Saat ini, banyak yang telah ditemukan dan diisolasi dalam bentuknya yang murni unsur kimia tabel periodik, dan seperlima dari mereka ditemukan di setiap organisme hidup. Mereka, seperti batu bata, adalah komponen utama organik dan zat anorganik.

Unsur kimia apa yang merupakan bagian dari sel, biologi zat mana yang dapat digunakan untuk menilai keberadaan mereka di dalam tubuh - kami akan mempertimbangkan semua ini nanti di artikel.

Berapakah keteguhan komposisi kimia?

Untuk menjaga stabilitas dalam tubuh, setiap sel harus menjaga konsentrasi masing-masing komponennya pada tingkat yang konstan. Tingkat ini ditentukan oleh spesies, habitat, faktor lingkungan.

Untuk menjawab pertanyaan tentang unsur kimia apa yang merupakan bagian dari sel, perlu dipahami dengan jelas bahwa zat apa pun mengandung salah satu komponen tabel periodik.

Kadang-kadang dalam pertanyaan sekitar seperseratus dan seperseribu persen dari isi elemen tertentu dalam sel, tetapi pada saat yang sama, perubahan nomor bernama setidaknya seperseribu bagian sudah dapat membawa akibat yang serius untuk tubuh.

Dari 118 unsur kimia dalam sel manusia, setidaknya harus ada 24. Tidak ada komponen seperti itu yang akan ditemukan dalam organisme hidup, tetapi bukan bagian dari benda mati di alam. Fakta ini menegaskan hubungan erat antara hidup dan tidak hidup dalam ekosistem.

Peran berbagai elemen yang membentuk sel

Jadi apa saja unsur kimia yang menyusun sel? Peran mereka dalam kehidupan organisme, harus dicatat, secara langsung tergantung pada frekuensi kemunculan dan konsentrasinya di sitoplasma. Namun, meskipun konten yang berbeda elemen dalam sel, signifikansi masing-masing sama tinggi. Kekurangan salah satu dari mereka dapat menyebabkan efek yang merugikan pada tubuh, mematikan reaksi biokimia terpenting dari metabolisme.

Mendaftar unsur kimia apa yang merupakan bagian dari sel manusia, kita perlu menyebutkan tiga jenis utama, yang akan kita bahas di bawah ini:

Elemen biogenik utama sel

Tidak mengherankan bahwa unsur-unsur O, C, H, N adalah biogenik, karena mereka membentuk semua zat organik dan banyak zat anorganik. Tidak mungkin membayangkan protein, lemak, karbohidrat atau asam nukleat tanpa komponen penting ini bagi tubuh.

Fungsi elemen-elemen ini menentukan kandungannya yang tinggi di dalam tubuh. Bersama-sama mereka menyumbang 98% dari total berat badan kering. Bagaimana lagi aktivitas enzim-enzim ini dimanifestasikan?

1. Oksigen. Kandungannya di dalam sel adalah sekitar 62% dari total massa kering. Fungsi: konstruksi zat organik dan anorganik, partisipasi dalam rantai pernapasan;
2. Karbon. Kandungannya mencapai 20%. Fungsi utama: termasuk dalam semua;
3. Hidrogen. Konsentrasinya mengambil nilai 10%. Selain menjadi komponen bahan organik dan air, unsur ini juga berperan dalam transformasi energi;
4. Nitrogen. Jumlahnya tidak melebihi 3-5%. Peran utamanya adalah pembentukan asam amino, asam nukleat, ATP, banyak vitamin, hemoglobin, hemosianin, klorofil.

Ini adalah elemen kimia yang membentuk sel dan membentuk sebagian besar zat yang diperlukan untuk kehidupan normal.

Pentingnya zat gizi makro

Makronutrien juga akan membantu menyarankan unsur kimia mana yang merupakan bagian dari sel. Dari kursus biologi, menjadi jelas bahwa, selain yang utama, 2% dari massa kering terdiri dari komponen lain dari tabel periodik. Dan makronutrien termasuk yang kandungannya tidak lebih rendah dari 0,01%. Fungsi utama mereka disajikan dalam bentuk tabel.

Kalsium (Ca)		Bertanggung jawab untuk kontraksi serat otot, adalah bagian dari pektin, tulang dan gigi. Meningkatkan pembekuan darah.
Fosfor (P)		Ini adalah bagian dari sumber energi terpenting - ATP.
		Berpartisipasi dalam pembentukan jembatan disulfida selama pelipatan protein menjadi struktur tersier. Termasuk dalam komposisi sistein dan metionin, beberapa vitamin.
		Ion kalium terlibat dalam sel dan juga mempengaruhi potensial membran.
		Anion utama dalam tubuh
Natrium (Na)		Analog kalium yang terlibat dalam proses yang sama.
Magnesium (Mg)		Ion magnesium adalah pengatur proses Di tengah molekul klorofil, juga terdapat atom magnesium.
		Berpartisipasi dalam pengangkutan elektron melalui ETC respirasi dan fotosintesis, merupakan penghubung struktural mioglobin, hemoglobin, dan banyak enzim.

Kami berharap dari uraian di atas mudah untuk menentukan unsur kimia mana yang merupakan bagian dari sel dan merupakan unsur makro.

elemen jejak

Ada juga komponen sel seperti itu, yang tanpanya tubuh tidak dapat berfungsi secara normal, tetapi kandungannya selalu kurang dari 0,01%. Mari kita tentukan unsur kimia mana yang merupakan bagian dari sel dan termasuk dalam kelompok unsur mikro.

		Ini adalah bagian dari enzim DNA dan RNA polimerase, serta banyak hormon (misalnya, insulin).
		Berpartisipasi dalam proses fotosintesis, sintesis hemosianin dan beberapa enzim.
		Ini adalah komponen struktural dari hormon T3 dan T4 dari kelenjar tiroid
Mangan (Mn)	kurang dari 0,001	Termasuk dalam enzim, tulang. Berpartisipasi dalam fiksasi nitrogen pada bakteri
	kurang dari 0,001	Mempengaruhi proses pertumbuhan tanaman.
		Ini adalah bagian dari tulang dan email gigi.

Zat organik dan anorganik

Selain itu, unsur kimia apa lagi yang termasuk dalam komposisi sel? Jawabannya dapat ditemukan hanya dengan mempelajari struktur sebagian besar zat dalam tubuh. Di antara mereka, molekul asal organik dan anorganik dibedakan, dan masing-masing kelompok ini memiliki seperangkat elemen tetap dalam komposisinya.

Kelas utama zat organik adalah protein, asam nukleat, lemak dan karbohidrat. Mereka dibangun seluruhnya dari elemen biogenik utama: kerangka molekul selalu dibentuk oleh karbon, dan hidrogen, oksigen, dan nitrogen adalah bagian dari radikal. Pada hewan, protein adalah kelas yang dominan, dan pada tumbuhan, polisakarida.

Zat anorganik semuanya adalah garam mineral dan, tentu saja, air. Di antara semua anorganik dalam sel, yang paling banyak adalah H 2 O, di mana sisa zat terlarut.

Semua hal di atas akan membantu Anda menentukan unsur kimia mana yang merupakan bagian dari sel, dan fungsinya dalam tubuh tidak lagi menjadi misteri bagi Anda.

Komposisi sel hidup mencakup unsur-unsur kimia yang sama yang merupakan bagian dari alam mati. Dari 104 elemen sistem periodik D. I. Mendeleev dalam sel menemukan 60.

Mereka dibagi menjadi tiga kelompok:

1. elemen utama adalah oksigen, karbon, hidrogen dan nitrogen (98% dari komposisi sel);
2. elemen yang membentuk sepersepuluh dan seperseratus persen - kalium, fosfor, belerang, magnesium, besi, klorin, kalsium, natrium (total 1,9%);
3. semua elemen lain yang ada dalam jumlah yang lebih kecil adalah elemen jejak.

Komposisi molekul sel adalah kompleks dan heterogen. Koneksi terpisah- air dan garam mineral - juga ditemukan di alam mati; lainnya - senyawa organik: karbohidrat, lemak, protein, asam nukleat, dll. - hanya merupakan karakteristik organisme hidup.

ZAT ANORGANIK

Air membentuk sekitar 80% dari massa sel; dalam sel muda yang tumbuh cepat - hingga 95%, pada yang tua - 60%.

Peran air dalam sel sangat besar.

Ini adalah media dan pelarut utama, berpartisipasi dalam sebagian besar reaksi kimia, pergerakan zat, termoregulasi, pembentukan struktur seluler, menentukan volume dan elastisitas sel. Sebagian besar zat masuk ke dalam tubuh dan dikeluarkan darinya dalam larutan berair. Peran biologis air ditentukan oleh kekhususan struktur: polaritas molekulnya dan kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen, yang menyebabkan munculnya kompleks beberapa molekul air. Jika energi tarik-menarik antara molekul air kurang dari antara molekul air dan suatu zat, ia larut dalam air. Zat semacam itu disebut hidrofilik (dari bahasa Yunani "hydro" - air, "fillet" - I love). Ini adalah banyak garam mineral, protein, karbohidrat, dll. Jika energi tarik antara molekul air lebih besar daripada energi tarik antara molekul air dan suatu zat, zat tersebut tidak larut (atau sedikit larut), mereka disebut hidrofobik ( dari bahasa Yunani "phobos" - ketakutan) - lemak, lipid, dll.

Garam mineral dalam larutan berair sel terdisosiasi menjadi kation dan anion, memberikan jumlah elemen kimia dan tekanan osmotik yang stabil. Dari kation, yang paling penting adalah K + , Na + , Ca 2+ , Mg + . Konsentrasi kation individu di dalam sel dan di lingkungan ekstraseluler tidak sama. Dalam sel hidup, konsentrasi K tinggi, Na+ rendah, dan dalam plasma darah, sebaliknya, konsentrasi Na+ tinggi dan K+ rendah. Hal ini disebabkan oleh permeabilitas selektif membran. Perbedaan konsentrasi ion dalam sel dan lingkungan memastikan aliran air dari lingkungan ke dalam sel dan penyerapan air oleh akar tanaman. Kekurangan elemen individu- Fe, P, Mg, Co, Zn - menghalangi pembentukan asam nukleat, hemoglobin, protein dan zat vital lainnya dan menyebabkan penyakit serius. Anion menentukan keteguhan lingkungan sel pH (netral dan sedikit basa). Dari anion tersebut, yang terpenting adalah HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

ZAT ORGANIK

Zat organik dalam bentuk kompleks sekitar 20-30% dari komposisi sel.

Karbohidrat- senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Mereka dibagi menjadi sederhana - monosakarida (dari bahasa Yunani "monos" - satu) dan kompleks - polisakarida (dari bahasa Yunani "poli" - banyak).

Monosakarida(mereka rumus umum C n H 2n O n) - zat tidak berwarna dengan rasa manis yang menyenangkan, sangat larut dalam air. Mereka berbeda dalam jumlah atom karbon. Dari monosakarida, heksosa (dengan 6 atom C) adalah yang paling umum: glukosa, fruktosa (ditemukan dalam buah-buahan, madu, darah) dan galaktosa (ditemukan dalam susu). Dari pentosa (dengan 5 atom C), yang paling umum adalah ribosa dan deoksiribosa, yang merupakan bagian dari asam nukleat dan ATP.

Polisakarida mengacu pada polimer - senyawa di mana monomer yang sama diulang berkali-kali. Monomer polisakarida adalah monosakarida. Polisakarida larut dalam air dan banyak yang memiliki rasa manis. Dari jumlah tersebut, disakarida yang paling sederhana, terdiri dari dua monosakarida. Misalnya, sukrosa terdiri dari glukosa dan fruktosa; gula susu - dari glukosa dan galaktosa. Dengan peningkatan jumlah monomer, kelarutan polisakarida menurun. Dari polisakarida dengan berat molekul tinggi, glikogen adalah yang paling umum pada hewan, dan pati dan serat (selulosa) pada tumbuhan. Yang terakhir terdiri dari 150-200 molekul glukosa.

Karbohidrat- sumber energi utama untuk semua bentuk aktivitas seluler (pergerakan, biosintesis, sekresi, dll.). Pemisahan menjadi produk paling sederhana CO2 dan H2O, 1 g karbohidrat melepaskan energi 17,6 kJ. Karbohidrat berfungsi fungsi bangunan pada tumbuhan (cangkangnya terbuat dari selulosa) dan peran zat cadangan (pada tumbuhan - pati, pada hewan - glikogen).

Lemak- ini adalah zat dan lemak seperti lemak yang tidak larut dalam air, terdiri dari gliserol dan berat molekul tinggi asam lemak. Lemak hewani ditemukan dalam susu, daging, jaringan subkutan. Pada suhu kamar Ini padatan. Pada tumbuhan, lemak terdapat pada biji-bijian, buah-buahan, dan organ tubuh lainnya. Pada suhu kamar, mereka adalah cairan. Zat seperti lemak mirip dengan lemak dalam struktur kimia. Ada banyak dari mereka dalam kuning telur, sel-sel otak dan jaringan lainnya.

Peran lipid ditentukan oleh fungsi strukturalnya. Mereka membentuk membran sel, yang, karena hidrofobisitasnya, mencegah isi sel bercampur dengan lingkungan. Lipid melakukan fungsi energi. Pemecahan menjadi CO 2 dan H 2 O, 1 g lemak melepaskan energi 38,9 kJ. Mereka menghantarkan panas dengan buruk, terakumulasi di jaringan subkutan (dan organ dan jaringan lain), melakukan fungsi pelindung dan peran zat cadangan.

tupai- yang paling spesifik dan penting bagi tubuh. Mereka milik polimer non-periodik. Tidak seperti polimer lain, molekulnya terdiri dari monomer yang serupa tetapi tidak identik - 20 asam amino yang berbeda.

Setiap asam amino memiliki nama, struktur dan sifat khusus sendiri. Rumus umum mereka dapat direpresentasikan sebagai berikut:

Molekul asam amino terdiri dari bagian tertentu (radikal R) dan bagian yang sama untuk semua asam amino, termasuk gugus amino (- NH 2) yang bersifat basa, dan gugus karboksil (COOH) dengan sifat asam. Kehadiran gugus asam dan basa dalam satu molekul menentukan reaktivitasnya yang tinggi. Melalui kelompok-kelompok ini, hubungan asam amino terjadi dalam pembentukan polimer - protein. Dalam hal ini, molekul air dilepaskan dari gugus amino dari satu asam amino dan karboksil yang lain, dan elektron yang dilepaskan digabungkan untuk membentuk ikatan peptida. Oleh karena itu, protein disebut polipeptida.

Molekul protein adalah rantai beberapa puluh atau ratusan asam amino.

Molekul protein sangat besar, sehingga disebut makromolekul. Protein, seperti asam amino, sangat reaktif dan mampu bereaksi dengan asam dan basa. Mereka berbeda dalam komposisi, jumlah dan urutan asam amino (jumlah kombinasi 20 asam amino tersebut hampir tak terbatas). Ini menjelaskan keragaman protein.

Ada empat tingkat organisasi dalam struktur molekul protein (59)

• Struktur Utama- rantai polipeptida asam amino yang dihubungkan dalam urutan tertentu oleh ikatan peptida kovalen (kuat).
• struktur sekunder- rantai polipeptida yang dipilin menjadi heliks yang rapat. Di dalamnya, ikatan hidrogen kekuatan rendah muncul antara ikatan peptida dari belokan yang berdekatan (dan atom lain). Bersama-sama, mereka menyediakan struktur yang cukup kuat.
• Struktur tersier adalah konfigurasi yang aneh, tetapi spesifik untuk setiap protein - sebuah globul. Hal ini diselenggarakan bersama oleh ikatan hidrofobik lemah atau kekuatan kohesif antara radikal non-polar yang ditemukan di banyak asam amino. Karena banyaknya, mereka memberikan stabilitas makromolekul protein yang cukup dan mobilitasnya. Struktur tersier protein juga didukung oleh ikatan kovalen S - S (es - es) yang muncul antara radikal sistein asam amino yang mengandung sulfur, yang berjauhan satu sama lain.
• Struktur Kuarter tidak khas untuk semua protein. Ini terjadi ketika beberapa makromolekul protein bergabung untuk membentuk kompleks. Misalnya, hemoglobin darah manusia adalah kompleks dari empat makromolekul protein ini.

Kompleksitas struktur molekul protein ini dikaitkan dengan berbagai fungsi yang melekat pada biopolimer ini. Namun, struktur molekul protein tergantung pada sifat lingkungan.

Pelanggaran struktur alami protein disebut denaturasi. Ini dapat terjadi di bawah pengaruh suhu tinggi, bahan kimia, energi radiasi, dan faktor lainnya. Dengan dampak yang lemah, hanya struktur kuaterner yang rusak, dengan yang lebih kuat, yang tersier, dan kemudian yang sekunder, dan protein tetap dalam bentuk struktur primer - rantai polipeptida.Proses ini sebagian reversibel, dan protein terdenaturasi mampu mengembalikan strukturnya.

Peran protein dalam kehidupan sel sangat besar.

tupai- Ini bahan konstruksi organisme. Mereka terlibat dalam pembangunan cangkang, organel dan membran sel dan jaringan individu (rambut, pembuluh darah, dll.). Banyak protein bertindak sebagai katalis di dalam sel - enzim yang mempercepat reaksi seluler hingga puluhan, ratusan juta kali. Sekitar seribu enzim diketahui. Selain protein, komposisinya termasuk logam Mg, Fe, Mn, vitamin, dll.

Setiap reaksi dikatalisis oleh enzimnya sendiri. Dalam hal ini, tidak seluruh enzim bertindak, tetapi area tertentu - pusat aktif. Ini cocok dengan substrat seperti kunci gembok. Enzim bekerja pada suhu dan pH tertentu. Protein kontraktil khusus menyediakan fungsi motorik sel (gerakan flagellata, ciliata, kontraksi otot, dll.). Protein terpisah (hemoglobin darah) melakukan fungsi transportasi, mengantarkan oksigen ke semua organ dan jaringan tubuh. Protein spesifik - antibodi - melakukan fungsi pelindung, menetralkan zat asing. Beberapa protein melakukan fungsi energi. Memecah menjadi asam amino, dan kemudian menjadi lebih banyak lagi zat sederhana, 1 g protein melepaskan 17,6 kJ energi.

Asam nukleat(dari bahasa Latin "inti" - inti) pertama kali ditemukan di inti. Mereka terdiri dari dua jenis - asam deoksiribonukleat(DNA) dan asam ribonukleat(RNA). Peran biologis mereka sangat besar, mereka menentukan sintesis protein dan transfer informasi turun-temurun dari satu generasi ke generasi lainnya.

Molekul DNA memiliki struktur kompleks. Ini terdiri dari dua rantai yang dipilin secara spiral. Lebar heliks ganda adalah 2 nm 1 , panjangnya beberapa puluh bahkan ratusan mikromikron (ratusan atau ribuan kali lebih besar dari molekul protein terbesar). DNA adalah polimer yang monomernya adalah nukleotida - senyawa yang terdiri dari molekul asam fosfat, karbohidrat - deoksiribosa dan basa nitrogen. Rumus umum mereka adalah sebagai berikut:

Asam fosfat dan karbohidrat adalah sama untuk semua nukleotida, dan ada empat jenis basa nitrogen: adenin, guanin, sitosin, dan timin. Mereka menentukan nama nukleotida yang sesuai:

• adenil (A),
• guanil (G),
• sitosil (C),
• timidil (T).

Setiap untai DNA adalah polinukleotida yang terdiri dari beberapa puluh ribu nukleotida. Di dalamnya, nukleotida tetangga dihubungkan oleh ikatan kovalen yang kuat antara asam fosfat dan deoksiribosa.

Pada ukuran besar molekul DNA, kombinasi empat nukleotida di dalamnya bisa sangat besar.

Selama pembentukan heliks ganda DNA, basa nitrogen dari satu untai diatur dalam urutan yang ditentukan secara ketat terhadap basa nitrogen dari yang lain. Pada saat yang sama, T selalu ternyata melawan A, dan hanya C yang melawan G. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa A dan T, serta G dan C, sangat sesuai satu sama lain, seperti dua bagian gelas pecah, dan saling melengkapi atau yang saling melengkapi(dari "pelengkap" Yunani - penambahan) satu sama lain. Jika urutan nukleotida dalam satu untai DNA diketahui, maka nukleotida dari untai lain dapat ditentukan dengan prinsip saling melengkapi (lihat Lampiran, tugas 1). Nukleotida komplementer bergabung dengan ikatan hidrogen.

Antara A dan T ada dua ikatan, antara G dan C - tiga.

Duplikasi molekul DNA adalah fitur uniknya, yang memastikan transfer informasi herediter dari sel induk ke sel anak. Proses penggandaan DNA disebut replikasi DNA. Ini dilakukan sebagai berikut. Sesaat sebelum pembelahan sel, molekul DNA terlepas dan untai gandanya, di bawah aksi enzim, terbelah dari satu ujung menjadi dua rantai independen. Pada setiap setengah nukleotida bebas sel, menurut prinsip saling melengkapi, rantai kedua dibangun. Akibatnya, alih-alih satu molekul DNA, muncul dua molekul yang benar-benar identik.

RNA- polimer yang strukturnya mirip dengan satu untai DNA, tetapi jauh lebih kecil. Monomer RNA adalah nukleotida yang terdiri dari asam fosfat, karbohidrat (ribosa) dan basa nitrogen. Tiga basa nitrogen RNA - adenin, guanin dan sitosin - sesuai dengan DNA, dan yang keempat berbeda. Alih-alih timin, RNA mengandung urasil. Polimer RNA dibentuk melalui ikatan kovalen antara ribosa dan asam fosfat dari nukleotida tetangga. Tiga jenis RNA dikenal: RNA pembawa pesan(i-RNA) mengirimkan informasi tentang struktur protein dari molekul DNA; mentransfer RNA(t-RNA) mengangkut asam amino ke tempat sintesis protein; RNA ribosom (rRNA) ditemukan di ribosom dan terlibat dalam sintesis protein.

ATP- asam adenosin trifosfat adalah senyawa organik penting. Secara struktural, itu adalah nukleotida. Ini terdiri dari basa nitrogen adenin, karbohidrat - ribosa dan tiga molekul asam fosfat. ATP adalah struktur yang tidak stabil, di bawah pengaruh enzim, ikatan antara "P" dan "O" terputus, molekul asam fosfat dipecah dan ATP masuk ke

Komposisi kimia sel tumbuhan dan hewan sangat mirip, yang menunjukkan kesatuan asal mereka. Lebih dari 80 unsur kimia telah ditemukan di dalam sel.

Unsur-unsur kimia yang ada di dalam sel dibagi menjadi: 3 kelompok besar: makronutrien, elemen meso, elemen mikro.

Makronutrien termasuk karbon, oksigen, hidrogen dan nitrogen. elemen meso adalah belerang, fosfor, kalium, kalsium, besi. Elemen jejak - seng, yodium, tembaga, mangan, dan lainnya.

Unsur-unsur kimia biologis penting dari sel:

nitrogen - komponen struktural protein dan NA.

Hidrogen- adalah bagian dari air dan semua senyawa biologis.

Magnesium- mengaktifkan kerja banyak enzim; komponen struktural klorofil.

Kalsium- komponen utama tulang dan gigi.

Besi- masuk ke hemoglobin.

Yodium- bagian dari hormon tiroid.

Substansi sel dibagi menjadi organik(protein, asam nukleat, lipid, karbohidrat, ATP) dan anorganik(air dan garam mineral).

Air membuat hingga 80% dari massa sel, memainkan peran penting:

air di dalam sel adalah pelarut

· mengangkut nutrisi;

air dikeluarkan dari tubuh zat berbahaya;

kapasitas panas air yang tinggi;

Penguapan air membantu mendinginkan hewan dan tumbuhan.

Memberikan elastisitas pada sel.

Mineral:

berpartisipasi dalam menjaga homeostasis dengan mengatur aliran air ke dalam sel;

Kalium dan natrium memastikan pengangkutan zat melintasi membran dan terlibat dalam terjadinya dan konduksi impuls saraf.

Garam mineral, terutama kalsium fosfat dan karbonat, memberikan kekerasan pada jaringan tulang.

Memecahkan masalah genetika darah manusia

Protein, perannya dalam tubuh

protein- zat organik yang ditemukan di semua sel, yang terdiri dari monomer.

protein- polimer non-periodik dengan berat molekul tinggi.

Monomer adalah asam amino (20).

Asam amino mengandung gugus amino, gugus karboksil dan radikal. Asam amino dihubungkan bersama untuk membentuk ikatan peptida. Protein sangat beragam, misalnya, ada lebih dari 10 juta di dalam tubuh manusia.

Keanekaragaman protein tergantung pada:

1. urutan AK yang berbeda

2. menurut ukuran

3. dari komposisi

Struktur protein

Struktur utama protein - urutan asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida (struktur linier).

Struktur sekunder protein - struktur spiral.

Struktur tersier protein- globul (struktur glomerulus).

Struktur protein kuarter- Terdiri dari beberapa globul. Karakteristik hemoglobin dan klorofil.

Properti Protein

1. Komplementaritas: kemampuan protein untuk menyesuaikan bentuknya dengan zat lain seperti kunci gembok.

2. Denaturasi: pelanggaran struktur alami protein (suhu, keasaman, salinitas, penambahan zat lain, dll.). Contoh denaturasi: perubahan sifat protein saat telur direbus, transisi protein dari keadaan cair menjadi padat.

3. Renaturasi - pemulihan struktur protein, jika struktur primer tidak terganggu.

Fungsi protein

1. Bangunan: pembentukan semua membran sel

2. Katalitik: protein adalah katalis; mempercepat reaksi kimia

3. Motorik: aktin dan miosin adalah bagian dari serat otot.

4. Transport : pemindahan zat ke berbagai jaringan dan organ tubuh (hemoglobin adalah protein yang merupakan bagian dari sel darah merah)

5. Pelindung: antibodi, fibrinogen, trombin - protein yang terlibat dalam pengembangan kekebalan dan pembekuan darah;

6. Energi: berpartisipasi dalam reaksi pertukaran plastik untuk membangun protein baru.

7. Regulatory : peran hormon insulin dalam regulasi gula darah.

8. Penyimpanan: penimbunan protein dalam tubuh sebagai cadangan nutrisi, misalnya, dalam telur, susu, biji tanaman.

Sel bukan hanya unit struktural semua makhluk hidup, sejenis batu bata kehidupan, tetapi juga pabrik biokimia kecil tempat berbagai transformasi dan reaksi berlangsung setiap sepersekian detik. Ini adalah bagaimana organisme yang diperlukan untuk kehidupan dan pertumbuhan terbentuk. komponen struktural: sel mineral, air dan senyawa organik. Karena itu, sangat penting untuk mengetahui apa yang akan terjadi jika salah satunya tidak cukup. Peran apa yang dimainkan berbagai senyawa dalam kehidupan partikel kecil struktural dari sistem kehidupan yang tidak terlihat dengan mata telanjang ini? Mari kita coba memahami masalah ini.

Klasifikasi zat sel

Semua senyawa yang membentuk massa sel, membentuk bagian strukturalnya dan bertanggung jawab atas perkembangannya, nutrisi, respirasi, plastis, dan perkembangan normal, dapat dibagi menjadi tiga kelompok besar. Ini adalah kategori seperti:

• organik;
• sel (garam mineral);
• air.

Seringkali yang terakhir disebut kelompok kedua dari komponen anorganik. Selain kategori ini, Anda dapat menentukan kategori yang terdiri dari kombinasinya. Ini adalah logam yang membentuk molekul. senyawa organik(misalnya, molekul hemoglobin yang mengandung ion besi adalah protein di alam).

Mineral sel

Jika kita berbicara secara khusus tentang mineral atau senyawa anorganik yang menyusun setiap organisme hidup, maka mereka juga tidak sama baik di alam maupun dalam kandungan kuantitatif. Oleh karena itu, mereka memiliki klasifikasi sendiri.

Semua senyawa anorganik dapat dibagi menjadi tiga kelompok.

1. Makronutrien. Mereka yang kandungannya di dalam sel lebih dari 0,02% dari total massa zat anorganik. Contoh: karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, magnesium, kalsium, kalium, klorin, belerang, fosfor, natrium.
2. Elemen jejak - kurang dari 0,02%. Ini termasuk: seng, tembaga, kromium, selenium, kobalt, mangan, fluor, nikel, vanadium, yodium, germanium.
3. Ultramicroelements - kontennya kurang dari 0,0000001%. Contoh: emas, cesium, platinum, perak, merkuri dan beberapa lainnya.

Anda juga dapat menyoroti beberapa elemen yang bersifat organogenik, yaitu, mereka membentuk dasar senyawa organik dari mana tubuh organisme hidup dibangun. Ini adalah elemen-elemen seperti:

• hidrogen;
• nitrogen;
• karbon;
• oksigen.

Mereka membangun molekul protein (dasar kehidupan), karbohidrat, lipid dan zat lainnya. Namun, mineral juga bertanggung jawab atas fungsi normal tubuh. Komposisi kimia sel dihitung dalam lusinan elemen dari tabel periodik, yang merupakan kunci keberhasilan kehidupan. Hanya sekitar 12 dari semua atom yang tidak berperan sama sekali, atau diabaikan dan tidak dipelajari.

Beberapa garam sangat penting, yang harus dicerna dengan makanan setiap hari dalam jumlah yang cukup agar berbagai penyakit tidak berkembang. Untuk tumbuhan, contohnya adalah natrium. Untuk manusia dan hewan, ini adalah garam kalsium, garam sebagai sumber natrium dan klorin, dll.

Air

Mineral sel bergabung dengan air di kelompok umum sehingga maknanya tidak dapat diabaikan. Apa perannya dalam tubuh makhluk hidup? Sangat besar. Di awal artikel, kami membandingkan sel dengan pabrik biokimia. Jadi, semua transformasi zat yang terjadi setiap detik dilakukan secara tepat di lingkungan perairan. Ini adalah pelarut universal dan media untuk interaksi kimia, sintesis dan proses peluruhan.

Selain itu, air adalah bagian dari lingkungan internal:

• sitoplasma;
• getah sel pada tumbuhan;
• darah pada hewan dan manusia;
• air seni;
• air liur dari cairan biologis lainnya.

Dehidrasi berarti kematian semua organisme tanpa kecuali. Air adalah lingkungan hidup bagi berbagai macam flora dan fauna. Oleh karena itu, sulit untuk melebih-lebihkan pentingnya zat anorganik ini, itu benar-benar hebat tanpa batas.

Makronutrien dan artinya

Zat mineral sel untuk pekerjaan normalnya sangat penting. Pertama-tama, ini berlaku untuk nutrisi makro. Peran masing-masing telah dipelajari secara rinci dan telah lama ditetapkan. Kami telah membuat daftar atom mana yang membentuk kelompok elemen makro, jadi kami tidak akan mengulanginya lagi. Mari kita secara singkat menguraikan peran yang utama.

1. Kalsium. Garamnya diperlukan untuk suplai ion Ca 2+ ke tubuh. Ion-ion itu sendiri terlibat dalam proses penangkapan dan pembekuan darah, memberikan eksositosis sel, serta kontraksi otot, termasuk kontraksi jantung. Garam yang tidak larut adalah dasar dari tulang dan gigi yang kuat dari hewan dan manusia.
2. Kalium dan natrium. Mempertahankan keadaan sel, membentuk pompa natrium-kalium jantung.
3. Klorin - terlibat dalam memastikan keelektronetralan sel.
4. Fosfor, belerang, nitrogen adalah bagian penyusun banyak senyawa organik, dan juga mengambil bagian dalam kerja otot, komposisi tulang.

Tentu saja, jika kita mempertimbangkan setiap elemen secara lebih rinci, maka banyak yang dapat dikatakan tentang kelebihannya di dalam tubuh, dan tentang kekurangannya. Bagaimanapun, keduanya berbahaya dan menyebabkan berbagai jenis penyakit.

elemen jejak

Peran mineral dalam sel, yang termasuk dalam kelompok elemen jejak, juga besar. Terlepas dari kenyataan bahwa isinya sangat kecil di dalam sel, tanpa mereka tidak akan dapat berfungsi secara normal untuk waktu yang lama. Yang paling penting dari semua atom di atas dalam kategori ini adalah seperti:

• seng;
• tembaga;
• selenium;
• fluor;
• kobalt.

Tingkat yodium yang normal sangat penting untuk menjaga fungsi tiroid dan produksi hormon. Fluor dibutuhkan oleh tubuh untuk memperkuat email gigi, dan tanaman - untuk menjaga elastisitas dan warna daun yang kaya.

Seng dan tembaga adalah elemen yang membentuk banyak enzim dan vitamin. Mereka adalah peserta penting dalam proses sintesis dan pertukaran plastik.

Selenium adalah peserta aktif dalam proses regulasi, itu diperlukan untuk pekerjaan sistem endokrin elemen. Cobalt, di sisi lain, memiliki nama lain - vitamin B 12, dan semua senyawa dari kelompok ini sangat penting untuk sistem kekebalan tubuh.

Oleh karena itu, fungsi zat mineral di dalam sel, yang dibentuk oleh unsur-unsur mikro, tidak kurang dari yang dilakukan oleh struktur makro. Oleh karena itu, penting untuk mengkonsumsi keduanya dalam jumlah yang cukup.

Ultramikroelemen

Zat mineral sel, yang dibentuk oleh elemen ultramikro, tidak memainkan peran penting seperti yang disebutkan di atas. Namun, kekurangan jangka panjang mereka dapat menyebabkan perkembangan konsekuensi yang sangat tidak menyenangkan, dan terkadang sangat berbahaya bagi kesehatan.

Misalnya, selenium juga termasuk dalam kelompok ini. Kekurangan jangka panjangnya memicu perkembangan tumor kanker. Karena itu, itu dianggap sangat diperlukan. Tetapi emas dan perak adalah logam yang memiliki efek negatif pada bakteri, menghancurkannya. Oleh karena itu, di dalam sel memainkan peran bakterisida.

Namun, secara umum, harus dikatakan bahwa fungsi elemen ultramikro belum sepenuhnya diungkapkan oleh para ilmuwan, dan signifikansinya masih belum jelas.

Logam dan zat organik

Banyak logam merupakan bagian dari molekul organik. Misalnya, magnesium adalah koenzim klorofil, yang diperlukan untuk fotosintesis tanaman. Besi adalah bagian dari molekul hemoglobin, yang tanpanya mustahil untuk bernafas. Tembaga, seng, mangan dan lain-lain adalah bagian dari molekul enzim, vitamin dan hormon.

Jelas, semua senyawa ini penting bagi tubuh. Mustahil untuk mengaitkannya sepenuhnya dengan mineral, tetapi sebagian masih mengikuti.

Zat mineral sel dan artinya: grade 5, tabel

Untuk meringkas apa yang kami katakan selama artikel, kami akan menyusun tabel umum di mana kami akan mencerminkan apa itu senyawa mineral dan mengapa mereka dibutuhkan. Anda dapat menggunakannya saat menjelaskan topik ini kepada anak sekolah, misalnya, di kelas lima.

Dengan demikian, zat mineral sel dan signifikansinya akan dipelajari oleh anak sekolah selama tahap utama pendidikan.

Konsekuensi dari kekurangan senyawa mineral

Ketika kita mengatakan bahwa peran mineral dalam sel itu penting, kita harus memberikan contoh yang membuktikan fakta ini.

Kami membuat daftar beberapa penyakit yang berkembang dengan kekurangan atau kelebihan salah satu senyawa yang ditunjukkan dalam artikel ini.

1. Hipertensi.
2. Iskemia, gagal jantung.
3. Gondok dan penyakit kelenjar tiroid lainnya (penyakit Basedow dan lainnya).
4. Anemia.
5. Pertumbuhan dan perkembangan yang salah.
6. Tumor kanker.
7. Fluorosis dan karies.
8. Penyakit darah.
9. Gangguan pada sistem otot dan saraf.
10. Gangguan pencernaan.

Tentu saja, ini jauh dari daftar lengkap. Oleh karena itu, perlu dipantau secara cermat agar pola makan sehari-hari benar dan seimbang.

Zat anorganik yang menyusun sel

Tujuan pelajaran: mengeksplorasi komposisi kimia sel, mengungkapkan peran zat anorganik.

Tujuan pelajaran:

pendidikan: menunjukkan berbagai unsur dan senyawa kimia yang menyusun organisme hidup, signifikansinya dalam proses kehidupan;

mengembangkan: melanjutkan pembentukan keterampilan dan kemampuan kerja mandiri dengan buku teks, kemampuan untuk menyoroti hal utama, merumuskan kesimpulan;

pendidikan: mendidik sikap bertanggung jawab terhadap pelaksanaan tugas yang diberikan.

Peralatan: proyektor multimedia, presentasi, handout.

Rencana belajar

I. Momen organisasi.

Salam pembuka; - mempersiapkan penonton untuk bekerja; - ketersediaan siswa.

II. Motivasi kegiatan pendidikan.

- Berikut adalah seperangkat kata: tembaga, protein, besi, karbohidrat, lemak, vitamin, magnesium, emas, belerang, kalsium, fosfor.

Apa dua kelompok kata-kata ini dapat dibagi menjadi? Jelaskan jawabannya. (Organik dan anorganik; zat kimia dan bahan kimia).

- Siapa di antara Anda yang dapat menyebutkan peran zat, elemen tertentu dalam kehidupan organisme hidup?

- Tentukan sendiri tujuan dan sasaran pelajaran kita, berdasarkan judul topik.

AKU AKU AKU. Presentasi materi baru.

Presentasi. Presentasi mencakup 3 pelajaran tentang topik ini sekaligus. Kami mulai bekerja dengan slide kedua kunci: ikuti hyperlink untuk pergi ke pelajaran yang diinginkan.

slide ke-3: percakapan sesuai dengan skema "Kandungan unsur kimia dalam tubuh manusia".:

- Sel mengandung sekitar 80 unsur kimia berbeda yang ditemukan pada benda-benda alam mati. Apa yang bisa dikatakannya? (tentang kesamaan alam hidup dan benda mati). 27 elemen melakukan fungsi tertentu, sisanya masuk ke tubuh dengan makanan, air, udara.

- Apa saja unsur-unsur kimia dan dalam jumlah berapa yang terkandung dalam tubuh manusia?

- Semua senyawa kimia yang ditemukan dalam organisme hidup dibagi menjadi beberapa kelompok.

- Dengan menggunakan tabel, buat diagram “Kelompok utama unsur kimia di alam” (lihat tabel “Unsur penyusun sel makhluk hidup”, lihat Tabel 1 ). Oksigen, hidrogen, karbon, nitrogen, belerang dan fosfor adalah komponen yang diperlukan molekul polimer biologis (protein, asam nukleat), mereka sering disebut bioelemen.

Skema

Geser 5: Mulailah mengisi tabel - ringkasan referensi di buku catatan Anda (tabel ini akan ditambahkan dalam pelajaran berikutnya, lihat tabel 2 ).

- Dari semua senyawa kimia terkandung dalam organisme hidup, air adalah 75 - 85% dari berat badan.

Mengapa jumlah air ini dibutuhkan? Apa fungsi air bagi makhluk hidup?

– Anda sudah tahu bahwa struktur dan fungsi saling berhubungan. Mari kita lihat lebih dekat struktur molekul air untuk mengetahui mengapa air memiliki sifat seperti itu. Selama penjelasan, Anda mengisi catatan pendukung di buku catatan Anda (lihat slide 5).

Slide 6 - 7 menunjukkan fitur struktural dari molekul air, sifat-sifatnya.

- Dari antara senyawa anorganik yang membentuk organisme, nilai tertinggi memiliki garam dari asam mineral dan kation dan anion yang sesuai. Meskipun kebutuhan manusia dan hewan akan mineral dinyatakan dalam puluhan dan bahkan seperseribu gram, namun tidak adanya bahan biologis dalam makanan. elemen penting mengarah ke penyakit serius.

- Isi tabel, kolom “Garam mineral”, dengan menggunakan materi buku ajar hal.104 - 107. ( geser 8, klik pada hyperlink untuk memeriksa pekerjaan yang dilakukan).

- Berikan contoh yang membuktikan peran garam mineral dalam kehidupan organisme hidup.

IV. Memperbaiki materi baru:

beberapa siswa (berapa banyak komputer di kelas) melakukan tes interaktif 1 “Zat anorganik sel”;

sisanya tampil tugas untuk melatih pemikiran dan kemampuan menarik kesimpulan(Handout) :

Ada hubungan tertentu antara dua istilah pertama. Antara keempat dan salah satu konsep berikut ada hubungan yang sama. Temukan:

1. Yodium: kelenjar tiroid = fluor: ___________________

a) pankreas b) email gigi di) asam nukleat d.kelenjar adrenal

2. Besi: hemoglobin = __________: klorofil:

a) kobalt b) tembaga c) yodium d) magnesium

3. Lakukan dikte digital "Molekul". 1. Ikatan hidrogen adalah ikatan terlemah dalam sebuah molekul (1). 2. Struktur dan komposisi adalah satu dan sama (0). 3. Komposisi selalu menentukan struktur (0). 4. Komposisi dan struktur molekul menentukan sifat-sifatnya (1). 5. Polaritas molekul air menjelaskan kemampuannya untuk memanaskan dan mendinginkan secara perlahan (0). 6. Atom oksigen dalam molekul air membawa muatan positif. (0)

V. Ringkasan pelajaran.

Apakah Anda mencapai tujuan dan sasaran pelajaran? Hal baru apa yang Anda temukan dalam pelajaran ini?

Literatur:

Biologi. Kelas 9: rencana pelajaran menurut buku teks oleh S.G. Mamontov, V.B. Zakharov, N.I. Sonina / ed. - Komp. M.M.Gumenyuk. Volgograd: Guru, 2006.

Lerner G.I. Biologi umum. Tes pelajaran dan tugas. Kelas 10 - 11. / - M.: Akuarium, 1998.

Mamontov S.G., Zakharov V.B., Sonin N.I. Biologi. Pola umum. Kelas 9: Prok. untuk pendidikan umum buku pelajaran pendirian. – M.: Bustard, 2000.

CD Satu set sumber daya pendidikan digital untuk buku teks Teremov A.V., Petrosova R.A., Nikishov A.I. Biologi. Pola umum kehidupan: 9 sel. edisi kemanusiaan Pusat VLADOS, 2003. Physicon LLC, 2007.