Organismide koostis

Kogu loodus koosneb anorgaanilistest ja orgaanilistest ainetest

Orgaanilised ühendid on omased elusloodusele, sest valdav osa neist moodustub organismide elutegevuse käigus.

Organismides leiduvad peaaegu kõik keemilised elemendid, miis eluta looduseski. Erinevate rakkude keemiliste elementide sisaldus on üldiselt ühesugune. Kõige enam on rakkudes hapnikku, süsinikku ja vesinikku.Need kuuluvad kõik orgaaniliste elementide koostisesse

Makroelementideks nimetatakse organismide koosises kõige enam esinevaid keemilisi elemente: O,C,H,N,P &SMikroelementideks nimetatakse neid elemente, mis esinevad väikestes koguses aga on siiski hädavajalikud.

Organismides on kõige enam anorgaanilisi aineid . Nende sisaldus on enamasti üle 80%. Põhiosa moodustab vesi. Enamiku organismide veesisaldus on 70-95%, mõnel meduusil aga ka 98%. Orgaanilistest ainetest on rakkudes kõige rohkem valke. kuid ka lipiide ja sahhariide. Need ühendid kuuluvad mitmete rakustruktuuride koostisesse ja on ka organismi põhilisteks energiaallikateks. 

VESI  on hea lahusti ja enamik aineid on organismis lahustunud olekus.Vee molekulid osalevad paljudes rakus toimuvates keemilistes reaktsioonides- nad esinevad nii lähteainete kui ka lõpp-produktide hulgas.Vesi on ka suure soojusmahtuvusega. Selletõttu aitab vesi säilitada organismisisest püsivat temperatuuri.

Lisaks veele esineb rakkudes ka teisi anorgaanilisi aineid: happeid, aluseid, sooli. Need on enamasti dissotsieerunud olekus. 

Katioonid ehk positiivselt laetud ioonid on organismis tähtsal kohal. Kaalium- ja Naatriumioonid osalevad närviimpulsi moodustumises, neid leidub veres ja ka kõigi rakkude tsütoplasmas . Valkude ja teiste lämmastikku sisaldavate ühendite lagundamise kägius eraldub ammoniaak, mis rakus teiseneb ammooniumiooniks või muudetakse karbamiidiks. Loomorganismides toimub nende ainevahetuse jääkproduktide väljutamine erituselundkonna kaudu.Kaltsiumsoolad annavad luudele tugevuse, seetõttu on Ca aatomeid eriti rohkesti luukoe koostises. Väikelaste luud on elastsed, sest soolade sisaldus on nendes madal. Suur osa magneesiumi aaatomitest on rakkudes seotud nukleiinhapetega: DNA ja RNA-ga.Taimedes kuulub magneesium rohelise pigmendi klorofülli koostisesse.Raua aatomid esinevad punaliblede ehk erütrotsüütide valgu hemoglobiini koostises. Seega on raual oluline roll hingamiseks vajaliku hapniku sidumisel

Anioonidest ehk negatiivselt laetud ioonidest on olulised hüdrooksüül, karbonaat,fosfaat,kloriid ja jodiidioonid.Hingamise käigus koguneb rakkudesse co2. see lahustub vees ja tlemusena moodustavad karbonaatioonid. Inimesel kanduad need rakke ümbritsevasse koevedelikku ja edasi vereringe kaudu kopsudesse, kus see vabaneb.Fosfaatrühmad on kõigi nukleiinhapete ja fosfolipiidide põhilised koostisosad. Seejuures kuuluvad need membraani ehitusse. Joodi on vaja kilpnäärmehormoonide sünteesiks, kui jodiidioone piisavvalt ei ole siis kiplnääre haogestub ja kujuneb välja struuma

Inimene saab organismile vajalikud anorgaanilised ühendid peamiselt igapäevase toiduga.Suur osa sooli omastatakse joogiveest.

Biomolekulid

Biomolekulide  all mõistetakse orgaanilisi ühendeid, mis moodustuvad organismide elutegevuse tulemusena.Mõnikord käsitletakse biomolekulide all eraldi veel bioaktiivseid aineid. Need on orgaaniliste ühendite eri klassidesse kuuluvad ühendid, mis juba väikestes kontsentratsioonides mõjutavad organismide ainevahetust ning reguleerivad nende elutalitlust. Põhilisteks bioaktiivseteks aineteks on ensüümid, vitamiinid ja hormoonid. Enamik neist kuulub valkude ja lipiidide hulka. Kui on ka teisi orgaanilisi ühendeid nt antibiootikummid ja paljud mürkkained

Sahhariidid  ehk süsivesikud on orgaanilised ühendid, mille koostises esinevad süsinik, vesinik ja hapnik. Nad jaotatakse mono-, oligo- ja polüsahhariidideks. Mono- ja oligosahhariidid on magusamaitselised ehk neid nimetatakse suhkruteks.Monosahhariidid ehk lihtsuhkrud  on madalamolekulaarsed orgaanilised ühendid, milles süsiniku aatomite arv on 3-6. riboos esieb RNA ja desoksüriboos DNA koostissesse(5süsinikulised). Glükoos ja gruktoos( c6h12c6 on kuuesüsinikulised) need on põhilised energiaalllikad. Rohelistes taimedes moodustub glük. gotosünteesi tulemusena. Oligosahhariidid on madalamolekulaarsed org ühendid, mis organismides on valdavalt moodustunud 2-3 monosahhariidi omavahelisel ühenemisel. nt glükoos+fruktoos=sahharoos. glükoosijääk x2=maltoos. laktoos  ehk piimasuhkur koosneb glükoosist ja galaktoosist.  need on eelkõige energia saamiseks organismis.Polüsahhariidid on kõrgmolekulaarsed orgaanilised ühendid(polümeerid), mille monomeerideks on monosahhariidid. Looduslikult on need nt tärklis, tselluloos ja glükogeen.Fotosünteesi tulemusena moodustunud glükoosi varud talletatakse taimede säiltusorganites tärklise kujul. Kui fotosüntees pidurdub või lakkab kasutavad taimed seda energia saamiseks.tselluloosi suudavas tamied samuti sünteesida. See võib moodustada kuni poole puitunud varrega taimede massist ning on nende rakukesta peamine koostisaine. Loomorganismides säilitatakse glyvarud peamiselt maksas ja lihastes glükogeeni molekulidena.

SAHHARIIDIDEL ON ORGANISMIS KAKS PÕHILIST ÜLESANNET : ENERGEETILINE JA EHITUSLIK

Lipiidid on orgaanilised ühendid, kuhu kuuluvad rasvad, õlid jne, ehk vees enamasti mittelahustuvad ühendid. nad lahustuvad aga orgaanilistes lahustites.Lipiidid on organismide energiaallikas. Nende oksüdeerimisel vabaneb kaks korda rohkem energiat, kui sama koguse sahhhariidide või valkude lagundamisel Mitmel talveuneks valmistuvatel loomadel koguneb sügisel naha alla paks rasvakiht, mis kevadeks peaaegu kaob. See ümbritseb ka kõhuõõnes siseorganeid ja kaitseb neid kahjulike välismõjutuste eest.Lihtlipiidide ühinemisel teiste keemiliste ühenditega moodustuvad liitlipiidid. Nätieks kuuluvad rakumembraani koostisesse fosfolipiididSteroidid  on ülejäänud lipiidigdega võrreldes teistsuguse molekuli ehitusega. Nad on madalmolekulaarsed tsüklilised ühendid, mis vees peaaegu ei lahustu. Näiteks kolesterool ja hormoonid. Hormoonid on bioaktiivsed ained, mis põhiliselt moodustavad loomorganismide sisekretsiooninäärmetes. 

Valgud on aminohapetest moodustunud polümeerid. Valgud moodustuvad vaid elusorganismides. Seetõttu nimetatakse neid polüsahhariidide ja nukleiinhapetega biopolümeerideks,Mis täidavad ensümaatilist, ehituslikku, transport-,retsptor-,regulatoorset,kaitse-,liikumis-ja energeetilist funktsiooni.

Kõigi aminohapete koostisse kuuluvad aluliste omadustega aminorühm  ja happeliste omadustega karboksüülrühm.  Katseklaasis aminohapped omavahel üldjuhul ei reageeri ning valke ei moodustu. Neid sünteesitakse raku tsütoplasmas paiknevates ribosoomides.  Kahe aminohappe omavahelisel reageerimisel moodustub ribosoomis nende vahel kovalentne side mida nimetatakse peptiidsidemeks.  Valgu molekulis on peptiidsidemetega ühendatd sadu või tuhandeid aminohappejääke. 

Valkude omadused tulenevad molekuli koostisesse kuuluvate aminohappejääkide järjestusest ja nende hulgast. Valgu aminohappelist järjestust nimetatakse primaarstruktuuriks) Esimest järku struktuur annab üksnes ülevaate, kui palju aminohappejääke ja millises järjekorras on polupeptiidiahelasse lülitunud. Valgu sekundaarnestruktuur tekib polüpeptiidi keerumisel kruvikujuliseks heeliksiks või kõrvuti asetsevate ahelate voltumisel. Moodustunud struktuuri hoiavad koos vesiniksidemed. Molekuli edasisel kokkukeerdumisel moodustub tertsiaalstruktuur. See on keraja kujuga GLOOBUL. Selle struktuuri staibiliseerivad mitmesugused keemilised sidemed, mis moodustavad molekuli eri osades paiknevate aminohappejääkide vajele.Kui omavahel ühinevad 2 või enam polüpeptiidi moodustab valk mille puhul on tegu kvaternaarstruktuuiga.

Kui valgulahust kuumutada siis soojusenergia toimel nõrgad keemilised sidemed katkevad. Selle tulemusena kaotab valk esmalt kolmanda ja siis teist järku struktuuri see on denaturatsioon. Lisaks temp. võivad valke denatureerida mehhaanilised tegurid, happed, taskmetallid, ioniseeriv ja ultravieolettkiirgus. Denaturatsioonil hävivad üksnes valgu kõrgemat järku struktuurid, kuid peptiidsidemed ei katke. Denaturatsiooni pöördprotsess on renaturatsioon. See toimub ainult juhul, kui tegurite mõju pole olnud eelnevalt liiga suur ja valgu struktuurid lõplikult lagenenud..

ensüümid on valgud, mis reguleerivad biokeemiliste protsesside kiirust.Neid iseloomustab kõrge spetsiifilisus, sest iga reaktsiooni juhib oma ensüüm. Valgud kuuluvad kõigi rakuorganellide koostisesse. Ehk neil on ka ehituslik funktsioon. Vere erütrotsüütides esinev liitvalk hemoglobiin kannab hapnikku kopsudest kõigisse kudedesse. Rakumembraani kootises esinevad transportvalgud, mis juhivad kindlat tüüpi molekule nii rakku sisse kui ka sealt välja.Valgud täidavad organismis transpordifunktsioon. Rakumembraanis esineb mõningaid valke, mis edastavad väliskeskkonna infot raku sisemusse- selles seisneb valkude retseptorfuntksioon. Retseptorvalgud esinevad ka inimese meeleorganite epiteelkoe rakumembraanides. Regulatoorset funktsiooni täidavad mitmed valgulised hormoonid. Valkudel on ka kaitsefunktsioon. Kõrgematesse loomorgansmidesse sattunud võõrvalkude,-nukeliinhapete ja teiste organismile mitteomaste orgaaniliste ühendite vastu moodustunud veres antikehad. HIV toimel lakkab inimese vere rakkudes antikehade teke. Valgud on võimelised muutma oma struktuuri ja sellega kaasneb molekuli mõõtmete muutumine. Taolisi valke nimetatakse kontraktsioonivalkudeks. (lihasvalgud) Valkude liikumisfunktsioon näiteks võib tuua ka algloomade ripsmete ja viburite liikumise, Valkude energeetiline funktsioon. Et valkudel on väga palju ülesandeid, siis algab organismile vajalike valjude lagundamine energia saamiseks alles pärast pikamaajalist nälgimist, kui sahhariidide ja lipiidide tagavarad on peaaegu ammendatud. Organism peab tagama valgumolekulide kaitse nii organismi väliste kui siseste mõjutuste eest.Kõik valgumolekulid ei muuda oma kuju nt ripsmed, juuksed jne.Ensüümid on valgud mis reguleerivad biokeemiliste reaktsioonide kiirust.

Nukleiinhapped on biopolümeerid, mille monomeerideks on nukeleotiidid.  Eristatakse kahte : DNA ehk deoksüribonukleiinhape ja RNA ehk ribonukleiinhape. 

DNA on biopolümeer mille monomeerideks on deoksüribonukleotiidid. DNA molekulid võivad olla eri pikkusega, neist suurimates on reastunud sadu miljoneid nukleotiide. Nende molekulide omadused sõltuvad monomeeride hulgast ja järjestusest. DNA koostises on adenosiinfosfaat, guanosiinfosfaat, tsütidiinfosfaat, tümidiinfosfaat. DNA on keeruka struktuuriga ühend, mis on moodustunud kolme molekuli- lämmastikaluse, desoksüriboosi ja fosfaatrühma-liitumisel.Monomeeride erinevused tulenevad üksnens lämmastikalusest  adeniin, guaniin, tümiin v tsüoniin.(AGTC/ Need on tsüklilised keemilised ühendid.

DNA. Nukleotiidide omavahelisel liitumisel tekib üksikahel. Kuid  desoksü... molekul koosneb kahest omavahel ühinenud ahelast, mille koospüsimise aluseks on komplimentaarsusprintsiip-nukleotiidide üksteisele vastavus.Nukleotiidide järjestust molekulis nimetatakse DNA esimest järku struktuuriks. Desoksüribonukleiinhappe on kromosoomide põhiline koostisosa. Päristuumsete organismide peaaegu kõigis rakkudes on rakutuum-selles paiknevadki kromosoomid. Suurem osa rakus leiduvatest DNA molekulidest ongi rakutuumas. Vähemal määrel on neid kloroplastis ja mitokondris.

DNA põhiline ülesanne on päriliku info säilitamine. Rakutuumast saadava info põhjal reguleeritakse raku kõiki elutalitlusi.Kui rakud jagunevad, siis peavad moodustunud tütarrakud saama samasuguse päriliku info, kui on lähterakus.Seetõttu toimub enne jagunemist DNA kahekordistumine.Kogu pärilik info paikneb üksnes DNA molekulides. Seetõttu on oluline, et ta säilitaks oma nukelotiidse järjestuse sõltumata rakusiseste või -väliste tingimuste muutusest. Päristuumsete organismide kromosoomid paiknevad rakutuumas ja seda ümbritsevad membraanid kaitsevad DNAd. Seejuures on kaheahelaline bihheeliks paljude füüsikalsite ja keemiliste tegurite suhtes ka ise küllaltki vastupidav.  Ühtlasi tagab ka kaheeahelalisus päriliku info esinemise vähemalt kahes koopas. Kui ühes ahelas tekib ebasobiv muutus, siis teise ahela nukelotiidi järjestuse võib säilida ning selle alusel saavad rakus esinevad ensüümid vea ära parandada.DNA molekuli biheeliksikujuline struktu. on oluline ka pärilikuse avaldumise seisukohalt

RNA ehk ribnukleiinhape on biopolümeer, mille monomeerideks on ribonukleiinhape. Koostis kolmeosaline: lämmastikalus, riboos ja fosfaatrühma liitumisel. RNA neli lämmastikalust on adeniin guaniin ja tsütosiin ja uratsiil(AGCU). Monomeeride ühinemisel tekib RNA molekul, mis koosneb ühest ahelast. Nukleotiidide järjestust molekulis nimetatakse RNA  primaarstruktuuriks.RNA osaleb pärilikkuse avaldumisel  RNA molekulid tagavad geneetilise info realiseerumisel Enamiku rakus leiduvast RNA-st võime jaotada molekulide funktsioonide alusel kolmeks : informaatsiooni - RNA (mRNA) transport-RNA(tRNA) ribosoomi-RNA(rRNA). Informatsiooni-RNA ehk mRNA toob geneetilise info rakutuumas asuvates kromosoomidest valgusünteesi toimumise paika-tsütoplasmas olevatesse  ribosoomidesse.Transport-RNA ehk tRNA üledanseks on mRNA molekuliga ribosoomidesse saabunud geneetilise info lahtimõestamine. Vastavalt sellele toovat tRNA molekulik kohale õiged aminohapped ja lülitavad sünteesitava valgu ahelasse. Ribosoomi-RNA ehk rRNA kuulub ribosoomide ehitusse ja osaleb valgusünteesis.Erinevalt DNAST ei ole RNA molekulidel ühist ruumilist struktuuri. Iga molekul koosneb vaid ühest ahelast, kuid mulekulissiseseslt võivad ribonukleotiidid paardud.

Üldine keemiline koostis

Anorgaanilised ained

Orgaanilised ained

Valgud

Nukleiinhapped