เซลล์: องค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง หน้าที่ของออร์แกเนลล์

องค์ประกอบทางเคมีเซลล์. มาโครและองค์ประกอบขนาดเล็ก ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและหน้าที่ของสารอนินทรีย์และสารอินทรีย์ (โปรตีน กรดนิวคลีอิก คาร์โบไฮเดรต ไขมัน ATP) ที่ประกอบเป็นเซลล์ บทบาท สารเคมีในเซลล์และร่างกายมนุษย์

สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยเซลล์ เซลล์ของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ มีองค์ประกอบทางเคมีคล้ายคลึงกัน ตารางที่ 1 นำเสนอหลัก องค์ประกอบทางเคมีที่พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต

ตารางที่ 1. เนื้อหาขององค์ประกอบทางเคมีในเซลล์

กลุ่มแรกประกอบด้วยออกซิเจน คาร์บอน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน คิดเป็นเกือบ 98% ขององค์ประกอบทั้งหมดของเซลล์

กลุ่มที่สอง ได้แก่ โพแทสเซียม โซเดียม แคลเซียม ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส แมกนีเซียม เหล็ก คลอรีน เนื้อหาในเซลล์คือหนึ่งในสิบและหนึ่งในร้อยของเปอร์เซ็นต์ องค์ประกอบของทั้งสองกลุ่มนี้จัดเป็น สารอาหารหลัก(จากภาษากรีก มาโคร- ใหญ่).

องค์ประกอบที่เหลือซึ่งแสดงอยู่ในเซลล์เป็นร้อยและหนึ่งในพันของเปอร์เซ็นต์จะรวมอยู่ในกลุ่มที่สาม นี้ องค์ประกอบขนาดเล็ก(จากภาษากรีก ไมโคร- เล็ก).

ไม่พบองค์ประกอบที่เป็นเอกลักษณ์ของธรรมชาติที่มีชีวิตในห้องขัง องค์ประกอบทางเคมีที่ระบุไว้ทั้งหมดเป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตเช่นกัน สิ่งนี้บ่งบอกถึงความสามัคคีของสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิต

การขาดธาตุใดธาตุหนึ่งอาจนำไปสู่การเจ็บป่วยและการเสียชีวิตของร่างกายได้ เนื่องจากแต่ละธาตุมีบทบาทเฉพาะ องค์ประกอบขนาดใหญ่ของกลุ่มแรกเป็นพื้นฐานของโพลีเมอร์ชีวภาพ - โปรตีน, คาร์โบไฮเดรต, กรดนิวคลีอิกและไขมันโดยที่สิ่งมีชีวิตนั้นเป็นไปไม่ได้ ซัลเฟอร์เป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนบางชนิด ฟอสฟอรัสเป็นส่วนหนึ่งของกรดนิวคลีอิก เหล็กเป็นส่วนหนึ่งของฮีโมโกลบิน และแมกนีเซียมเป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์ แคลเซียมมีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญ

องค์ประกอบทางเคมีบางส่วนที่มีอยู่ในเซลล์เป็นส่วนหนึ่งของสารอนินทรีย์ - เกลือแร่และน้ำ

เกลือแร่ตามกฎแล้วพบในเซลล์ในรูปแบบของแคตไอออน (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) และแอนไอออน (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO 3) อัตราส่วนที่กำหนดความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อมซึ่งมีความสำคัญต่อชีวิตของเซลล์

(ในหลายเซลล์ สภาพแวดล้อมมีความเป็นด่างเล็กน้อย และค่า pH ของมันแทบจะไม่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากมีอัตราส่วนของแคตไอออนและแอนไอออนคงที่อยู่ตลอดเวลา)

สารอนินทรีย์ในธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตมีบทบาทอย่างมาก น้ำ.

หากไม่มีน้ำ ชีวิตก็เป็นไปไม่ได้ มันประกอบขึ้นเป็นมวลที่มีนัยสำคัญของเซลล์ส่วนใหญ่ มีน้ำจำนวนมากอยู่ในเซลล์สมองและเอ็มบริโอของมนุษย์: มีน้ำมากกว่า 80%; ในเซลล์เนื้อเยื่อไขมัน - เพียง 40.% เมื่ออายุมากขึ้น ปริมาณน้ำในเซลล์จะลดลง คนที่สูญเสียน้ำไป 20% จะเสียชีวิต

คุณสมบัติเฉพาะของน้ำเป็นตัวกำหนดบทบาทของน้ำในร่างกาย มันเกี่ยวข้องกับการควบคุมอุณหภูมิซึ่งเกิดจากความจุความร้อนสูงของน้ำ - การใช้พลังงานจำนวนมากเมื่อให้ความร้อน อะไรเป็นตัวกำหนดความจุความร้อนสูงของน้ำ?

ในโมเลกุลของน้ำ อะตอมออกซิเจนจะถูกพันธะโควาเลนต์กับไฮโดรเจนสองอะตอม โมเลกุลของน้ำมีขั้วเนื่องจากอะตอมออกซิเจนมีประจุลบบางส่วน และอะตอมไฮโดรเจนทั้งสองอะตอมมี

ประจุบวกบางส่วน พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นระหว่างอะตอมออกซิเจนของโมเลกุลน้ำหนึ่งกับอะตอมไฮโดรเจนของอีกโมเลกุลหนึ่ง พันธะไฮโดรเจนทำให้เกิดการเชื่อมต่อของโมเลกุลน้ำจำนวนมาก เมื่อน้ำร้อนขึ้น พลังงานส่วนสำคัญจะถูกใช้เพื่อทำลายพันธะไฮโดรเจน ซึ่งเป็นตัวกำหนดความจุความร้อนสูง

น้ำ - ตัวทำละลายที่ดี. เนื่องจากความเป็นขั้วของพวกมัน โมเลกุลของมันจึงทำปฏิกิริยากับไอออนที่มีประจุบวกและประจุลบ ดังนั้นจึงส่งเสริมการละลายของสาร ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับน้ำ สารในเซลล์ทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นประเภทที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ

ชอบน้ำ(จากภาษากรีก พลังน้ำ- น้ำและ ฟิลเลโอ- ความรัก) เรียกว่า สารที่ละลายน้ำได้ ซึ่งรวมถึงสารประกอบไอออนิก (เช่น เกลือ) และสารประกอบที่ไม่ใช่ไอออนิกบางชนิด (เช่น น้ำตาล)

ไม่ชอบน้ำ(จากภาษากรีก พลังน้ำ- น้ำและ โฟบอส- ความกลัว) คือสารที่ไม่ละลายน้ำ สิ่งเหล่านี้รวมถึง ตัวอย่างเช่น ลิพิด

น้ำมีส่วนสำคัญในการ ปฏิกริยาเคมีไหลเข้าเซลล์เข้ามา สารละลายที่เป็นน้ำ. มันละลายผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญที่ร่างกายไม่ต้องการและส่งเสริมการกำจัดออกจากร่างกาย ปริมาณน้ำในเซลล์ที่สูงจะช่วยให้ ความยืดหยุ่น. น้ำอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนย้ายสารต่างๆ ภายในเซลล์หรือจากเซลล์หนึ่งไปอีกเซลล์หนึ่ง

สิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิตประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีที่เหมือนกัน สิ่งมีชีวิตได้แก่ สารอนินทรีย์- น้ำและเกลือแร่ หน้าที่ต่างๆ ที่สำคัญอย่างยิ่งของน้ำในเซลล์ถูกกำหนดโดยลักษณะของโมเลกุล: ขั้วของน้ำ ความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจน

ส่วนประกอบอนินทรีย์ของเซลล์

การจำแนกองค์ประกอบประเภทอื่นในเซลล์:

องค์ประกอบขนาดใหญ่ ได้แก่ ออกซิเจน คาร์บอน ไฮโดรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม ซัลเฟอร์ คลอรีน แคลเซียม แมกนีเซียม โซเดียม เหล็ก
ธาตุขนาดเล็ก ได้แก่ แมงกานีส ทองแดง สังกะสี ไอโอดีน ฟลูออรีน
ธาตุขนาดเล็กพิเศษ ได้แก่ เงิน ทอง โบรมีน และซีลีเนียม

องค์ประกอบอินทรีย์ของเซลล์

โครงสร้างโปรตีน

เอนไซม์

หน้าที่ที่สำคัญที่สุดของโปรตีนคือตัวเร่งปฏิกิริยา โมเลกุลโปรตีนที่เพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีในเซลล์ตามลำดับความสำคัญหลายระดับเรียกว่า เอนไซม์. ไม่มีกระบวนการทางชีวเคมีใดในร่างกายเกิดขึ้นโดยปราศจากการมีส่วนร่วมของเอนไซม์

ปัจจุบันมีการค้นพบเอนไซม์มากกว่า 2,000 ชนิด ประสิทธิภาพของพวกเขาสูงกว่าประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาอนินทรีย์ที่ใช้ในการผลิตหลายเท่า ดังนั้นธาตุเหล็ก 1 มิลลิกรัมในเอนไซม์คาตาเลสจะแทนที่ธาตุเหล็กอนินทรีย์ 10 ตัน คาตาเลสเพิ่มอัตราการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H 2 O 2) 10 11 เท่า เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาการเกิดกรดคาร์บอนิก (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3) เร่งปฏิกิริยา 10 7 เท่า

คุณสมบัติที่สำคัญของเอนไซม์คือความจำเพาะของการออกฤทธิ์ โดยเอนไซม์แต่ละตัวจะเร่งปฏิกิริยาที่คล้ายกันเพียงกลุ่มเดียวหรือกลุ่มเล็กๆ

เรียกว่าสารที่เอนไซม์ออกฤทธิ์ วัสดุพิมพ์. โครงสร้างของโมเลกุลของเอนไซม์และสารตั้งต้นต้องตรงกันทุกประการ สิ่งนี้จะอธิบายความจำเพาะของการทำงานของเอนไซม์ เมื่อสารตั้งต้นถูกรวมเข้ากับเอนไซม์ โครงสร้างเชิงพื้นที่ของเอนไซม์จะเปลี่ยนไป

ลำดับของอันตรกิริยาระหว่างเอนไซม์และซับสเตรตสามารถแสดงเป็นแผนผังได้:

สารตั้งต้น+เอนไซม์ - คอมเพล็กซ์เอนไซม์-สารตั้งต้น - เอนไซม์+ผลิตภัณฑ์

แผนภาพแสดงให้เห็นว่าซับสเตรตรวมตัวกับเอนไซม์เพื่อสร้างสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-ซับสเตรต ในกรณีนี้สารตั้งต้นจะถูกเปลี่ยนเป็นสารใหม่ - ผลิตภัณฑ์ ในขั้นตอนสุดท้าย เอนไซม์จะถูกปล่อยออกมาจากผลิตภัณฑ์และทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของสารตั้งต้นอื่นอีกครั้ง

เอนไซม์ทำงานที่อุณหภูมิ ความเข้มข้นของสาร และความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อมที่กำหนดเท่านั้น สภาวะที่เปลี่ยนแปลงนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างตติยภูมิและควอเทอร์นารีของโมเลกุลโปรตีน และผลที่ตามมาคือการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? เพียงส่วนหนึ่งของโมเลกุลของเอนไซม์ที่เรียกว่า ศูนย์ที่ใช้งานอยู่. ศูนย์แอคทีฟประกอบด้วยกรดอะมิโน 3 ถึง 12 ตัวและเกิดขึ้นจากการดัดงอของสายโซ่โพลีเปปไทด์

ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ โครงสร้างของโมเลกุลของเอนไซม์จึงเปลี่ยนไป ในกรณีนี้การกำหนดค่าเชิงพื้นที่ของศูนย์ที่ใช้งานอยู่จะหยุดชะงักและเอนไซม์จะสูญเสียกิจกรรมไป

เอนไซม์คือโปรตีนที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ ต้องขอบคุณเอนไซม์ อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีในเซลล์จึงเพิ่มขึ้นหลายระดับ ทรัพย์สินที่สำคัญเอนไซม์ - ความจำเพาะของการออกฤทธิ์ภายใต้เงื่อนไขบางประการ

กรดนิวคลีอิก.

กรดนิวคลีอิกถูกค้นพบในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 นักชีวเคมีชาวสวิส F. Miescher ซึ่งแยกสารที่มีไนโตรเจนและฟอสฟอรัสปริมาณสูงจากนิวเคลียสของเซลล์และเรียกมันว่า "นิวเคลียส" (จาก lat. แกนกลาง- แกน)

กรดนิวคลีอิกเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมเกี่ยวกับโครงสร้างและการทำงานของทุกเซลล์และสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก กรดนิวคลีอิกมีสองประเภท - DNA (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) และ RNA (กรดไรโบนิวคลีอิก) กรดนิวคลีอิกก็เหมือนกับโปรตีน ที่มีความเฉพาะเจาะจงต่อสายพันธุ์ กล่าวคือ สิ่งมีชีวิตในแต่ละสายพันธุ์จะมี DNA ของตัวเอง หากต้องการทราบสาเหตุของความจำเพาะของสายพันธุ์ ให้พิจารณาโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก

โมเลกุลของกรดนิวคลีอิกเป็นสายโซ่ยาวมากประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์หลายร้อยหรือหลายล้านตัว กรดนิวคลีอิกใด ๆ มีนิวคลีโอไทด์เพียงสี่ชนิดเท่านั้น หน้าที่ของโมเลกุลกรดนิวคลีอิกขึ้นอยู่กับโครงสร้าง นิวคลีโอไทด์ที่พวกมันมีอยู่ จำนวนในสายโซ่ และลำดับของสารประกอบในโมเลกุล

นิวคลีโอไทด์แต่ละชนิดประกอบด้วยองค์ประกอบสามส่วน: เบสไนโตรเจน คาร์โบไฮเดรต และกรดฟอสฟอริก นิวคลีโอไทด์ DNA แต่ละตัวประกอบด้วยเบสไนโตรเจนหนึ่งในสี่ประเภท (อะดีนีน - A, ไทมีน - T, กวานีน - G หรือไซโตซีน - C) เช่นเดียวกับคาร์โบไฮเดรตดีออกซีไรโบสและกรดฟอสฟอริกที่ตกค้าง

ดังนั้นนิวคลีโอไทด์ของ DNA จึงแตกต่างกันเฉพาะในประเภทของฐานไนโตรเจนเท่านั้น

โมเลกุล DNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์จำนวนมากที่เชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ในลำดับที่แน่นอน โมเลกุล DNA แต่ละประเภทมีจำนวนและลำดับนิวคลีโอไทด์ของตัวเอง

โมเลกุล DNA นั้นยาวมาก ตัวอย่างเช่น ในการเขียนลำดับนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุล DNA จากเซลล์มนุษย์หนึ่งเซลล์ (46 โครโมโซม) ด้วยตัวอักษร ต้องใช้หนังสือประมาณ 820,000 หน้า นิวคลีโอไทด์สามารถเกิดขึ้นได้สี่ชนิดสลับกัน ชุดอนันต์ความหลากหลายของโมเลกุล DNA คุณสมบัติเชิงโครงสร้างของโมเลกุล DNA ช่วยให้สามารถเก็บข้อมูลจำนวนมหาศาลเกี่ยวกับลักษณะทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตได้

ในปี 1953 นักชีววิทยาชาวอเมริกัน เจ. วัตสัน และนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เอฟ. คริก ได้สร้างแบบจำลองโครงสร้างของโมเลกุลดีเอ็นเอ นักวิทยาศาสตร์พบว่าโมเลกุล DNA แต่ละโมเลกุลประกอบด้วยสายโซ่สองเส้นที่เชื่อมต่อกันและบิดเกลียวเป็นเกลียว มีลักษณะเป็นเกลียวคู่ ในแต่ละสายนิวคลีโอไทด์สี่ประเภทสลับกันในลำดับเฉพาะ

องค์ประกอบนิวคลีโอไทด์ของ DNA แตกต่างกันไป ประเภทต่างๆแบคทีเรีย เชื้อรา พืช สัตว์ แต่มันไม่เปลี่ยนแปลงตามอายุ ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย สิ่งแวดล้อม. นิวคลีโอไทด์ถูกจับคู่กัน กล่าวคือ จำนวนของอะดีนีนนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุล DNA ใดๆ เท่ากับจำนวนของไทมิดีนนิวคลีโอไทด์ (A-T) และจำนวนของนิวคลีโอไทด์ของไซโตซีนเท่ากับจำนวนของนิวคลีโอไทด์ของกัวนีน (C-G) นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าการเชื่อมต่อของสองสายโซ่ซึ่งกันและกันในโมเลกุล DNA นั้นอยู่ภายใต้กฎบางอย่าง กล่าวคือ: อะดีนีนของสายโซ่หนึ่งจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนสองพันธะเสมอกับไทมีนของสายโซ่อีกเส้นหนึ่งและกัวนีน - โดยพันธะไฮโดรเจนสามพันธะกับไซโตซีน กล่าวคือ สายโซ่นิวคลีโอไทด์ของ DNA โมเลกุลหนึ่งเป็นส่วนเสริมที่เสริมซึ่งกันและกัน

โมเลกุลของกรดนิวคลีอิก - DNA และ RNA - ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์ของ DNA ประกอบด้วยเบสไนโตรเจน (A, T, G, C) คาร์โบไฮเดรตดีออกซีไรโบส และสารตกค้างของโมเลกุลกรดฟอสฟอริก โมเลกุล DNA นั้นเป็นเกลียวคู่ซึ่งประกอบด้วยสายโซ่สองเส้นที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนตามหลักการเสริมกัน หน้าที่ของ DNA คือการจัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรม

เซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีโมเลกุลของ ATP - adenosine triphosphoric acid ATP เป็นสารเซลล์สากลซึ่งมีโมเลกุลที่มีพันธะที่อุดมด้วยพลังงาน โมเลกุล ATP เป็นนิวคลีโอไทด์ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวซึ่งเหมือนกับนิวคลีโอไทด์อื่น ๆ ประกอบด้วยองค์ประกอบสามส่วน: ฐานไนโตรเจน - อะดีนีน, คาร์โบไฮเดรต - น้ำตาลไรโบส แต่แทนที่จะมีเพียงอันเดียวกลับมีโมเลกุลกรดฟอสฟอริกตกค้างสามโมเลกุล (รูปที่ 12) การเชื่อมต่อที่ระบุในรูปที่มีไอคอนนั้นเต็มไปด้วยพลังงานและถูกเรียก มาโครเออร์จิค. โมเลกุล ATP แต่ละโมเลกุลประกอบด้วยพันธะพลังงานสูงสองตัว

เมื่อพันธะพลังงานสูงถูกทำลายและกรดฟอสฟอริกหนึ่งโมเลกุลถูกกำจัดออกด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ พลังงาน 40 กิโลจูล/โมลจะถูกปล่อยออกมา และ ATP จะถูกแปลงเป็น ADP - กรดอะดีโนซีน ไดฟอสฟอริก เมื่อกรดฟอสฟอริกอีกโมเลกุลหนึ่งถูกกำจัดออกไป จะปล่อยอีก 40 กิโลจูล/โมลออกมา AMP เกิดขึ้น - กรดอะดีโนซีนโมโนฟอสฟอริก ปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถย้อนกลับได้ กล่าวคือ AMP สามารถแปลงเป็น ADP, ADP เป็น ATP

โมเลกุล ATP ไม่เพียงแต่ถูกทำลายเท่านั้น แต่ยังถูกสังเคราะห์ด้วย ดังนั้นเนื้อหาในเซลล์จึงค่อนข้างคงที่ ความสำคัญของ ATP ในชีวิตของเซลล์นั้นมีมหาศาล โมเลกุลเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญพลังงานที่จำเป็นต่อชีวิตของเซลล์และสิ่งมีชีวิตโดยรวม

โมเลกุล RNA มักจะเป็นสายโซ่เดี่ยวประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สี่ประเภท - A, U, G, C RNA หลักสามประเภทเป็นที่รู้จัก: mRNA, rRNA, tRNA เนื้อหาของโมเลกุล RNA ในเซลล์ไม่คงที่ แต่มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีน ATP เป็นสารพลังงานสากลของเซลล์ซึ่งมีพันธะที่อุดมด้วยพลังงาน ATP มีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญพลังงานของเซลล์ RNA และ ATP พบได้ทั้งในนิวเคลียสและไซโตพลาสซึมของเซลล์

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกของเราประกอบด้วยเซลล์ที่มีองค์ประกอบทางเคมีคล้ายคลึงกัน ในบทความนี้ เราจะพูดคุยสั้นๆ เกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของเซลล์ บทบาทของมันในชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด และค้นหาว่าวิทยาศาสตร์ศึกษาประเด็นนี้อย่างไร

กลุ่มธาตุองค์ประกอบทางเคมีของเซลล์

วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาส่วนประกอบและโครงสร้างของเซลล์ที่มีชีวิตเรียกว่าเซลล์วิทยา

องค์ประกอบทั้งหมดที่รวมอยู่ในโครงสร้างทางเคมีของร่างกายสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

• องค์ประกอบมาโคร;
• องค์ประกอบขนาดเล็ก;
• องค์ประกอบอัลตราไมโคร

ธาตุขนาดใหญ่ ได้แก่ ไฮโดรเจน คาร์บอน ออกซิเจน และไนโตรเจน คิดเป็นเกือบ 98% ขององค์ประกอบทั้งหมด

องค์ประกอบย่อยมีอยู่ในหนึ่งในสิบและหนึ่งในร้อยของเปอร์เซ็นต์ และเนื้อหาอัลตราไมโครองค์ประกอบที่ต่ำมาก - หนึ่งในร้อยและหนึ่งในพันของเปอร์เซ็นต์

บทความ 4 อันดับแรกที่กำลังอ่านเรื่องนี้อยู่ด้วย

แปลจากภาษากรีกว่า "มาโคร" แปลว่าใหญ่ และ "ไมโคร" แปลว่าเล็ก

นักวิทยาศาสตร์พบว่าไม่มีองค์ประกอบพิเศษใดที่มีลักษณะเฉพาะในสิ่งมีชีวิต ดังนั้นทั้งธรรมชาติที่มีชีวิตและไม่มีชีวิตจึงประกอบด้วยองค์ประกอบเดียวกัน นี่เป็นการพิสูจน์ความสัมพันธ์ของพวกเขา

แม้จะมีเนื้อหาเชิงปริมาณขององค์ประกอบทางเคมี แต่การไม่มีหรือลดลงอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบก็นำไปสู่การตายของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ท้ายที่สุดแล้วแต่ละคนก็มีความหมายของตัวเอง

บทบาทขององค์ประกอบทางเคมีของเซลล์

องค์ประกอบขนาดใหญ่เป็นพื้นฐานของโพลีเมอร์ชีวภาพ ได้แก่ โปรตีน คาร์โบไฮเดรต กรดนิวคลีอิก และไขมัน

ธาตุขนาดเล็กเป็นส่วนหนึ่งของสารอินทรีย์ที่สำคัญและมีส่วนร่วมในกระบวนการเผาผลาญ เป็นส่วนประกอบของเกลือแร่ซึ่งอยู่ในรูปของแคตไอออนและแอนไอออน อัตราส่วนของพวกมันจะกำหนดสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง ส่วนใหญ่มักเป็นด่างเล็กน้อยเนื่องจากอัตราส่วนของเกลือแร่ไม่เปลี่ยนแปลง

เฮโมโกลบินประกอบด้วยธาตุเหล็ก, คลอโรฟิลล์ - แมกนีเซียม, โปรตีน - ซัลเฟอร์, กรดนิวคลีอิก - ฟอสฟอรัส, เมแทบอลิซึมเกิดขึ้นเมื่อมีแคลเซียมในปริมาณที่เพียงพอ

ข้าว. 2. องค์ประกอบของเซลล์

องค์ประกอบทางเคมีบางชนิดเป็นส่วนประกอบของสารอนินทรีย์ เช่น น้ำ มีบทบาทสำคัญในชีวิตทั้งเซลล์พืชและเซลล์สัตว์ น้ำเป็นตัวทำละลายที่ดี ด้วยเหตุนี้ สารทั้งหมดในร่างกายจึงถูกแบ่งออกเป็น:

• ชอบน้ำ - ละลายในน้ำ
• ไม่ชอบน้ำ - ห้ามละลายน้ำ

ด้วยการมีน้ำทำให้เซลล์มีความยืดหยุ่นและส่งเสริมการเคลื่อนที่ของสารอินทรีย์ในไซโตพลาสซึม

ข้าว. 3. สารของเซลล์

ตาราง “คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีของเซลล์”

เพื่อให้เข้าใจได้อย่างชัดเจนว่าองค์ประกอบทางเคมีใดเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ เราได้รวมองค์ประกอบเหล่านั้นไว้ในตารางต่อไปนี้:

เราได้เรียนรู้อะไรบ้าง?

เซลล์แห่งธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตแต่ละเซลล์มีองค์ประกอบทางเคมีของตัวเอง ในแง่ขององค์ประกอบวัตถุที่มีชีวิตและธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตมีความคล้ายคลึงกันนี่เป็นการพิสูจน์ความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิด แต่ละเซลล์ประกอบด้วยองค์ประกอบมาโคร องค์ประกอบย่อย และองค์ประกอบพิเศษขนาดเล็ก ซึ่งแต่ละเซลล์มีบทบาทเป็นของตัวเอง การไม่มีอย่างน้อยหนึ่งอย่างนำไปสู่การเจ็บป่วยและการเสียชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

ทดสอบในหัวข้อ

การประเมินผลการรายงาน

คะแนนเฉลี่ย: 4.5. คะแนนรวมที่ได้รับ: 819

ดังที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าเซลล์ประกอบด้วยสารเคมีอินทรีย์และอนินทรีย์ สารอนินทรีย์หลักที่ประกอบเป็นเซลล์คือเกลือและน้ำ

น้ำที่เป็นส่วนประกอบของสิ่งมีชีวิต

น้ำเป็นองค์ประกอบสำคัญของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด หน้าที่ทางชีวภาพที่สำคัญของน้ำเกิดขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะของโมเลกุล โดยเฉพาะอย่างยิ่งการมีไดโพล ซึ่งทำให้เกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างเซลล์ได้

ต้องขอบคุณโมเลกุลของน้ำ กระบวนการของการรักษาเสถียรภาพทางความร้อนและการควบคุมอุณหภูมิจึงเกิดขึ้นในร่างกายของสิ่งมีชีวิต กระบวนการควบคุมอุณหภูมิเกิดขึ้นเนื่องจากความจุความร้อนสูงของโมเลกุลของน้ำ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายนอกไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิภายในร่างกาย

ต้องขอบคุณน้ำที่ทำให้อวัยวะต่างๆ ของร่างกายมนุษย์ยังคงความยืดหยุ่นได้ น้ำเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของของเหลวหล่อลื่นที่จำเป็นสำหรับข้อต่อของสัตว์มีกระดูกสันหลังหรือถุงเยื่อหุ้มหัวใจ

เป็นส่วนหนึ่งของน้ำมูกซึ่งเอื้อต่อการเคลื่อนที่ของสารผ่านลำไส้ น้ำเป็นส่วนประกอบของน้ำดี น้ำตา และน้ำลาย

เกลือและสารอนินทรีย์อื่น ๆ

นอกจากน้ำแล้ว เซลล์ของสิ่งมีชีวิตยังมีสารอนินทรีย์ เช่น กรด เบส และเกลืออีกด้วย สิ่งสำคัญที่สุดในชีวิตของร่างกายคือ Mg2+, H2PO4, K, CA2, Na, C1- กรดอ่อนรับประกันสภาพแวดล้อมภายในเซลล์ที่เสถียร (ความเป็นด่างอ่อน)

ความเข้มข้นของไอออนในสารระหว่างเซลล์และภายในเซลล์อาจแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ไอออน Na+ จะเข้มข้นเฉพาะในของเหลวระหว่างเซลล์ ในขณะที่ K+ จะพบเฉพาะในเซลล์เท่านั้น

การลดลงหรือเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของจำนวนไอออนบางชนิดในองค์ประกอบของเซลล์ไม่เพียงนำไปสู่ความผิดปกติเท่านั้น แต่ยังนำไปสู่ความตายอีกด้วย ตัวอย่างเช่น การลดลงของปริมาณ Ca+ ในเซลล์ทำให้เกิดอาการชักภายในเซลล์และทำให้เซลล์เสียชีวิตมากขึ้น

สารอนินทรีย์บางชนิดมักทำปฏิกิริยากับไขมัน โปรตีน และคาร์โบไฮเดรต ตัวอย่างที่เด่นชัดคือสารประกอบอินทรีย์ที่มีฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์

ซัลเฟอร์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลโปรตีน มีหน้าที่ในการสร้างพันธะโมเลกุลในร่างกาย ด้วยการสังเคราะห์ฟอสฟอรัสและสารอินทรีย์ พลังงานจึงถูกปล่อยออกมาจากโมเลกุลโปรตีน

เกลือแคลเซียม

การพัฒนาเนื้อเยื่อกระดูกตามปกติตลอดจนการทำงานของสมองและ ไขสันหลังเกลือแคลเซียมมีส่วนช่วย การเผาผลาญแคลเซียมในร่างกายเกิดขึ้นเนื่องจากวิตามินดี เกลือแคลเซียมที่มากเกินไปหรือไม่เพียงพอทำให้ร่างกายทำงานผิดปกติ

หนังสือเรียนสำหรับเกรด 10-11

ส่วนที่ 1 เซลล์ - หน่วยของสิ่งมีชีวิต
บทที่ 1 องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์

มีอยู่ในสิ่งมีชีวิต จำนวนมากองค์ประกอบทางเคมี พวกมันก่อตัวเป็นสารประกอบสองประเภท - อินทรีย์และอนินทรีย์ สารประกอบเคมีที่มีโครงสร้างขึ้นอยู่กับอะตอมของคาร์บอนประกอบขึ้น จุดเด่นมีชีวิตอยู่. สารประกอบเหล่านี้เรียกว่าอินทรีย์ สารประกอบอินทรีย์มีความหลากหลายอย่างมาก แต่มีเพียงสี่ประเภทเท่านั้นที่มีความสำคัญทางชีวภาพสากล: โปรตีน, กรดนิวคลีอิก, คาร์โบไฮเดรตและไขมัน

§ 1. สารประกอบอนินทรีย์

องค์ประกอบทางเคมีที่มีความสำคัญทางชีวภาพจากองค์ประกอบทางเคมีมากกว่า 100 ชนิดที่เรารู้จัก มีประมาณ 80 ชนิดรวมอยู่ในสิ่งมีชีวิต และมีเพียง 24 ชนิดเท่านั้นที่รู้ว่าพวกมันทำหน้าที่อะไรในเซลล์ ชุดขององค์ประกอบเหล่านี้ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ ชีวิตถือกำเนิดขึ้นในน่านน้ำของมหาสมุทรโลก และสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ประกอบด้วยองค์ประกอบเหล่านั้นที่ก่อตัวเป็นสารประกอบที่ละลายได้ง่ายในน้ำ องค์ประกอบเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นแสง ลักษณะเฉพาะของมันคือความสามารถในการสร้างพันธะ (โควาเลนต์) ที่แข็งแกร่งและก่อตัวเป็นโมเลกุลเชิงซ้อนที่แตกต่างกันมากมาย

เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ ร่างกายมนุษย์ออกซิเจน (มากกว่า 60%) คาร์บอน (ประมาณ 20%) และไฮโดรเจน (ประมาณ 10%) มีอิทธิพลเหนือกว่า ไนโตรเจน แคลเซียม ฟอสฟอรัส คลอรีน โพแทสเซียม ซัลเฟอร์ โซเดียม แมกนีเซียม รวมกันคิดเป็นประมาณ 5% องค์ประกอบที่เหลืออีก 13 องค์ประกอบประกอบกันไม่เกิน 0.1% เซลล์ของสัตว์ส่วนใหญ่มีองค์ประกอบองค์ประกอบที่คล้ายคลึงกัน มีเพียงเซลล์ของพืชและจุลินทรีย์เท่านั้นที่แตกต่างกัน แม้แต่องค์ประกอบเหล่านั้นที่มีอยู่ในเซลล์ในปริมาณเล็กน้อยก็ไม่สามารถแทนที่ด้วยสิ่งใดสิ่งหนึ่งได้และจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับชีวิต ดังนั้นปริมาณไอโอดีนในเซลล์จึงไม่เกิน 0.01% อย่างไรก็ตามหากมีการขาดในดิน (และในผลิตภัณฑ์อาหาร) การเจริญเติบโตและพัฒนาการของเด็กก็จะล่าช้า ปริมาณทองแดงในเซลล์สัตว์ไม่เกิน 0.0002% แต่เนื่องจากการขาดทองแดงในดิน (เช่นในพืช) โรคร้ายแรงในสัตว์เลี้ยงในฟาร์มจึงเกิดขึ้น

ความหมายของเซลล์องค์ประกอบพื้นฐานมีระบุไว้ในส่วนท้ายของย่อหน้านี้

สารประกอบอนินทรีย์ (แร่)เซลล์ของสิ่งมีชีวิตมีจำนวนค่อนข้างมาก การเชื่อมต่อที่เรียบง่ายซึ่งก็พบได้ใน ธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต- ในแร่ธาตุ น้ำธรรมชาติ. เหล่านี้เป็นสารประกอบอนินทรีย์

น้ำเป็นหนึ่งในสสารที่มีมากที่สุดในโลก ครอบคลุมส่วนใหญ่ของ พื้นผิวโลก. สิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมดประกอบด้วยน้ำเป็นหลัก ในมนุษย์ ปริมาณน้ำในอวัยวะและเนื้อเยื่อจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 20% (ในเนื้อเยื่อกระดูก) ถึง 85% (ในสมอง) ประมาณ 2/3 ของมวลคนคือน้ำ ในร่างกายของแมงกะพรุนมีน้ำมากถึง 95% แม้แต่ในเมล็ดพืชแห้งก็มีน้ำอยู่ 10-12%

น้ำมีคุณสมบัติพิเศษบางอย่าง คุณสมบัติเหล่านี้มีความสำคัญมากสำหรับสิ่งมีชีวิตจนเป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงชีวิตโดยปราศจากสารประกอบไฮโดรเจนและออกซิเจน

คุณสมบัติเฉพาะของน้ำถูกกำหนดโดยโครงสร้างของโมเลกุล ในโมเลกุลของน้ำ ออกซิเจนหนึ่งอะตอมจะถูกพันธะโควาเลนต์กับไฮโดรเจนสองอะตอม (รูปที่ 1) โมเลกุลของน้ำมีขั้ว (ไดโพล) ประจุบวกจะกระจุกตัวอยู่ที่อะตอมของไฮโดรเจน เนื่องจากออกซิเจนมีประจุลบมากกว่าไฮโดรเจน

ข้าว. 1. การก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนในน้ำ

อะตอมออกซิเจนที่มีประจุลบของน้ำโมเลกุลหนึ่งถูกดึงดูดเข้ากับอะตอมไฮโดรเจนที่มีประจุบวกของอีกโมเลกุลหนึ่งเพื่อสร้างพันธะไฮโดรเจน (รูปที่ 1)

ความแข็งแรงของพันธะไฮโดรเจนนั้นอ่อนกว่าพันธะโควาเลนต์ประมาณ 15-20 เท่า ดังนั้นพันธะไฮโดรเจนจึงแตกง่ายซึ่งสังเกตได้เช่นระหว่างการระเหยของน้ำ เนื่องจาก การเคลื่อนไหวด้วยความร้อนโมเลกุลในน้ำ พันธะไฮโดรเจนบางส่วนแตกออก และบางส่วนก็ก่อตัวขึ้น

ดังนั้นในน้ำของเหลวโมเลกุลจึงเคลื่อนที่ได้ซึ่งมีความสำคัญต่อกระบวนการเผาผลาญ โมเลกุลของน้ำทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ง่าย

เนื่องจากโมเลกุลมีขั้วสูง น้ำจึงเป็นตัวทำละลายสำหรับสารประกอบมีขั้วอื่นๆ สารต่างๆ ละลายในน้ำมากกว่าของเหลวอื่นๆ นั่นคือเหตุผลว่าทำไมใน สภาพแวดล้อมทางน้ำเซลล์ทำปฏิกิริยาเคมีหลายอย่าง น้ำละลายผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญและกำจัดออกจากเซลล์และร่างกายโดยรวม

น้ำมีความจุความร้อนสูง เช่น ความสามารถในการดูดซับความร้อนโดยมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของตัวเองเพียงเล็กน้อย ด้วยเหตุนี้จึงช่วยปกป้องเซลล์จากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกะทันหัน เนื่องจากต้องใช้ความร้อนจำนวนมากในการระเหยน้ำ โดยการระเหยน้ำ สิ่งมีชีวิตจึงสามารถป้องกันตัวเองจากความร้อนสูงเกินไป (เช่น เมื่อมีเหงื่อออก)

น้ำมีค่าการนำความร้อนสูง คุณสมบัตินี้สร้างความเป็นไปได้ในการกระจายความร้อนที่สม่ำเสมอระหว่างเนื้อเยื่อของร่างกาย

น้ำทำหน้าที่เป็นตัวทำละลายสำหรับ “น้ำมันหล่อลื่น” ซึ่งจำเป็นทุกที่ที่มีพื้นผิวเสียดสี (เช่น ในข้อต่อ)

น้ำมีความหนาแน่นสูงสุดที่ 4°C ดังนั้นน้ำแข็งซึ่งมีความหนาแน่นต่ำกว่าจึงเบากว่าน้ำและลอยอยู่บนพื้นผิว ซึ่งช่วยปกป้องอ่างเก็บน้ำจากการแช่แข็ง

ในความสัมพันธ์กับน้ำ สารของเซลล์ทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ชอบน้ำ - "น้ำรัก" และไม่ชอบน้ำ - "กลัวน้ำ" (จากภาษากรีก "ไฮโดร" - น้ำ, "ฟิเลโอ" - ความรักและ "โฟบอส" - ความกลัว) .

สารที่ชอบน้ำ ได้แก่ สารที่ละลายน้ำได้สูง ได้แก่เกลือ น้ำตาล กรดอะมิโน ในทางกลับกันสารที่ไม่ชอบน้ำจะไม่ละลายในน้ำ ซึ่งรวมถึงไขมัน เป็นต้น

พื้นผิวเซลล์ที่แยกเซลล์ออกจากกัน สภาพแวดล้อมภายนอกและโครงสร้างอื่นๆ บางส่วนประกอบด้วยสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ (ไม่ชอบน้ำ) ด้วยเหตุนี้จึงรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างของเซลล์ไว้ เซลล์สามารถเปรียบเสมือนภาชนะที่มีน้ำ ซึ่งปฏิกิริยาทางชีวเคมีเกิดขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าชีวิต ผนังของภาชนะนี้ไม่ละลายในน้ำ อย่างไรก็ตาม พวกมันสามารถเลือกซึมผ่านสารประกอบที่ละลายน้ำได้

นอกจากน้ำแล้ว ในบรรดาสารอนินทรีย์ของเซลล์เราควรพูดถึงเกลือซึ่งเป็นสารประกอบไอออนิก พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยแคตไอออนของโพแทสเซียม โซเดียม แมกนีเซียม และโลหะอื่น ๆ และแอนไอออนของกรดไฮโดรคลอริก คาร์บอนิก ซัลฟิวริก และฟอสฟอริก เมื่อเกลือดังกล่าวแยกตัวออก แคตไอออน (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ ฯลฯ ) และแอนไอออน (CI -, HCO 3 -, HS0 4 - ฯลฯ ) จะปรากฏในสารละลาย ความเข้มข้นของไอออนที่ผิวด้านนอกของเซลล์แตกต่างจากความเข้มข้นที่ผิวด้านใน จำนวนที่แตกต่างกันโพแทสเซียมและโซเดียมไอออนบนพื้นผิวด้านในและด้านนอกของเซลล์จะสร้างประจุที่แตกต่างกันบนเมมเบรน บนพื้นผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์มีโซเดียมไอออนที่มีความเข้มข้นสูงมาก และบนพื้นผิวด้านในมีโพแทสเซียมไอออนมีความเข้มข้นสูงมากและมีโซเดียมมีความเข้มข้นต่ำ เป็นผลให้เกิดความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างพื้นผิวด้านในและด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งทำให้เกิดการส่งแรงกระตุ้นไปตามเส้นประสาทหรือกล้ามเนื้อ

แคลเซียมและแมกนีเซียมไอออนเป็นตัวกระตุ้นของเอนไซม์หลายชนิด และการขาดสารเหล่านี้จะขัดขวางกระบวนการสำคัญในเซลล์ มีหน้าที่สำคัญหลายประการในสิ่งมีชีวิตโดยกรดอนินทรีย์และเกลือของพวกมัน กรดไฮโดรคลอริกสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดในกระเพาะอาหารของสัตว์และมนุษย์ และในอวัยวะพิเศษของพืชกินแมลง ซึ่งจะช่วยเร่งการย่อยโปรตีนในอาหาร กรดฟอสฟอริกที่ตกค้าง (H 3 P0 4) ซึ่งรวมเอนไซม์และโปรตีนของเซลล์อื่น ๆ จำนวนหนึ่งเข้าด้วยกันจะเปลี่ยนกิจกรรมทางสรีรวิทยา สารตกค้างของกรดซัลฟิวริกซึ่งรวมตัวกับสารแปลกปลอมที่ไม่ละลายในน้ำทำให้พวกมันสามารถละลายได้และมีส่วนช่วยในการกำจัดพวกมันออกจากเซลล์และสิ่งมีชีวิต เกลือโซเดียมและโพแทสเซียมของกรดไนตรัสและฟอสฟอริก เกลือแคลเซียมของกรดซัลฟิวริกมีความสำคัญ ส่วนประกอบธาตุอาหารพืช นำมาประยุกต์ใช้กับดินเป็นปุ๋ยสำหรับเลี้ยงพืช ความหมายขององค์ประกอบทางเคมีสำหรับเซลล์มีรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง

องค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญทางชีวภาพของเซลล์

1. บทบาททางชีววิทยาของน้ำในเซลล์คืออะไร?
2. มีไอออนอะไรบ้างที่อยู่ในเซลล์? บทบาททางชีววิทยาของพวกเขาคืออะไร?
3. แคตไอออนที่อยู่ในเซลล์มีบทบาทอย่างไร?

เซลล์เป็นหน่วยโครงสร้างเบื้องต้นของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นมนุษย์ สัตว์ พืช เห็ดรา หรือแบคทีเรีย มีเซลล์เป็นแกนกลาง ในร่างกายของใครบางคนมีเซลล์เหล่านี้มากมาย - เซลล์หลายแสนเซลล์ประกอบขึ้นเป็นร่างกายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและสัตว์เลื้อยคลาน แต่ในร่างกายของใครบางคนมีเพียงไม่กี่เซลล์ - แบคทีเรียจำนวนมากประกอบด้วยเซลล์เพียงเซลล์เดียว แต่จำนวนเซลล์ไม่สำคัญเท่ากับการมีอยู่ของมัน

เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าเซลล์มีคุณสมบัติทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต พวกมันหายใจ กินอาหาร สืบพันธุ์ ปรับให้เข้ากับสภาวะใหม่ๆ หรือแม้แต่ตายไป และเช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เซลล์ประกอบด้วยสารอินทรีย์และอนินทรีย์

ยิ่งกว่านั้นอีกมากเพราะมันเป็นน้ำด้วย และแน่นอนว่าส่วนที่ใหญ่ที่สุดของส่วนที่เรียกว่า "สารอนินทรีย์ของเซลล์" จะถูกจัดสรรให้กับน้ำ ซึ่งคิดเป็น 40-98% ของปริมาตรทั้งหมดของเซลล์

น้ำในกรงทำได้หลายอย่าง ฟังก์ชั่นที่จำเป็น: ช่วยให้มั่นใจถึงความยืดหยุ่นของเซลล์, ความเร็วของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้น, การเคลื่อนที่ของสารที่เข้ามาทั่วทั้งเซลล์และการกำจัดพวกมัน นอกจากนี้สารหลายชนิดละลายในน้ำสามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีได้และเป็นน้ำที่มีหน้าที่ในการควบคุมอุณหภูมิของร่างกายเนื่องจากน้ำมีค่าการนำความร้อนที่ดี

นอกจากน้ำแล้ว สารอนินทรีย์ของเซลล์ยังรวมถึงแร่ธาตุอีกหลายชนิด โดยแบ่งออกเป็นธาตุหลักและธาตุขนาดเล็ก

ธาตุขนาดใหญ่ประกอบด้วยสารต่างๆ เช่น เหล็ก ไนโตรเจน โพแทสเซียม แมกนีเซียม โซเดียม ซัลเฟอร์ คาร์บอน ฟอสฟอรัส แคลเซียม และอื่นๆ อีกมากมาย

ธาตุรองส่วนใหญ่เป็นโลหะหนัก เช่น โบรอน แมงกานีส โบรมีน ทองแดง โมลิบดีนัม ไอโอดีน และสังกะสี

นอกจากนี้ร่างกายยังประกอบด้วยธาตุอัลตราไมโคร เช่น ทองคำ ยูเรเนียม ปรอท เรเดียม ซีลีเนียม และอื่นๆ

สารอนินทรีย์ทั้งหมดของเซลล์มีบทบาทสำคัญในตัวเอง ดังนั้น ไนโตรเจนจึงเกี่ยวข้องกับสารประกอบหลายชนิด ทั้งโปรตีนและไม่ใช่โปรตีน และมีส่วนช่วยในการสร้างวิตามิน กรดอะมิโน และเม็ดสี

แคลเซียมเป็นตัวต่อต้านโพแทสเซียมและทำหน้าที่เป็นกาวสำหรับเซลล์พืช

เหล็กเกี่ยวข้องกับกระบวนการหายใจและเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลฮีโมโกลบิน

ทองแดงมีหน้าที่ในการสร้างเซลล์เม็ดเลือด สุขภาพของหัวใจ และความอยากอาหารที่ดี

โบรอนมีหน้าที่ในกระบวนการเจริญเติบโตโดยเฉพาะในพืช

โพแทสเซียมช่วยให้มั่นใจในคุณสมบัติคอลลอยด์ของไซโตพลาสซึม การก่อตัวของโปรตีน และการทำงานของหัวใจเป็นปกติ

โซเดียมยังช่วยรับประกันจังหวะการเต้นของหัวใจที่ถูกต้อง

ซัลเฟอร์เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของกรดอะมิโนบางชนิด

ฟอสฟอรัสมีส่วนร่วมในการศึกษา จำนวนมากสารประกอบสำคัญ เช่น นิวคลีโอไทด์ เอนไซม์บางชนิด AMP, ATP, ADP

และมีเพียงบทบาทขององค์ประกอบอัลตราไมโครเท่านั้นที่ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

แต่สารอนินทรีย์ของเซลล์เพียงอย่างเดียวไม่สามารถทำให้มันสมบูรณ์และมีชีวิตอยู่ได้ อินทรียฺวัตถุมีความสำคัญไม่น้อยไปกว่าที่เป็นอยู่

C ได้แก่ คาร์โบไฮเดรต ไขมัน เอนไซม์ เม็ดสี วิตามิน และฮอร์โมน

คาร์โบไฮเดรตแบ่งออกเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ ไดแซ็กคาไรด์ พอลิแซ็กคาไรด์ และโอลิโกแซ็กคาไรด์ โมโน-ได-และโพลีแซ็กคาไรด์เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับเซลล์และร่างกาย แต่โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ไม่ละลายน้ำจะเกาะติดเนื้อเยื่อเกี่ยวพันเข้าด้วยกันและปกป้องเซลล์จากอิทธิพลภายนอกที่ไม่พึงประสงค์

ลิพิดแบ่งออกเป็นไขมันเองและลิโพด์ซึ่งเป็นสารคล้ายไขมันที่ก่อตัวเป็นชั้นโมเลกุล

เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เร่งกระบวนการทางชีวเคมีในร่างกาย นอกจากนี้ เอนไซม์ยังช่วยลดปริมาณพลังงานที่ใช้เพื่อสร้างปฏิกิริยาของโมเลกุลอีกด้วย

วิตามินจำเป็นต่อการควบคุมการเกิดออกซิเดชันของกรดอะมิโนและคาร์โบไฮเดรต รวมถึงการเจริญเติบโตและการพัฒนาอย่างเต็มที่

ฮอร์โมนจำเป็นต่อการควบคุมการทำงานของร่างกาย