Peran biologis unsur kimia pada organisme hidup

1. Unsur makro dan mikro di lingkungan dan tubuh manusia

Peran biologis unsur-unsur kimia dalam tubuh manusia sangat beragam.

Fungsi utama zat gizi makro adalah untuk membangun jaringan, mempertahankan tekanan osmotik yang konstan, komposisi ionik dan asam-basa.

Elemen jejak, menjadi bagian dari enzim, hormon, vitamin, zat aktif biologis sebagai agen pengompleks atau aktivator, terlibat dalam metabolisme, proses reproduksi, respirasi jaringan, dan netralisasi zat beracun. Elemen jejak secara aktif mempengaruhi proses hematopoiesis, oksidasi - pemulihan, permeabilitas pembuluh darah dan jaringan. Unsur makro dan mikro - kalsium, fosfor, fluor, yodium, aluminium, silikon menentukan pembentukan tulang dan jaringan gigi.

Ada bukti bahwa kandungan beberapa elemen dalam tubuh manusia berubah seiring bertambahnya usia. Jadi, kandungan kadmium di ginjal dan molibdenum di hati meningkat seiring bertambahnya usia. Kandungan maksimum seng diamati selama masa pubertas, kemudian menurun dan di usia tua mencapai minimum. Kandungan elemen jejak lainnya, seperti vanadium dan kromium, juga menurun seiring bertambahnya usia.

Banyak penyakit yang terkait dengan defisiensi atau akumulasi berlebihan dari berbagai elemen jejak telah diidentifikasi. Kekurangan fluor menyebabkan karies gigi, kekurangan yodium - gondok endemik, kelebihan molibdenum - asam urat endemik. Pola seperti itu terkait dengan fakta bahwa keseimbangan konsentrasi optimal elemen biogenik dipertahankan dalam tubuh manusia - homeostasis kimia. Pelanggaran terhadap keseimbangan ini karena kekurangan atau kelebihan unsur tersebut dapat menimbulkan berbagai penyakit.

Selain enam makronutrien utama - organogen - karbon, hidrogen, nitrogen, oksigen, belerang dan fosfor, yang menyusun karbohidrat, lemak, protein, dan asam nukleat, makronutrien "anorganik" diperlukan untuk nutrisi manusia dan hewan normal - kalsium, klorin , magnesium, kalium, natrium - dan elemen pelacak - tembaga, fluor, yodium, besi, molibdenum, seng, dan juga, mungkin (terbukti untuk hewan), selenium, arsenik, kromium, nikel, silikon, timah, vanadium.

Kurangnya unsur-unsur seperti besi, tembaga, fluor, seng, yodium, kalsium, fosfor, magnesium dan beberapa lainnya dalam makanan menyebabkan akibat yang serius untuk kesehatan manusia.

Namun, harus diingat bahwa tidak hanya kekurangan, tetapi juga kelebihan unsur biogenik berbahaya bagi tubuh, karena ini mengganggu homeostasis kimia. Misalnya, dengan asupan mangan berlebih dengan makanan, kadar tembaga dalam plasma meningkat (sinergi Mn dan Cu), dan di ginjal menurun (antagonisme). Meningkatkan kandungan molibdenum dalam makanan menyebabkan peningkatan jumlah tembaga di hati. Kelebihan zinc dalam makanan menyebabkan penghambatan aktivitas enzim yang mengandung besi (antagonisme Zn dan Fe).

Komponen mineral, yang penting dalam jumlah yang dapat diabaikan, menjadi beracun pada konsentrasi yang lebih tinggi.

Sejumlah elemen (perak, merkuri, timbal, kadmium, dll.) dianggap beracun, karena masuknya mereka ke dalam tubuh sudah dalam jumlah kecil menyebabkan fenomena patologis yang parah. mekanisme kimia Efek racun dari elemen jejak tertentu akan dibahas di bawah ini.

Unsur biogenik banyak digunakan dalam pertanian. Penambahan sejumlah kecil elemen mikro - boron, tembaga, mangan, seng, kobalt, molibdenum - ke tanah secara dramatis meningkatkan hasil banyak tanaman. Ternyata elemen mikro, dengan meningkatkan aktivitas enzim pada tanaman, berkontribusi pada sintesis protein, vitamin, asam nukleat, gula dan pati. Beberapa unsur kimia memiliki efek positif pada fotosintesis, mempercepat pertumbuhan dan perkembangan tanaman, pematangan biji. Elemen jejak ditambahkan ke pakan ternak untuk meningkatkan produktivitasnya.

Berbagai unsur dan senyawanya banyak digunakan sebagai obat.

Dengan demikian, studi tentang peran biologis unsur-unsur kimia, penjelasan tentang hubungan antara pertukaran unsur-unsur ini dan zat aktif biologis lainnya - enzim, hormon, vitamin berkontribusi pada penciptaan baru. obat dan pengembangan mode optimal dosis mereka untuk tujuan terapeutik dan profilaksis.

Dasar untuk mempelajari sifat-sifat unsur dan, khususnya, peran biologisnya adalah hukum periodik DI. Mendeleev. Karakteristik fisikokimia, dan, akibatnya, peran fisiologis dan patologisnya, ditentukan oleh posisi elemen-elemen ini dalam sistem periodik DI. Mendeleev.

Sebagai aturan, dengan peningkatan muatan inti atom, toksisitas unsur-unsur kelompok ini meningkat dan kandungannya dalam tubuh berkurang. Penurunan kandungan ini jelas disebabkan oleh fakta bahwa banyak unsur dalam waktu lama diserap dengan buruk oleh organisme hidup karena jari-jari atom dan ion yang besar, muatan inti yang tinggi, kompleksitas konfigurasi elektronik, dan kelarutan senyawa yang rendah. Tubuhnya mengandung sejumlah besar elemen ringan.

Unsur makro meliputi unsur-s periode pertama (hidrogen), ketiga (natrium, magnesium) dan keempat (kalium, kalsium), serta unsur-p periode kedua (karbon, nitrogen, oksigen) dan ketiga (fosfor, belerang, klorin) periode. Semuanya sangat penting. Sebagian besar elemen s- dan p yang tersisa dari tiga periode pertama (Li, B, Al, F) aktif secara fisiologis, elemen s- dan p periode besar (n> 4) jarang bertindak sebagai sangat diperlukan. Pengecualian adalah s-elemen - kalium, kalsium, yodium. Aktif secara fisiologis termasuk beberapa elemen s dan p dari periode keempat dan kelima - strontium, arsenik, selenium, brom.

Di antara unsur-d, terutama unsur-unsur periode keempat yang penting: mangan, besi, seng, tembaga, kobalt. Baru-baru ini telah ditetapkan bahwa peran fisiologis beberapa elemen-d lain pada periode ini juga tidak diragukan: titanium, kromium, vanadium.

d-Elemen periode kelima dan keenam, dengan pengecualian molibdenum, tidak menunjukkan aktivitas fisiologis positif yang nyata. Molibdenum juga merupakan bagian dari sejumlah enzim redoks (misalnya, xantin oksida, aldehida oksidase) dan memainkan peran penting dalam proses biokimia.

2. Aspek umum toksisitas logam berat terhadap organisme hidup

Sebuah studi komprehensif tentang masalah yang terkait dengan penilaian keadaan lingkungan alam menunjukkan bahwa sangat sulit untuk menarik garis yang jelas antara alam dan lingkungan. faktor antropogenik perubahan sistem ekologi. Dekade terakhir telah meyakinkan kita akan hal ini. bahwa dampak manusia terhadap alam tidak hanya menyebabkan kerusakan langsung yang mudah dikenali, tetapi juga menyebabkan sejumlah proses baru yang seringkali tersembunyi yang mengubah atau menghancurkan lingkungan. Proses alam dan antropogenik di biosfer berada dalam hubungan yang kompleks dan saling ketergantungan. Jadi, jalannya transformasi kimia yang mengarah pada pembentukan zat beracun dipengaruhi oleh iklim, keadaan penutup tanah, air, udara, tingkat radioaktivitas, dll. Dalam kondisi saat ini, ketika mempelajari proses pencemaran kimia ekosistem, muncul masalah untuk menemukan alam, terutama karena faktor alam, tingkat kandungan unsur atau senyawa kimia tertentu. Solusi untuk masalah ini hanya mungkin berdasarkan pengamatan sistematis jangka panjang terhadap keadaan komponen biosfer, kandungan berbagai zat, yaitu, atas dasar pemantauan lingkungan.

Polusi lingkungan logam berat secara langsung berhubungan dengan pemantauan ekologi dan analitis supertoksikan, karena banyak dari mereka menunjukkan toksisitas tinggi dalam jumlah kecil dan dapat terkonsentrasi pada organisme hidup.

Sumber utama pencemaran lingkungan dengan logam berat dapat dibagi menjadi alami (alami) dan buatan (antropogenik). Alam termasuk letusan gunung berapi, badai debu, kebakaran hutan dan padang rumput, garam laut diledakkan oleh angin, tumbuh-tumbuhan, dll. Sumber polusi alami bersifat sistematis, seragam atau spontan jangka pendek dan, sebagai aturan, hanya memiliki sedikit pengaruh pada tingkat umum polusi. Sumber utama dan paling berbahaya dari pencemaran alam dengan logam berat adalah antropogenik.

Dalam proses mempelajari kimia logam dan siklus biokimianya di biosfer, peran ganda yang mereka mainkan dalam fisiologi terungkap: di satu sisi, sebagian besar logam diperlukan untuk kehidupan normal; di sisi lain, pada konsentrasi tinggi, mereka menunjukkan toksisitas tinggi, yaitu, mereka memiliki pengaruh buruk pada keadaan dan aktivitas organisme hidup. Batas antara konsentrasi unsur yang diperlukan dan beracun sangat kabur, yang memperumit penilaian andal dari dampaknya terhadap lingkungan. Jumlah di mana beberapa logam menjadi benar-benar berbahaya tidak hanya bergantung pada tingkat kontaminasi ekosistem oleh mereka, tetapi juga pada karakteristik kimia dari siklus biokimia mereka. Di meja. 1 menunjukkan rangkaian toksisitas molar logam untuk jenis yang berbeda organisme hidup.

Tabel 1. Urutan representatif toksisitas molar logam

Deret Toksisitas Organisme Alga Hg>Cu>Cd>Fe>Cr>Zn>Co>MnFungiAg>Hg>Cu>Cd>Cr>Ni>Pb>Co>Zn>Fe >Zn > Pb> CdFishAg>Hg>Cu> Pb> Cd>Al> Zn> Ni> Cr>Co>Mn>>SrMamaliaAg, Hg, Cd> Cu, Pb, Sn, Be>> Mn, Zn, Ni, Fe , Cr >> Sr >Сs, Li, Al

Untuk setiap jenis organisme, urutan logam dalam baris tabel dari kiri ke kanan mencerminkan peningkatan jumlah molar logam yang diperlukan untuk manifestasi efek toksisitas. Nilai molar minimum mengacu pada logam dengan toksisitas tertinggi.

V.V. Kovalsky, berdasarkan kepentingannya bagi kehidupan, membagi unsur-unsur kimia menjadi tiga kelompok:

Unsur-unsur vital (tak tergantikan) yang selalu terkandung dalam tubuh (adalah bagian dari enzim, hormon dan vitamin): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu , Co, Fe, Mo, V. Kekurangan mereka menyebabkan terganggunya kehidupan normal manusia dan hewan.

Tabel 2. Karakteristik beberapa metaloenzim - kompleks bioanorganik

Logam-enzim Atom pusat Lingkungan ligan Objek konsentrasi Kerja enzim Karboanhidrase Zn (II) Residu asam amino Eritrosit Mengkatalisis hidrasi reversibel karbon dioksida: CO 2+ H 2O↔N 2JADI 3T ++NSO 3Zn (II) carboxypeptidase Residu asam amino Pankreas, hati, usus Mengkatalisis pencernaan protein, berpartisipasi dalam hidrolisis ikatan peptida: R 1CO-NH-R 2+ H 2O↔R 1-COOH+R 2NH 2Katalase Fe (III) Residu asam amino, histidin, tirosin Darah Mengkatalisis reaksi penguraian hidrogen peroksida: 2H 2HAI 2= 2N 2O + O 2Fe(III) peroksidaseProteinJaringan, darahOksidasi substrat (RH 2) hidrogen peroksida: RH 2+ H 2HAI 2=R+2H 2Oksireduktase Cu (II) Residu asam amino Jantung, hati, ginjal Mengkatalisis oksidasi dengan bantuan molekul oksigen: 2H 2R+O 2= 2R + 2H 2O Piruvat karboksilase Mn (II) Protein jaringan Hati, kelenjar tiroid Meningkatkan kerja hormon. Mengkatalisis proses karboksilasi dengan asam piruvat Aldehid oksidase Mo (VI) Protein jaringan Hati Berpartisipasi dalam oksidasi aldehid Ribonukleotida reduktase Co (II) Protein jaringan Hati Berpartisipasi dalam biosintesis asam ribonukleat

• unsur-unsur pengotor yang secara permanen terkandung dalam tubuh: Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, An, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U, Se. Peran biologis mereka sedikit dipahami atau tidak diketahui.
• unsur pengotor yang terdapat dalam tubuh Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb, dll. Data kuantitas dan peran biologisnya tidak jelas.
• Tabel tersebut menunjukkan karakteristik sejumlah metaloenzim, yang meliputi logam vital seperti Zn, Fe, Cu, Mn, Mo.
• Tergantung pada perilaku dalam sistem kehidupan, logam dapat dibagi menjadi 5 jenis:
• - elemen yang diperlukan, dengan kurangnya gangguan fungsional yang terjadi dalam tubuh;
• - stimulan (logam yang diperlukan dan tidak diperlukan untuk tubuh dapat bertindak sebagai stimulan);
• elemen inert yang tidak berbahaya pada konsentrasi tertentu dan tidak memiliki efek apa pun pada tubuh (misalnya, logam inert yang digunakan sebagai implan bedah):
• agen terapeutik yang digunakan dalam pengobatan;
• elemen beracun, pada konsentrasi tinggi menyebabkan gangguan fungsional ireversibel, kematian tubuh.
• Tergantung pada konsentrasi dan waktu kontak, logam dapat bertindak sesuai dengan salah satu jenis yang ditunjukkan.
• Gambar 1 menunjukkan diagram ketergantungan keadaan organisme pada konsentrasi ion logam. Kurva padat pada diagram menggambarkan respons positif langsung, level optimal, dan transisi efek positif ke efek negatif setelah nilai konsentrasi elemen yang diinginkan melewati maksimum. Pada konsentrasi tinggi, logam yang dibutuhkan menjadi beracun.
• Kurva putus-putus menunjukkan respons biologis terhadap racun logam ke tubuh tanpa efek elemen esensial atau stimulasi. Kurva ini datang dengan beberapa penundaan, yang menunjukkan kemampuan organisme hidup untuk "tidak menanggapi" sejumlah kecil zat beracun (konsentrasi ambang).
• Dari diagram berikut bahwa unsur-unsur yang diperlukan menjadi beracun dalam jumlah berlebih. Tubuh hewan dan manusia mempertahankan konsentrasi unsur-unsur dalam kisaran optimal melalui proses fisiologis kompleks yang disebut homeostasis. Konsentrasi semua, tanpa kecuali, logam yang diperlukan berada di bawah kendali homeostasis yang ketat.

• Fig.1 Respon biologis tergantung pada konsentrasi logam. ( Pengaturan bersama dua kurva relatif terhadap skala konsentrasi secara kondisional)
• keracunan logam keracunan ion
• Yang menarik adalah kandungan unsur kimia dalam tubuh manusia. Organ manusia secara berbeda mengkonsentrasikan berbagai elemen kimia dalam dirinya sendiri, yaitu, elemen makro dan mikro didistribusikan secara tidak merata antara organ dan jaringan yang berbeda. Sebagian besar elemen jejak (konten dalam tubuh berada dalam 10 -3-10-5%) terakumulasi di hati, tulang dan jaringan otot. Kain ini adalah gudang utama untuk banyak logam.
• Elemen dapat menunjukkan afinitas spesifik untuk organ tertentu dan terkandung di dalamnya dalam konsentrasi tinggi. Diketahui bahwa seng terkonsentrasi di pankreas, yodium di kelenjar tiroid, vanadium, bersama dengan aluminium dan arsenik, terakumulasi di rambut dan kuku, kadmium, merkuri, molibdenum - di ginjal, timah di jaringan usus, strontium - di kelenjar prostat, jaringan tulang, mangan di kelenjar pituitari, dll. Di dalam tubuh, elemen jejak dapat ditemukan di keadaan terikat, dan dalam bentuk bentuk ion bebas. Telah ditetapkan bahwa aluminium, tembaga dan titanium dalam jaringan otak dalam bentuk kompleks dengan protein, sedangkan mangan dalam bentuk ionik.
• Dalam menanggapi asupan konsentrasi berlebihan elemen ke dalam tubuh, organisme hidup mampu membatasi atau bahkan menghilangkan efek toksik yang dihasilkan karena adanya mekanisme detoksifikasi tertentu. Mekanisme spesifik detoksifikasi dalam kaitannya dengan ion logam saat ini tidak dipahami dengan baik. Banyak logam dalam tubuh dapat diubah menjadi bentuk yang kurang berbahaya dengan cara berikut:
• pembentukan kompleks yang tidak larut dalam saluran usus;
• pengangkutan logam dengan darah ke jaringan lain di mana ia dapat diimobilisasi (seperti, misalnya, Pb + 2 di tulang);

Sel-sel makhluk hidup komposisi kimia berbeda secara signifikan dari lingkungan mati di sekitarnya dan dalam struktur senyawa kimia, dan dengan himpunan dan kandungan unsur kimia. Secara total, sekitar 90 unsur kimia hadir (ditemukan hingga saat ini) dalam organisme hidup, yang, tergantung pada isinya, dibagi menjadi 3 kelompok utama: makronutrien , elemen jejak dan elemen ultramikro .

Makronutrien.

Makronutrien hadir dalam jumlah yang signifikan dalam organisme hidup, mulai dari seperseratus persen hingga puluhan persen. Jika konten apapun bahan kimia dalam tubuh melebihi 0,005% dari berat badan, zat tersebut diklasifikasikan sebagai makronutrien. Mereka adalah bagian dari jaringan utama: darah, tulang dan otot. Ini termasuk, misalnya, unsur-unsur kimia berikut: hidrogen, oksigen, karbon, nitrogen, fosfor, belerang, natrium, kalsium, kalium, klorin. Makronutrien total membuat sekitar 99% dari massa sel hidup, dengan mayoritas (98%) jatuh pada hidrogen, oksigen, karbon dan nitrogen.

Tabel di bawah ini menunjukkan makronutrien utama dalam tubuh:

Keempat unsur yang paling umum dalam organisme hidup (ini adalah hidrogen, oksigen, karbon, nitrogen, seperti yang disebutkan sebelumnya) dicirikan oleh satu milik bersama. Unsur-unsur ini kekurangan satu atau lebih elektron di orbit luarnya untuk membentuk ikatan elektronik yang stabil. Jadi, atom hidrogen kekurangan satu elektron di orbit luar untuk membentuk ikatan elektronik yang stabil, atom oksigen, nitrogen, dan karbon masing-masing kekurangan dua, tiga dan empat elektron. Dalam hal ini, unsur-unsur kimia ini mudah terbentuk ikatan kovalen karena pasangan elektron, dan dapat dengan mudah berinteraksi satu sama lain, mengisi eksternal mereka kulit elektron. Selain itu, oksigen, karbon, dan nitrogen tidak hanya dapat membentuk ikatan tunggal tetapi juga rangkap. Akibatnya, jumlah senyawa kimia yang dapat terbentuk dari unsur-unsur tersebut meningkat secara signifikan.

Selain itu, karbon, hidrogen, dan oksigen adalah unsur paling ringan yang mampu membentuk ikatan kovalen. Karena itu, mereka ternyata paling cocok untuk pembentukan senyawa yang menyusun materi hidup. Penting untuk dicatat secara terpisah sifat penting lain dari atom karbon - kemampuan untuk membentuk ikatan kovalen dengan empat atom karbon lainnya sekaligus. Berkat kemampuan ini, perancah dibuat dari sejumlah besar berbagai molekul organik.

elemen mikro.

Meskipun isinya elemen jejak tidak melebihi 0,005% untuk masing-masing elemen individu, dan secara total mereka hanya membentuk sekitar 1% dari massa sel, elemen jejak diperlukan untuk aktivitas vital organisme. Dengan tidak adanya atau konten yang tidak mencukupi, berbagai penyakit dapat terjadi. Banyak elemen jejak adalah bagian dari kelompok non-protein enzim dan diperlukan untuk fungsi katalitiknya.
Misalnya besi adalah bagian yang tidak terpisahkan heme, yang merupakan bagian dari sitokrom, yang merupakan komponen dari rantai transpor elektron, dan hemoglobin, protein yang menyediakan transportasi oksigen dari paru-paru ke jaringan. Kekurangan zat besi dalam tubuh manusia menyebabkan anemia. Dan kekurangan yodium, yang merupakan bagian dari hormon tiroid - tiroksin, menyebabkan terjadinya penyakit yang terkait dengan kekurangan hormon ini, seperti gondok endemik atau kretinisme.

Contoh elemen jejak disajikan dalam tabel di bawah ini:

Ultramikro.

Ke dalam grup elemen ultramikro termasuk unsur-unsur yang kandungan dalam tubuhnya sangat kecil (kurang dari 10 -12%). Ini termasuk bromin, emas, selenium, perak, vanadium dan banyak elemen lainnya. Sebagian besar dari mereka juga diperlukan untuk fungsi normal organisme hidup. Misalnya, kekurangan selenium dapat menyebabkan kanker, dan kekurangan boron adalah penyebab beberapa penyakit pada tanaman. Banyak elemen dari kelompok ini, serta elemen jejak, adalah bagian dari enzim.

Sel

Dari sudut pandang konsep sistem kehidupan menurut A. Lehninger.

Sel hidup adalah sistem isotermal molekul organik yang mampu mengatur diri sendiri dan mereproduksi diri, mengekstraksi energi dan sumber daya dari lingkungan.

mengalir di dalam sel sejumlah besar reaksi berurutan, yang kecepatannya diatur oleh sel itu sendiri.

Sel mempertahankan dirinya dalam keadaan dinamis stasioner yang jauh dari keseimbangan dengan lingkungan.

Sel beroperasi pada prinsip konsumsi minimal komponen dan proses.

Itu. sel adalah sistem dasar yang hidup dan terbuka yang mampu hidup, berkembang biak, dan mandiri secara mandiri. Ini adalah unit struktural dan fungsional dasar dari semua organisme hidup.

Komposisi kimia sel.

Dari 110 elemen sistem periodik Mendeleev, 86 ditemukan hadir secara permanen dalam tubuh manusia. 25 di antaranya diperlukan untuk kehidupan normal, dan 18 di antaranya mutlak diperlukan, dan 7 berguna. Sesuai dengan persentase dalam sel, unsur-unsur kimia dibagi menjadi tiga kelompok:

Makronutrien Unsur utama (organogen) adalah hidrogen, karbon, oksigen, nitrogen. Konsentrasi mereka: 98 - 99,9%. Mereka adalah komponen universal dari senyawa organik sel.

Elemen jejak - natrium, magnesium, fosfor, belerang, klorin, kalium, kalsium, besi. Konsentrasi mereka adalah 0,1%.

Ultramicroelements - boron, silikon, vanadium, mangan, kobalt, tembaga, seng, molibdenum, selenium, yodium, bromin, fluor. Mereka mempengaruhi metabolisme. Ketidakhadiran mereka adalah penyebab penyakit (seng - diabetes, yodium - gondok endemik, besi - anemia pernisiosa, dll.).

Pengobatan modern mengetahui fakta interaksi negatif vitamin dan mineral:

Seng mengurangi penyerapan tembaga dan bersaing untuk penyerapan dengan besi dan kalsium; (dan kekurangan seng menyebabkan melemahnya sistem imun, sejumlah kondisi patologis dari kelenjar endokrin).

Kalsium dan zat besi mengurangi penyerapan mangan;

Vitamin E tidak cocok dengan zat besi, dan vitamin C tidak cocok dengan vitamin B.

Interaksi positif:

Vitamin E dan selenium, serta kalsium dan vitamin K, bekerja secara sinergis;

Vitamin D sangat penting untuk penyerapan kalsium;

Tembaga meningkatkan penyerapan dan meningkatkan efisiensi penggunaan zat besi dalam tubuh.

komponen anorganik sel.

Air- yang paling penting komponen sel, media dispersi universal materi hidup. Sel aktif organisme darat terdiri dari 60 - 95% air. Dalam sel dan jaringan istirahat (biji, spora) air adalah 10-20%. Air dalam sel ada dalam dua bentuk - bebas dan berasosiasi dengan koloid seluler. Air bebas merupakan pelarut dan medium pendispersi dari sistem koloid protoplasma. 95% dia. Air terikat (4-5%) dari semua air sel membentuk ikatan hidrogen dan hidroksil yang rapuh dengan protein.

Sifat air:

Air adalah pelarut alami untuk ion mineral dan zat lainnya.

Air adalah fase terdispersi dari sistem koloid protoplasma.

Air merupakan media untuk reaksi metabolisme sel, karena proses fisiologis terjadi di lingkungan perairan yang eksklusif. Memberikan reaksi hidrolisis, hidrasi, pembengkakan.

Berpartisipasi dalam banyak reaksi enzimatik sel dan terbentuk dalam proses metabolisme.

Air adalah sumber ion hidrogen selama fotosintesis pada tumbuhan.

Nilai biologis air:

Sebagian besar reaksi biokimia hanya berlangsung dalam larutan berair; banyak zat masuk dan keluar sel dalam bentuk terlarut. Ini mencirikan fungsi transportasi air.

Air memberikan reaksi hidrolisis - pemecahan protein, lemak, karbohidrat di bawah aksi air.

Karena panas penguapan yang tinggi, tubuh menjadi dingin. Misalnya, keringat pada manusia atau transpirasi pada tumbuhan.

Kapasitas panas yang tinggi dan konduktivitas termal air berkontribusi pada distribusi panas yang seragam di dalam sel.

Karena kekuatan adhesi (air - tanah) dan kohesi (air - air), air memiliki sifat kapilaritas.

Inkompresibilitas air menentukan keadaan stres dinding sel (turgor), kerangka hidrostatik pada cacing gelang.