi.nlm.nih.gov
2. Gladyshev, GP, Kitaeva, DK, & Ovcharenko, EN (1996). Vì sao thành phần hoá học của sinh vật thích nghi với môi trường? Tạp chí Hệ thống sinh học, 4 (04), 555-564.
3. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Hóa sinh minh họa của Harper. Mcgraw-hill.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Các nguyên tắc của Lehninger về hóa sinh. Macmillan.
5. Prescher, JA và Bertozzi, CR (2005). Hóa học trong hệ thống sống. Sinh học hóa học tự nhiên, 1 (1), 13-21.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Sinh học (xuất bản lần thứ 9). Brooks / Cole, Cengage Learning: Hoa Kỳ.