Η χημική οργάνωση των κυττάρων: οργανικών ουσιών, μακρό- και μικροστοιχείων

Στα τέλη του 19ου αιώνα σχηματίζεται ένας κλάδος της βιολογίας που ονομάζεται βιοχημείας. Αυτή μελετά τη χημική σύνθεση των ζωντανών κυττάρων. Το κύριο έργο της επιστήμης - γνώση των ιδιαιτεροτήτων του μεταβολισμού και της ενέργειας, που ρυθμίζουν ζωτικές λειτουργίες των φυτικών και ζωικών κυττάρων.

Η έννοια της χημικής σύνθεσης των κυττάρων

Ως αποτέλεσμα εκτεταμένης έρευνας από τους επιστήμονες χημική οργάνωση των κυττάρων έχει μελετηθεί και έχει διαπιστωθεί ότι τα έμβια όντα αποτελούνται από περισσότερα από 85 χημικά στοιχεία. Και μερικά από αυτά που απαιτούνται για σχεδόν όλους τους οργανισμούς, ενώ άλλες είναι ειδικές και συμβαίνουν σε συγκεκριμένα είδη. Μια τρίτη ομάδα των χημικών στοιχείων που υπάρχουν στα κύτταρα των μικροοργανισμών, φυτών και ζώων σε επαρκώς μικρές ποσότητες. Χημικά στοιχεία του κυττάρου είναι συχνά υπό τη μορφή κατιόντων και ανιόντων από το οποίο σχηματίζονται μεταλλικό άλας και νερό, και οι οργανικές ενώσεις άνθρακα συντίθενται: υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λιπίδια.

οργανογενετικά στοιχεία

Στη βιοχημεία, αυτές περιλαμβάνουν άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και άζωτο. σύνολο τους είναι σε ένα κύτταρο 88 έως 97% από τα άλλα χημικά στοιχεία που υπάρχουν σε αυτό. Ιδιαίτερα σημαντική είναι άνθρακας. Όλες οι οργανικές ουσίες στη σύνθεση των κυττάρων συνίστανται από μόρια που περιέχουν άνθρακα σε άτομα σύνθεσή του. Μπορούν να διασυνδεθούν για να σχηματίσουν μια αλυσίδα (διακλαδισμένο και μη διακλαδισμένο), καθώς και κύκλους. Αυτή η ικανότητα άτομα άνθρακα κρύβεται εντυπωσιακή ποικιλία των οργανικών ουσιών που περιλαμβάνονται στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου και οργανιδίων.

Για παράδειγμα, οι εσωτερικές περιεχόμενα του κυττάρου αποτελείται από ένα διαλυτό ολιγοσακχαρίτη, υδρόφιλες πρωτεΐνες, λιπίδια, διάφοροι τύποι RNA: RNA μεταφοράς, ριβοσωματικό RNA και αγγελιαφόρο RNA, όπως επίσης και ελεύθερα μονομερή - νουκλεοτίδια. Μία τέτοια χημική σύνθεση έχει ένα πυρήνα του κυττάρου. Περιέχει επίσης ένα μόριο δεσοξυριβονουκλεϊνικού οξέος, ένα μέρος των χρωμοσωμάτων. Όλες οι παραπάνω ενώσεις βρίσκονται σε άτομα σύνθεση του αζώτου, άνθρακα με το οξυγόνο, το υδρογόνο. Αυτή είναι μια απόδειξη της ιδιαίτερης σημασίας τους, δεδομένου ότι μια χημική οργάνωση του κυττάρου εξαρτάται από την περιεκτικότητα των βιογενών στοιχείων που συνθέτουν κυτταρικές δομές: hyaloplasm και οργανίδια.

Μακροθρεπτικά συστατικά και η σημασία τους

Χημικά στοιχεία, τα οποία είναι επίσης πολύ κοινά σε κύτταρα διαφόρων τύπων οργανισμών, βιοχημείας ονομάζονται μακροθρεπτικά. Η περιεκτικότητά τους σε κύτταρο είναι 1,2% - 1,9%. Με μακροστοιχεία κύτταρα περιλαμβάνουν: φώσφορο, κάλιο, χλώριο, θείο, μαγνήσιο, ασβέστιο, σίδηρο και νάτριο. Όλοι τους έχουν σημαντικές λειτουργίες και αποτελούν μέρος των διαφόρων οργανίδια των κυττάρων. Έτσι, το σιδηρούχο ιόν είναι παρόν στην πρωτεΐνη του αίματος - αιμοσφαιρίνης, το οποίο μεταφέρει το οξυγόνο (στην οποία περίπτωση καλείται οξυαιμοσφαιρίνη), διοξείδιο του άνθρακα (karbogemoglobin) ή διοξείδιο του άνθρακα (καρβοξυαιμοσφαιρίνης).

Ιόντα νατρίου παρέχουν σημαντική μορφή διακυτταρικής μεταφοράς: το λεγόμενο αντλίας νατρίου-καλίου. Επίσης, είναι μέρος της διάμεσο υγρό και το αίμα του πλάσματος. ιόντα μαγνησίου υπάρχουν σε μόρια χλωροφύλλης (φωτοχρωστικής ανώτερα φυτά) και εμπλέκονται στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, καθώς και τα κέντρα αντιδράσεως μορφή ώστε φωτόνια παγίδα της φωτεινής ενέργειας.

Τα ιόντα ασβεστίου παρέχουν αγωγή νευρικών παλμών κατά μήκος των ινών και είναι το κύριο συστατικό του οστεοκύτταρα - κύτταρα των οστών. ενώσεις ασβεστίου είναι ευρέως διαδεδομένες στα ζώα κόσμο ασπόνδυλων οποίων κελύφη που αποτελείται από ανθρακικό ασβέστιο.

Τα ιόντα χλωριδίου εμπλέκονται στην επαναφόρτιση της κυτταρικής μεμβράνης και να παρέχει την εμφάνιση των ηλεκτρικών παλμών της υποκείμενης νευρικής διέγερσης.

Τα άτομα θείου είναι μέρος της φυσικής πρωτεΐνης και να προκαλέσει τριτοταγή δομή «ραφή» πολυπεπτιδική αλυσίδα τους, σχηματίζοντας έτσι σφαιρικά μόριο πρωτεΐνης.

Τα ιόντα καλίου εμπλέκονται στη μεταφορά των ουσιών μέσω των κυτταρικών μεμβρανών. άτομα φωσφόρου είναι ένα μέρος αυτής της σημαντικής έντασης ενέργειας ουσίες όπως τριφωσφορική αδενοσίνη, και είναι ένα σημαντικό συστατικό των μορίων του δεοξυριβονουκλεϊκού και ριβονουκλεϊνικών οξέων, τα οποία είναι το κύριο ουσίες κύτταρο κληρονομικότητα.

λειτουργία Trace στον κυτταρικό μεταβολισμό

Περίπου 50 χημικά στοιχεία που συνιστούν λιγότερο από το 0,1% στα κύτταρα, ονομάζονται μικροκυψέλες. Αυτές περιλαμβάνουν τον ψευδάργυρο, το μολυβδαίνιο, ιώδιο, χαλκό, κοβάλτιο, φθόριο. Με χαμηλό κόστος συντήρησης εκτελούν μια πολύ σημαντική λειτουργία, ως μέρος πολλών βιολογικά ενεργών ουσιών.

Για παράδειγμα, τα άτομα ψευδαργύρου είναι στο μόριο ινσουλίνης (τα οποία ρυθμίζουν τη στάθμη της γλυκόζης του αίματος παγκρεατική ορμόνη), ιώδιο είναι ένα συστατικό των θυρεοειδικών ορμονών - θυροξίνη και τριιωδοθυρονίνη έλεγχο του επιπέδου του μεταβολισμού του σώματος. Χαλκός, μαζί με ιόντα σιδήρου που συμμετέχουν στην αιματοποίηση (σχηματισμό των ερυθρών αιμοσφαιρίων, των αιμοπεταλίων και των λευκών αιμοσφαιρίων στο μυελό των οστών των σπονδυλωτών). Τα ιόντα χαλκού που περιλαμβάνονται στην αιμοκυανίνη χρωστική που υπάρχει στο αίμα των ασπόνδυλων, όπως τα οστρακοειδή. Ως εκ τούτου, το χρώμα του hemolymph μπλε τους.

Περισσότερο λιγότερο περιεχόμενο στις κυτταρικές τέτοια χημικά στοιχεία, όπως ο μόλυβδος, ο χρυσός, βρώμιο, ασήμι. Καλούνται ultromikroelementami και μέρος των φυτικών και ζωικών κυττάρων. Για παράδειγμα, σε χημική ανάλυση ανιχνεύθηκαν ιόντα χρυσού ρυγχωτός κάνθαρος αραβοσίτου. άτομα βρωμίου σε ένα μεγάλο αριθμό των κυττάρων που περιλαμβάνονται στην θάλεια του καφέ και του κόκκινα άλγη, όπως Sargassum, Laminaria, Fucus.

Όλα αυτά τα παραδείγματα προηγουμένως και πραγματικά περιστατικά εξηγήσει πώς αλληλένδετες χημική σύνθεση, λειτουργία και τη δομή των κυττάρων. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τα περιεχόμενα των διαφόρων χημικών στοιχείων στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών.

Γενικά χαρακτηριστικά των οργανικών ενώσεων

Χημικές ιδιότητες των κυττάρων των διαφόρων ομάδων οργανισμών με έναν ορισμένο τρόπο εξαρτάται από τα άτομα άνθρακα, που αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 50% της κυτταρικής μάζας. Σχεδόν όλοι κύτταρο ύλη ξηρό αντιπροσωπεύεται υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα και λιπίδια, τα οποία έχουν μια πολύπλοκη δομή και υψηλού μοριακού βάρους. Τέτοια μόρια που ονομάζονται μακρομόρια (πολυμερή) και αποτελούνται από απλούστερα στοιχεία - μονομερή. Πρωτεΐνη ουσίες παίζουν έναν εξαιρετικά σημαντικό ρόλο και να εκτελέσει μια ποικιλία λειτουργιών, οι οποίες συζητούνται παρακάτω.

Ο ρόλος των πρωτεϊνών στο κύτταρο

Βιοχημική ανάλυση των ενώσεων που εισέρχονται μέσα σε ένα ζωντανό κύτταρο, επιβεβαιώνει υψηλή περιεκτικότητα σε οργανικές ουσίες όπως πρωτεΐνες. Το γεγονός αυτό έχει μια λογική εξήγηση: πρωτεΐνες εκτελέσει μια ποικιλία λειτουργιών και εμπλέκονται σε όλες τις πτυχές της ζωής του κυττάρου.

Για παράδειγμα, η προστατευτική λειτουργία των πρωτεϊνών είναι ο σχηματισμός αντισωμάτων - αντισωμάτων που παράγονται από τα λεμφοκύτταρα. Τέτοιες προστατευτικές πρωτεΐνες όπως θρομβίνη, ινώδες και tromboblastin παρέχουν την πήξη του αίματος και την πρόληψη της απώλειας της σε τραύμα και της ζημίας. Η πολύπλοκη σύνθεση της κυτταρικής περιλαμβάνει τις πρωτεΐνες της κυτταρικής μεμβράνης που έχει την ικανότητα να αναγνωρίζει ξένα ενώσεις - αντιγόνα. Αλλάζουν διαμόρφωσή τους και την έκθεση των κυττάρων των πιθανών κινδύνων (λειτουργία αφύπνισης).

Μερικές πρωτεΐνες έχουν μια ρυθμιστική λειτουργία και είναι ορμόνες, όπως οξυτοκίνη, που παράγεται από τον υποθάλαμο, την υπόφυση διατηρούνται. Προχωρώντας από το στο αίμα, οξυτοκίνη δρα στο μυ τοίχωμα της μήτρας, προκαλώντας μείωση της. πρωτεΐνης αγγειοπιεστίνης χρησιμεύει επίσης μια ρυθμιστική λειτουργία με τον έλεγχο της πίεσης του αίματος.

Τα μυϊκά κύτταρα είναι ακτίνη και μυοσίνη, είναι ικανά να συρρικνώνεται, η οποία προκαλεί την κινητική λειτουργία του μυϊκού ιστού. Για τις πρωτεΐνες, τυπικά και τροφικά λειτουργία, π.χ., έμβρυο αλβουμίνη χρησιμοποιείται ως θρεπτικό συστατικό για την ανάπτυξη. πρωτεΐνες του αίματος των διαφόρων οργανισμών, όπως η αιμοσφαιρίνη και η αιμοκυανίνη, μόρια οξυγόνου μεταφέρονται - λειτουργούν λειτουργία μεταφοράς. Εάν περισσότερα καταναλώνουν ενέργεια ουσίες όπως υδατάνθρακες και λιπίδια, που χρησιμοποιείται πλήρως, το κύτταρο αρχίζει να σπάσει τις πρωτεΐνες. Ένα γραμμάριο από αυτό το υλικό 17 δίνει 2 kJ ενέργειας. Μια από τις πιο σημαντικές λειτουργίες των πρωτεϊνών είναι η καταλυτική (πρωτεΐνες, ένζυμα επιταχύνουν χημικές αντιδράσεις στην κυτταροπλασματική διαμερίσματα). Με βάση τα παραπάνω, έχουμε δει ότι οι πρωτεΐνες έχουν έναν αριθμό πολύ σημαντικές λειτουργίες και απαραίτητο μέρος του κυττάρου ζώου.

βιοσύνθεση πρωτεϊνών

Εξετάστε τη διαδικασία της σύνθεσης πρωτεΐνης σε ένα κύτταρο, η οποία λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα μέσω οργανίδια, όπως ριβοσώματα. Χάρη στην δραστικότητα ειδικών ενζύμων, με τη συμμετοχή των ριβοσώματος ιόντων ασβεστίου συνδυάζονται για να πολυσωμάτων. Οι κύριες λειτουργίες των ριβοσωμάτων στο κύτταρο - τη σύνθεση των μορίων πρωτεΐνης, την έναρξη της διαδικασίας μεταγραφής. Ως ένα αποτέλεσμα αυτής συντίθενται μόρια mRNA, με το οποίο είναι συνδεδεμένα πολυσώματα. Στη συνέχεια, αρχίζει η δεύτερη δίκη - εκπομπή. Μεταφορές RNA προσδένονται σε είκοσι διαφορετικούς τύπους αμινοξέων και να τους φέρει να τα πολυσώματα, και δεδομένου ότι η λειτουργία των ριβοσωμάτων στο κύτταρο - μια σύνθεση των πολυπεπτιδίων, αυτά τα οργανίδια σχηματίζουν σύμπλοκα με tRNA, και τα μόρια αμινοξέων που συνδέονται μεταξύ τους με πεπτιδικούς δεσμούς για να σχηματίσουν ένα μακρομόριο πρωτείνης.

Ο ρόλος του νερού στο μεταβολισμό

Κυτταρολογική μελέτες έχουν επιβεβαιώσει το γεγονός ότι η δομή των κυττάρων και τη σύνθεση των οποίων μελετάμε, κατά μέσο όρο 70% νερό, και σε πολλά ζώα, που οδηγεί έναν τρόπο νερό της ζωής (π.χ., κοιλεντερωτά) περιεχόμενό της φτάνει 97-98%. Εν όψει αυτής της χημικής οργάνωση των κυττάρων περιλαμβάνει υδρόφιλα (ικανό να διαλύει) και υδρόφοβο υλικό (νερό-απωθητικό). Ως καθολική πολικό διαλύτη, νερό διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο και έχει άμεσες επιπτώσεις όχι μόνο τη λειτουργία, αλλά και στην ίδια τη δομή των κυττάρων. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει την περιεκτικότητα σε νερό σε διάφορους τύπους κυττάρων των ζωντανών οργανισμών.

Η λειτουργία των υδατανθράκων στο κύτταρο

Όπως εξηγήσαμε νωρίτερα, σε σημαντικές οργανικές χημικές ουσίες - πολυμερή - είναι επίσης υδατάνθρακες. Αυτές περιλαμβάνουν πολυσακχαρίτες, ολιγοσακχαρίτες και οι μονοσακχαρίτες. Οι υδατάνθρακες αποτελούν μέρος της πιο πολύπλοκα συστήματα - γλυκολιπίδια και γλυκοπρωτεΐνες, τα οποία είναι κατασκευασμένα των κυτταρικών μεμβρανών και δομή nadmembrannye, π.χ. γλυκοκάλιξης.

Επιπλέον άνθρακα στην υδατάνθρακα περιλαμβάνει άτομα του υδρογόνου και οξυγόνωσης, και μερικά πολυσακχαρίτες περιέχουν περισσότερο άζωτο, θείο και φώσφορο. Τα κύτταρα πολλών φυτικών υδατανθράκων: κόνδυλοι πατάτας περιέχουν έως και 90% άμυλο σε σπόρους και περιεκτικότητα σε υδατάνθρακες φρούτα μέχρι 70%, και τα κύτταρα των ζώων που βρέθηκαν με τη μορφή τέτοιων ενώσεων ως γλυκογόνο, χιτίνη και τρεαλόζη.

Απλά σάκχαρα (μονοσακχαρίτες) έχουν τον γενικό τύπο CnH2nOn και διαιρέθηκαν σε τετρόζες, τριόζης, πεντόζης και εξόζης. Τα δύο τελευταία είναι η πιο κοινή στα κύτταρα των ζώντων οργανισμών, για παράδειγμα, τη ριβόζη και τη δεοξυριβόζη αποτελούν μέρος των νουκλεϊκών οξέων, και η γλυκόζη και η φρουκτόζη εμπλέκονται στις αντιδράσεις της αφομοίωσης και ανομοίωση. Οι ολιγοσακχαρίτες που βρίσκονται συχνά σε φυτικά κύτταρα: σακχαρόζη αποθηκεύεται στα κύτταρα των ζαχαρότευτλων και ζαχαροκάλαμου, μαλτόζη που περιέχεται στο καρυόψεις βλάστησαν σίκαλη και το κριθάρι.

Δισακχαρίτες έχουν μια γλυκιά γεύση και είναι ευκόλως διαλυτό στο νερό. Πολυσακχαρίτες, όντας τα βιοπολυμερή αποτελούνται κυρίως από άμυλο, κυτταρίνη, γλυκογόνο και λαμιναρίνη. Οι δομικές μορφές περιλαμβάνουν πολυσακχαρίτες χιτίνη. Η πρωταρχική λειτουργία των υδατανθράκων στο κύτταρο - ενέργειας. Ως ένα αποτέλεσμα των αντιδράσεων υδρόλυσης και του μεταβολισμού της ενέργειας διασπάται πολυσακχαρίτες σε γλυκόζη, και αυτό στη συνέχεια οξειδώνεται σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Ως αποτέλεσμα, ένα γραμμάριο απελευθερώνει γλυκόζη 17,6 kJ ενέργειας, και τα αποθεματικά του αμύλου και του γλυκογόνου, είναι ουσιαστικά κυτταρικά ταμιευτήρα ενέργειας.

Το γλυκογόνο αποτίθεται κυρίως στους μύες και ηπατικά κύτταρα, φυτικά άμυλο - σε κονδύλους, βολβούς, ρίζες, σπόρους και αρθρόποδα, όπως αράχνες, έντομα και καρκινοειδή, ο κύριος ρόλος του ενεργειακού εφοδιασμού διαδραματίζει τρεαλόζη ολιγοσακχαρίτη.

Οι υδατάνθρακες είναι διαφορετικά από λιπίδια και πρωτεΐνες, την ικανότητα να ανοξική αποικοδόμηση. Αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικό για τους οργανισμούς που ζουν σε συνθήκες έλλειψης ή απουσία οξυγόνου, όπως αναερόβια βακτήρια, και ελμίνθων - παράσιτα των ανθρώπων και των ζώων.

Υπάρχει και μια άλλη λειτουργία των υδατανθράκων στο κύτταρο - κατασκευή (δομική). Είναι έγκειται στο γεγονός ότι αυτές οι ουσίες υποστηρικτικών δομών των κυττάρων. Για παράδειγμα, η κυτταρίνη είναι ένα μέρος των κυτταρικών τοιχωμάτων των φυτών, χιτίνη σχηματίζει ένα εξωτερικό σκελετό και πολλά ασπόνδυλα λαμβάνει χώρα σε κύτταρα μυκήτων, olisaharidy μαζί με τα λιπίδια και τις πρωτεΐνες μόρια σχηματίζουν γλυκοκάλιξης - nadmembranny σύμπλοκο. Παρέχει πρόσφυση - μεταξύ ενός clumping ζωικά κύτταρα, πράγμα που οδηγεί στο σχηματισμό του ιστού.

Λιπίδια: Δομή και λειτουργία

Αυτές οι οργανικές ουσίες, οι οποίες είναι υδρόφοβα (αδιάλυτα στο νερό) μπορεί να αφαιρεθεί, δηλ εκχυλίζεται από τα κύτταρα με μη πολικούς διαλύτες, όπως η ακετόνη ή το χλωροφόρμιο. λειτουργία των λιπιδίων στο κύτταρο εξαρτάται από το ποια από τις τρεις ομάδες που ανήκουν: να λίπη, κηρούς ή στεροειδή. Τα λίπη είναι η πιο κοινή σε όλους τους τύπους των κυττάρων.

Ζώα τους συσσωρεύονται στον υποδόριο λιπώδη ιστό, νευρικό ιστό περιέχει λίπος με τη μορφή του περιβλήματος μυελίνης των νεύρων. Είναι συσσωρεύεται επίσης στα νεφρά, το συκώτι, τα έντομα - στο σωματικό λίπος. Υγρά λίπη - έλαια - που βρέθηκαν στους σπόρους πολλών φυτών: πεύκο, φυστικέλαιο, ηλιέλαιο, ελαιόλαδο. Η περιεκτικότητα σε λιπίδια στα κύτταρα κυμαίνεται από 5 έως 90% (στο λιπώδη ιστό).

Στεροειδή και κηρούς διαφέρουν από λίπη από το ότι δεν έχουν στα μόρια των υπολειμμάτων λιπαρών οξέων. Έτσι, τα στεροειδή - είναι ορμόνες του φλοιού των επινεφριδίων, που επηρεάζουν την εφηβεία το σώμα και τα οποία είναι συστατικά της τεστοστερόνης. Αποτελούν επίσης μέρος των βιταμινών (π.χ., βιταμίνη D).

Η κύρια λειτουργία των λιπιδίων στο κύτταρο - είναι η ενέργεια, η κατασκευή και η προστασία. Το πρώτο οφείλεται στο γεγονός ότι 1 γραμμάριο λίπους στην σχάση δίνει 38,9 kJ ενέργειας - πολύ περισσότερο από άλλες οργανικές ουσίες - πρωτεΐνες και υδατάνθρακες. Επιπλέον, στην οξείδωση του λίπους 1δ στέκεται σχεδόν 1.1 γ. νερού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι μερικά ζώα έχουν ένα απόθεμα λίπους στο σώμα σας μπορεί να είναι ένα μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς νερό. Για παράδειγμα, μπορεί να είναι gophers αδρανής για περισσότερο από δύο μήνες, χωρίς την ανάγκη για το νερό, και δεν πίνει καμήλα νερό σε μεταβάσεις μέσω της ερήμου για 10-12 ημέρες.

Κατασκευή των λιπιδίων λειτουργίας έγκειται στο γεγονός ότι αποτελούν αναπόσπαστο μέρος των κυτταρικών μεμβρανών, καθώς και μέρος του νεύρου. Η προστατευτική λειτουργία των λιπιδίων συνίσταται στο γεγονός ότι το στρώμα λίπους κάτω από το δέρμα γύρω από τα νεφρά και άλλα εσωτερικά όργανα τους προστατεύει από μηχανικές βλάβες. Ειδική λειτουργία θερμομόνωση είναι εγγενής στα ζώα για μεγάλο χρονικό διάστημα να είναι μέσα στο νερό: φάλαινες, σφραγίδες, σφραγίδες γουνών. Πυκνά υποδόριο στρώμα λιπώδη, για παράδειγμα, το μπλε φάλαινα είναι 0,5 m, προστατεύει το ζώο από υποθερμία.

Αξία οξυγόνου σε κυτταρικό μεταβολισμό

Αερόβιους οργανισμούς, οι οποίες περιλαμβάνουν την συντριπτική πλειοψηφία των ζώων, των φυτών και του ανθρώπου, χρησιμοποιώντας το ατμοσφαιρικό οξυγόνο για αντιδράσεις ανταλλαγής ενέργειας που οδηγεί στην διάσπαση των οργανικών ουσιών και την κατανομή του ένα ορισμένο ποσό της ενέργειας που συσσωρεύεται με τη μορφή μορίων της τριφωσφορικής αδενοσίνης.

Έτσι, με την πλήρη οξείδωση ενός γραμμομορίου γλυκόζης που εμφανίζεται στους μιτοχονδριακούς κρυστάλλους, απελευθερώνεται 2800 kJ ενέργειας, εκ των οποίων 1596 kJ (55%) αποθηκεύονται στη μορφή μορίων ΑΤΡ που περιέχουν μακροεργικούς δεσμούς. Έτσι, η κύρια λειτουργία του οξυγόνου στο κύτταρο είναι η εφαρμογή αερόβιας αναπνοής, η οποία βασίζεται σε μια ομάδα ενζυματικών αντιδράσεων της λεγόμενης αναπνευστικής αλυσίδας που εμφανίζονται στα κυτταρικά οργανίδια - μιτοχόνδρια. Στους προκαρυωτικούς οργανισμούς - τα φωτοτροπικά βακτήρια και τα κυανοβακτήρια - η οξείδωση των θρεπτικών συστατικών εμφανίζεται υπό την επίδραση του οξυγόνου, διαχέοντας τα κύτταρα σε εσωτερικές εκροές των μεμβρανών πλάσματος.

Έχουμε μελετήσει τη χημική οργάνωση των κυττάρων και επίσης εξέτασε τις διεργασίες της βιοσύνθεσης των πρωτεϊνών και τη λειτουργία του οξυγόνου στον μεταβολισμό της κυτταρικής ενέργειας.