Unsur kimia dan senyawa anorganik dibagi menjadi tiga golongan sesuai dengan persentasenya di dalam sel:

makronutrien: hidrogen, karbon, nitrogen, oksigen (konsentrasi dalam sel - 99,9%);

elemen jejak: natrium, magnesium, fosfor, belerang, klorin, kalium, kalsium (konsentrasi dalam sel -0,1%);

elemen ultramikro: boron, silikon, vanadium, mangan, besi, kobalt, tembaga, seng, molibdenum (konsentrasi dalam sel kurang dari 0,001%).

Mineral, garam dan ion adalah 2 ... 6 % volume sel, beberapa komponen mineral hadir dalam sel dalam bentuk non-terionisasi. Misalnya, besi yang terikat pada karbon ditemukan dalam hemoglobin, feritin, sitokrom, dan enzim lain yang diperlukan untuk mempertahankan aktivitas sel normal.

garam mineral berdisosiasi menjadi anion dan kation dan dengan demikian mempertahankan tekanan osmotik dan keseimbangan asam-basa sel. Ion anorganik berfungsi sebagai kofaktor yang diperlukan untuk pelaksanaan aktivitas enzimatik. Dari fosfat anorganik, adenosin trifosfat (ATP) terbentuk dalam proses fosforilasi oksidatif - zat di mana energi yang diperlukan untuk kehidupan sel disimpan. Ion kalsium ditemukan dalam darah dan sel yang bersirkulasi. Dalam tulang, mereka bergabung dengan ion fosfat dan karbonat untuk membentuk struktur kristal.

Air - itu adalah media dispersi universal materi hidup. Sel aktif terdiri dari 60-95% air, namun, dalam sel dan jaringan istirahat, misalnya, dalam spora dan biji, bagian air biasanya paling sedikit 10-20. %>. Di dalam sel, air ada dalam dua bentuk: bebas dan terikat. Air bebas membentuk 95% dari semua air di dalam sel dan digunakan terutama sebagai pelarut dan media dispersi dari sistem koloid protoplasma. Air terikat (4-5 % dari semua air sel) secara longgar terhubung ke protein oleh hidrogen dan ikatan lainnya.

Bahan organik - senyawa yang mengandung karbon (tidak termasuk karbonat). Sebagian besar zat organik adalah polimer yang terdiri dari partikel berulang - monomer.

Protein- polimer biologis yang membentuk sebagian besar bahan organik sel, yang menyumbang sekitar 40 ... 50% dari massa kering protoplasma. Protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, serta belerang dan fosfor.

Protein, yang hanya terdiri dari asam amino, disebut protein sederhana (dari gr. Protos - yang pertama, paling penting). Mereka biasanya disimpan dalam sel sebagai zat penyimpanan. Protein kompleks (proteid) terbentuk sebagai hasil dari kombinasi protein sederhana dengan karbohidrat, asam lemak, asam nukleat. Sebagian besar enzim yang menentukan dan mengatur semua proses vital dalam sel bersifat protein.

Tergantung pada konfigurasi spasial, empat tingkat struktural organisasi molekul protein dibedakan. Struktur primer: Asam amino dirangkai seperti manik-manik pada seutas tali, urutan pengaturannya sangat penting secara biologis. Struktur sekunder: molekulnya kompak, kaku, partikel tidak memanjang, dalam konfigurasi, protein tersebut menyerupai spiral. Struktur tersier: rantai polipeptida, sebagai hasil dari pelipatan spasial yang kompleks, membentuk struktur kompak yang disebut protein globular. Struktur kuarter: terdiri dari dua atau lebih rantai, yang bisa sama atau berbeda.

Protein terdiri dari monomer - asam amino (dari 40 asam amino yang diketahui, 20 adalah bagian dari protein). Asam amino adalah senyawa amfoter yang mengandung gugus asam (karboksil) dan basa (amina). Selama kondensasi asam amino, yang mengarah pada pembentukan molekul protein, gugus asam dari satu asam amino bergabung dengan gugus utama asam amino lain. Setiap protein mengandung ratusan molekul asam amino yang terhubung dalam urutan dan rasio yang berbeda, yang menentukan berbagai fungsi molekul protein.

Asam nukleat- polimer biologis berbobot molekul tinggi alami yang menyediakan penyimpanan dan transmisi informasi herediter (genetik) pada organisme hidup. Ini adalah kelompok biopolimer yang paling penting, meskipun kandungannya tidak melebihi 1-2% dari massa protoplasma.

Molekul asam nukleat adalah rantai linier panjang monomer - nukleotida. Setiap nukleotida mengandung basa nitrogen, monosakarida (pentosa) dan residu asam fosfat. Jumlah utama DNA terkandung dalam nukleus, RNA ditemukan baik di nukleus maupun di sitoplasma.

Molekul untai tunggal asam ribonukleat (RNA) memiliki 4 ... 6 ribu nukleotida, terdiri dari ribosa, residu asam fosfat dan empat jenis basa nitrogen: adenin (A), guanin (G), urasil (Y) dan sitosin (C).

Molekul DNA terdiri dari 10 ... 25 ribu nukleotida individu yang dibangun dari deoksiribosa, residu asam fosfat dan empat jenis basa nitrogen: adenin (A), guanin (G), urasil (Y) dan timin (T).

Molekul DNA terdiri dari dua untai komplementer, yang panjangnya mencapai beberapa puluh bahkan ratusan mikrometer.

Pada tahun 1953 D. Watson dan F. Crick mengusulkan model molekuler spasial DNA (double helix). DNA mampu membawa informasi genetik dan direproduksi secara akurat - ini adalah salah satu penemuan paling signifikan dalam biologi abad ke-20, yang memungkinkan untuk menjelaskan mekanisme hereditas dan memberikan dorongan kuat untuk pengembangan biologi molekuler.

Lemak- zat lemak, berbagai struktur dan fungsi. Lipid sederhana - lemak, lilin - terdiri dari residu asam lemak dan alkohol. Lipid kompleks adalah kompleks lipid dengan protein (lipoprotein), asam fosfat (fosfolipid), gula (glikolipid). Biasanya mereka terkandung dalam jumlah 2 ... 3%. Lipid adalah komponen struktural membran yang mempengaruhi permeabilitasnya, serta berfungsi sebagai cadangan energi untuk pembentukan ATP.

Sifat fisik dan kimia lipid ditentukan oleh keberadaan dalam molekulnya dari kedua gugus polar (bermuatan listrik) (-COOH, -OH, -NH, dll.) dan rantai hidrokarbon non-polar. Karena struktur ini, sebagian besar lipid adalah surfaktan. Mereka sangat sulit larut dalam air (karena tingginya kandungan radikal dan gugus hidrofobik) dan dalam minyak (karena adanya gugus polar).

Karbohidrat- senyawa organik, yang, menurut tingkat kerumitannya, dibagi lagi menjadi monosakarida (glukosa, fruktosa), disakarida (sukrosa, maltosa, dll.), polisakarida (pati, glikogen, dll.). Monosakarida - produk utama fotosintesis, digunakan untuk biosintesis polisakarida, asam amino, asam lemak, dll. Polisakarida disimpan sebagai cadangan energi dengan pemecahan selanjutnya dari monosakarida yang dilepaskan selama fermentasi atau respirasi. Polisakarida hidrofilik mempertahankan hidrasi sel.

Asam adenosin trifosfat(ATP) terdiri dari basa nitrogen - adenin, karbohidrat ribosa dan tiga residu asam fosfat, di antaranya terdapat ikatan energi tinggi.

Protein, karbohidrat, dan lemak bukan hanya bahan penyusun tubuh, tetapi juga sumber energi. Dengan mengoksidasi protein, karbohidrat, lemak selama respirasi, tubuh mengubah energi senyawa organik kompleks menjadi ikatan yang kaya energi dalam molekul ATP. ATP disintesis di mitokondria, dan kemudian memasuki berbagai bagian sel, menyediakan energi untuk semua proses vital.

Semua organisme hidup terdiri dari sel... Tubuh manusia juga memiliki struktur seluler, berkat itu pertumbuhan, reproduksi, dan perkembangannya dimungkinkan.

Tubuh manusia terdiri dari sejumlah besar sel dengan berbagai bentuk dan ukuran, yang bergantung pada fungsi yang dilakukan. Pembelajaran struktur dan fungsi sel terlibat dalam sitologi.

Setiap sel ditutupi dengan membran yang terdiri dari beberapa lapisan molekul, yang memastikan permeabilitas selektif zat. Di bawah membran dalam sel adalah zat semi-cair kental - sitoplasma dengan organel.

Mitokondria- stasiun energi sel, ribosom - tempat pembentukan protein, retikulum endoplasma, yang melakukan fungsi pengangkutan zat, nukleus adalah tempat penyimpanan informasi herediter, di dalam nukleus adalah nukleolus. Asam ribonukleat terbentuk di dalamnya. Pusat sel terletak di dekat nukleus, yang diperlukan untuk pembelahan sel.

Sel manusia terdiri dari bahan organik dan anorganik.

Zat anorganik:
Air - membentuk 80% dari massa sel, melarutkan zat, berpartisipasi dalam reaksi kimia;
Garam mineral dalam bentuk ion - terlibat dalam distribusi air antara sel dan zat antar sel. Mereka diperlukan untuk sintesis zat organik vital.
Bahan organik:
Protein adalah zat dasar sel, zat paling kompleks yang ditemukan di alam. Protein adalah bagian dari membran, inti, organel, dan melakukan fungsi struktural dalam sel. Enzim - protein, akselerator reaksi;
Lemak - melakukan fungsi energi, mereka adalah bagian dari membran;
Karbohidrat - juga ketika dipecah, membentuk sejumlah besar energi, mudah larut dalam air dan oleh karena itu, ketika dipecah, energi dihasilkan dengan sangat cepat.
Asam nukleat - DNA dan RNA, mereka menentukan, menyimpan, dan mengirimkan informasi turun-temurun tentang komposisi protein sel dari orang tua ke keturunannya.
Sel-sel tubuh manusia memiliki sejumlah sifat vital dan melakukan fungsi-fungsi tertentu:

V sel dimetabolisme disertai dengan sintesis dan dekomposisi senyawa organik; metabolisme disertai dengan konversi energi;
Ketika zat terbentuk dalam sel, ia tumbuh, pertumbuhan sel dikaitkan dengan peningkatan jumlahnya, ini dikaitkan dengan reproduksi dengan pembelahan;
Sel-sel hidup dapat dirangsang;
Salah satu ciri ciri sel adalah gerak.
Sel tubuh manusia sifat-sifat vital berikut ini melekat: metabolisme, pertumbuhan, reproduksi, dan rangsangan. Atas dasar fungsi-fungsi ini, fungsi seluruh organisme dilakukan.

Komposisi kimia sel.

Sifat dasar dan tingkat organisasi alam yang hidup

Tingkat organisasi sistem kehidupan mencerminkan subordinasi, hierarki organisasi struktural kehidupan:

Genetika molekuler - biopolimer individu (DNA, RNA, protein);

Seluler - unit kehidupan yang bereproduksi sendiri (prokariota, eukariota uniseluler), jaringan, organ;

Organisasi - keberadaan independen dari individu yang terpisah;

Spesifik populasi - unit dasar yang berkembang - populasi;

Biogeocenotic - ekosistem yang terdiri dari populasi yang berbeda dan habitatnya;

Biosfer - seluruh populasi Bumi yang hidup, yang menyediakan siklus zat di alam.

Alam adalah seluruh dunia material yang ada dalam segala keanekaragaman bentuknya.

Kesatuan alam dimanifestasikan dalam objektivitas keberadaannya, keumuman komposisi unsur, tunduk pada hukum fisik yang sama, dalam sifat sistemik organisasi.

Berbagai sistem alam, baik yang hidup maupun yang tidak hidup, saling berhubungan dan berinteraksi satu sama lain. Contoh interaksi sistemik adalah biosfer.

Biologi adalah kompleks ilmu yang mempelajari pola perkembangan dan kehidupan sistem kehidupan, alasan keragaman dan kemampuan beradaptasi mereka terhadap lingkungan, hubungan dengan sistem kehidupan lain, dan benda-benda alam mati.

Objek penelitian dalam biologi adalah satwa liar.

Subyek penelitian biologi adalah:

Pola umum dan khusus organisasi, perkembangan, metabolisme, transmisi informasi turun-temurun;

Keanekaragaman bentuk kehidupan dan organisme itu sendiri, serta hubungannya dengan lingkungan.

Semua keanekaragaman kehidupan di Bumi dijelaskan oleh proses evolusi dan pengaruh lingkungan pada organisme.

Esensi kehidupan didefinisikan oleh M.V.

Volkenstein sebagai keberadaan di Bumi dari "benda-benda hidup, yang merupakan sistem terbuka yang mengatur diri sendiri dan mereproduksi diri yang dibangun dari biopolimer - protein dan asam nukleat."

Sifat-sifat utama sistem kehidupan:

Metabolisme;

Regulasi diri;

Sifat lekas marah;

Variabilitas;

Keturunan;

Reproduksi;

Komposisi kimia sel.

Zat anorganik sel

Sitologi adalah ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi sel. Sel adalah unit struktural dan fungsional dasar organisme hidup. Semua sifat dan fungsi sistem kehidupan melekat pada sel organisme uniseluler.

Sel-sel organisme multiseluler dibedakan dalam struktur dan fungsi.

Komposisi atom: sel mengandung sekitar 70 unsur Tabel Periodik Unsur Mendeleev, dengan 24 di antaranya terdapat di semua jenis sel.

Makronutrien - H, O, N, C, mikro - Mg, Na, Ca, Fe, K, P, CI, S, ultramikro - Zn, Cu, I, F, Mn, Co, Si, dll.

Komposisi molekul: sel mengandung molekul senyawa anorganik dan organik.

Zat anorganik sel

Molekul air memiliki struktur spasial nonlinier dan polaritas. Ikatan hidrogen terbentuk antara molekul individu, yang menentukan sifat fisik dan kimia air.

1. Molekul air Gambar. 2. Ikatan hidrogen antar molekul air

Sifat fisik air:

Air bisa dalam tiga keadaan - cair, padat dan gas;

Air adalah pelarut. Molekul air polar melarutkan molekul polar dari zat lain. Zat yang larut dalam air disebut hidrofilik. Zat yang tidak larut dalam air bersifat hidrofobik;

Kapasitas panas spesifik tinggi. Dibutuhkan banyak energi untuk memutuskan ikatan hidrogen yang menyatukan molekul air.

Sifat air ini memastikan pemeliharaan keseimbangan panas dalam tubuh;

Panas penguapan yang tinggi. Diperlukan energi yang cukup untuk menguapkan air. Titik didih air lebih tinggi daripada banyak zat lain. Sifat air ini melindungi tubuh dari panas berlebih;

Molekul air bergerak konstan, mereka bertabrakan satu sama lain dalam fase cair, yang penting untuk proses metabolisme;

Genggaman dan tegangan permukaan.

Ikatan hidrogen menentukan viskositas air dan adhesi molekul-molekulnya ke molekul zat lain (kohesi).

Karena kekuatan adhesi molekul, sebuah film dibuat di permukaan air, yang ditandai dengan tegangan permukaan;

Kepadatan. Saat didinginkan, pergerakan molekul air melambat. Jumlah ikatan hidrogen antar molekul menjadi maksimum. Air memiliki densitas tertinggi pada suhu 4°C. Membekukan, air mengembang (tempat diperlukan untuk pembentukan ikatan hidrogen), dan kepadatannya berkurang, sehingga es mengapung di permukaan air, yang melindungi reservoir dari pembekuan;

Kemampuan untuk membentuk struktur koloid.

Molekul air membentuk cangkang di sekitar molekul yang tidak larut dari beberapa zat, mencegah pembentukan partikel besar. Keadaan molekul-molekul ini disebut terdispersi (tersebar). Partikel terkecil zat, dikelilingi oleh molekul air, membentuk larutan koloid (sitoplasma, cairan antar sel).

Fungsi biologis air:

Transportasi - air menyediakan pergerakan zat dalam sel dan tubuh, penyerapan zat dan ekskresi produk metabolisme.

Di alam, air membawa produk limbah ke tanah dan badan air;

Metabolik - air adalah media untuk semua reaksi biokimia dan donor elektron selama fotosintesis, diperlukan untuk hidrolisis makromolekul menjadi monomernya;

Berpartisipasi dalam pendidikan:

1) cairan pelumas yang mengurangi gesekan (sinovial - pada persendian vertebrata, pleura, di rongga pleura, perikardial - di kantung perikardial);

2) lendir, yang memfasilitasi pergerakan zat melalui usus, menciptakan lingkungan yang lembab pada selaput lendir saluran pernapasan;

3) rahasia (air liur, air mata, empedu, air mani, dll) dan cairan dalam tubuh.

Ion anorganik.

Ion anorganik sel diwakili oleh: K +, Na +, Ca2 +, Mg2 +, kation NH3 dan Cl-, NOi2-, H2PO4-, HCO3-, HPO42- anion.

Perbedaan antara jumlah kation dan anion di permukaan dan di dalam sel memberikan munculnya potensial aksi, yang mendasari rangsangan saraf dan otot.

Anion asam fosfat menciptakan sistem buffer fosfat yang mempertahankan pH lingkungan intraseluler tubuh pada tingkat 6-9.

Asam karbonat dan anionnya menciptakan sistem buffer bikarbonat dan mempertahankan pH media ekstraseluler (plasma darah) pada 4-7.

Senyawa nitrogen berfungsi sebagai sumber nutrisi mineral, sintesis protein, asam nukleat.

Atom fosfor adalah bagian dari asam nukleat, fosfolipid, serta tulang vertebrata, penutup artropoda yang mengandung kitin. Ion kalsium adalah bagian dari zat tulang, mereka juga diperlukan untuk pelaksanaan kontraksi otot, pembekuan darah.

Komposisi kimia sel. zat anorganik

Komposisi atom dan molekul sel. Sebuah sel mikroskopis mengandung beberapa ribu zat yang terlibat dalam berbagai reaksi kimia. Proses kimia dalam sel adalah salah satu kondisi dasar untuk kehidupan, perkembangan, dan fungsinya.

Semua sel organisme hewan dan tumbuhan, serta mikroorganisme, memiliki komposisi kimia yang serupa, yang menunjukkan kesatuan dunia organik.

Tabel menunjukkan data tentang komposisi atom sel.

Sebagian besar dari 109 elemen sistem periodik Mendeleev ditemukan dalam sel. Beberapa elemen terkandung dalam sel dalam jumlah yang relatif besar, yang lain dalam jumlah kecil. Kandungan empat elemen dalam sel sangat tinggi - oksigen, karbon, nitrogen, dan hidrogen. Secara total, mereka membentuk hampir 98% dari seluruh isi sel. Kelompok berikutnya terdiri dari delapan elemen, yang isinya dalam sel dihitung dalam sepersepuluh dan seperseratus persen. Ini adalah belerang, fosfor, klorin, kalium, magnesium, natrium, kalsium, besi.

Secara total, mereka berjumlah 1,9%. Semua elemen lain terkandung dalam sel dalam jumlah yang sangat kecil (kurang dari 0,01%).

Dengan demikian, tidak ada unsur khusus di dalam sel yang hanya menjadi ciri alam hidup. Hal ini menunjukkan adanya keterkaitan dan kesatuan antara alam yang bernyawa dan yang tidak bernyawa.

Pada tingkat atom, tidak ada perbedaan antara komposisi kimia dunia organik dan anorganik. Perbedaan ditemukan pada tingkat organisasi yang lebih tinggi - molekuler.

Seperti dapat dilihat dari tabel, dalam tubuh makhluk hidup, bersama dengan zat-zat yang umum di alam tak hidup, ada banyak zat yang hanya menjadi ciri organisme hidup.

Air. Di tempat pertama di antara zat-zat sel adalah air. Itu membuat hampir 80% dari massa sel. Air merupakan komponen terpenting dari sel, tidak hanya dari segi kuantitas. Ini memainkan peran penting dan beragam dalam kehidupan sel.

Air menentukan sifat fisik sel - volumenya, elastisitasnya.

Pentingnya air dalam pembentukan struktur molekul zat organik, khususnya struktur protein, yang diperlukan untuk kinerja fungsinya, sangat penting. Pentingnya air sebagai pelarut sangat besar: banyak zat memasuki sel dari lingkungan luar dalam larutan berair, dan dalam larutan berair, produk limbah dikeluarkan dari sel.

Akhirnya, air adalah peserta langsung dalam banyak reaksi kimia (pemecahan protein, karbohidrat, lemak, dll.).

Kemampuan sel untuk berfungsi dalam lingkungan akuatik berpendapat bahwa kehidupan di Bumi berasal dari air.

Peran biologis air ditentukan oleh kekhasan struktur molekulnya: polaritas molekulnya.

Karbohidrat.

Karbohidrat adalah senyawa organik kompleks yang mengandung atom karbon, oksigen, dan hidrogen.

Membedakan karbohidrat sederhana dan kompleks.

Karbohidrat sederhana disebut monosakarida. Karbohidrat kompleks adalah polimer di mana monosakarida memainkan peran monomer.

Disakarida terbentuk dari dua monosakarida, trisakarida dari tiga, dan polisakarida dari banyak.

Semua monosakarida adalah zat tidak berwarna, mudah larut dalam air. Hampir semuanya memiliki rasa manis yang menyenangkan. Monosakarida yang paling umum adalah glukosa, fruktosa, ribosa, dan deoksiribosa.

2.3 Komposisi kimia sel. Unsur makro dan mikro

Rasa manis buah-buahan dan beri, serta madu, tergantung pada kandungan glukosa dan fruktosanya. Ribosa dan deoksiribosa adalah bagian dari asam nukleat (hal. 158) dan ATP (hal.

Di- dan trisakarida, seperti monosakarida, larut dengan baik dalam air dan memiliki rasa manis. Dengan bertambahnya jumlah unit monomer, kelarutan polisakarida berkurang, rasa manis menghilang.

Disakarida, bit (atau tebu) dan gula susu adalah penting; di antara polisakarida, pati (pada tumbuhan), glikogen (pada hewan), dan selulosa (selulosa) tersebar luas.

Kayu hampir selulosa murni. Monomer dari polisakarida ini adalah glukosa.

Peran biologis karbohidrat. Karbohidrat berperan sebagai sumber energi yang diperlukan sel untuk melakukan berbagai bentuk aktivitas. Untuk aktivitas sel - gerakan, sekresi, biosintesis, pendaran, dll. - energi diperlukan. Kompleks dalam struktur, kaya energi, karbohidrat mengalami pemecahan yang dalam di dalam sel dan, sebagai hasilnya, berubah menjadi senyawa sederhana yang miskin energi - karbon monoksida (IV) dan air (CO2 dan H2O).

Energi dilepaskan selama proses ini. Ketika 1 g karbohidrat dipecah, 17,6 kJ dilepaskan.

Selain energi, karbohidrat juga melakukan fungsi bangunan. Misalnya, dinding sel tumbuhan terbuat dari selulosa.

Lemak. Lipid ditemukan di semua sel hewan dan tumbuhan. Mereka adalah bagian dari banyak struktur seluler.

Lipid adalah zat organik, tidak larut dalam air, tetapi larut dalam bensin, eter, aseton.

Dari lipid, yang paling umum dan terkenal adalah lemak.

Namun, ada sel yang mengandung sekitar 90% lemak. Pada hewan, sel-sel tersebut ditemukan di bawah kulit, di kelenjar susu, dan omentum. Lemak ditemukan dalam susu semua mamalia. Pada beberapa tanaman, sejumlah besar lemak terkonsentrasi pada biji dan buah-buahan, misalnya, pada bunga matahari, rami, dan kenari.

Selain lemak, sel mengandung lipid lain, misalnya lesitin, kolesterol. Lipid termasuk beberapa vitamin (A, O) dan hormon (misalnya, hormon seks).

Signifikansi biologis lipid sangat besar dan beragam.

Pertama-tama mari kita perhatikan fungsi konstruksinya. Lipid bersifat hidrofobik. Lapisan tertipis dari zat ini adalah bagian dari membran sel. Lipid yang paling umum - lemak - sangat penting sebagai sumber energi. Lemak dapat dioksidasi di dalam sel menjadi karbon monoksida (IV) dan air. Selama pemecahan lemak, energi dilepaskan dua kali lebih banyak daripada selama pemecahan karbohidrat. Hewan dan tumbuhan menyimpan lemak sebagai cadangan dan mengkonsumsinya dalam proses kehidupan.

Perlu diperhatikan lebih lanjut nilainya. lemak sebagai sumber air. Dari 1 kg lemak selama oksidasi, hampir 1,1 kg air terbentuk. Ini menjelaskan bagaimana beberapa hewan mampu bertahan cukup lama tanpa air. Orang unta, misalnya, melakukan transisi melalui gurun-nyu tanpa air, tidak boleh minum selama 10-12 hari.

Beruang, marmut, dan hewan berhibernasi lainnya tidak minum selama lebih dari dua bulan. Hewan-hewan ini menerima air yang diperlukan untuk kehidupan sebagai hasil dari oksidasi lemak. Selain fungsi struktural dan energi, lipid melakukan fungsi pelindung: lemak memiliki konduktivitas termal yang rendah. Itu disimpan di bawah kulit, membentuk akumulasi yang signifikan pada beberapa hewan. Jadi, pada paus, ketebalan lapisan lemak subkutan mencapai 1 m, yang memungkinkan hewan ini hidup di air dingin laut kutub.

Biopolimer: protein, asam nukleat.

Dari semua zat organik, sebagian besar dalam sel (50-70%) adalah protein. Dinding sel dan semua struktur internalnya dibangun dengan partisipasi molekul protein. Molekul protein sangat besar, karena terdiri dari ratusan monomer berbeda yang membentuk semua jenis kombinasi. Oleh karena itu, keragaman jenis protein dan sifat-sifatnya benar-benar tidak terbatas.

Protein adalah bagian dari rambut, bulu, tanduk, serat otot, nutrisi

zat telur dan biji-bijian dan banyak bagian tubuh lainnya.

Molekul protein adalah polimer. Monomer molekul protein adalah asam amino.

Lebih dari 150 asam amino yang berbeda diketahui di alam, tetapi hanya 20 yang biasanya terlibat dalam konstruksi protein organisme hidup.Sebuah rangkaian panjang asam amino yang terikat satu sama lain secara berurutan adalah struktur utama molekul protein (menampilkan rumus kimianya).

Biasanya utas panjang ini dipelintir dengan erat menjadi spiral, yang belokannya terhubung erat satu sama lain oleh ikatan hidrogen.

Benang yang dipilin secara spiral dari suatu molekul adalah struktur sekunder, molekul tupai. Tupai seperti itu sulit untuk diregangkan. Molekul protein melingkar kemudian menggulung menjadi konfigurasi yang lebih padat - struktur tersier. Beberapa protein bahkan memiliki bentuk yang lebih kompleks - struktur kuartener, misalnya pada hemoglobin. Sebagai hasil dari putaran berulang seperti itu, benang panjang dan tipis dari molekul protein menjadi lebih pendek, lebih tebal dan berkumpul menjadi gumpalan padat - percikan Hanya protein globular yang melakukan fungsi biologisnya di dalam sel.

Jika struktur protein terganggu, misalnya, oleh pemanasan atau tindakan kimia, maka ia kehilangan kualitasnya dan terurai.

Proses ini disebut denaturasi. Jika denaturasi hanya mempengaruhi struktur tersier atau sekunder, maka denaturasi itu reversibel: denaturasi dapat kembali berputar menjadi spiral dan masuk ke dalam struktur tersier (fenomena denaturasi). Dalam hal ini, fungsi protein ini dipulihkan. Sifat protein yang paling penting ini mendasari iritabilitas sistem kehidupan, mis.

kemampuan sel hidup untuk merespon rangsangan eksternal atau internal.

Banyak protein berperan katalis dalam reaksi kimia,

lewat di kandang.

Mereka disebut enzim. Enzim terlibat dalam transfer atom dan molekul, dalam pemecahan dan konstruksi protein, lemak, karbohidrat dan semua senyawa lainnya (yaitu, dalam metabolisme sel). Tidak ada satu pun reaksi kimia dalam sel dan jaringan hidup yang lengkap tanpa partisipasi enzim.

Semua enzim memiliki kekhususan tindakan - mereka mengatur jalannya proses atau mempercepat reaksi dalam sel.

Protein dalam sel melakukan banyak fungsi: mereka berpartisipasi dalam struktur, pertumbuhan, dan dalam semua proses vital. Kehidupan sel tidak mungkin tanpa protein.

Asam nukleat pertama kali ditemukan di inti sel, sehubungan dengan itu mereka mendapatkan namanya (lat.

еus - inti). Ada dua jenis asam nukleat: asam deoksiribonukleat (disingkat DIC) dan asam ribonukleat (RIC). Molekul asam nukleat sebelum

adalah rantai polimer yang sangat panjang (untai), monomer

yang mana nukleotida.

Setiap nukleotida mengandung satu molekul asam fosfat dan satu gula (deoksiribosa atau ribosa), serta satu dari empat basa nitrogen. Basa nitrogen dalam DNA adalah adenin guanin dan tsumosin, dan mi.min ,.

Asam deoksiribonukleat (DNA)- zat terpenting dalam sel hidup. Molekul DNA adalah pembawa informasi herediter sel dan organisme secara keseluruhan. Dari molekul DNA terbentuk kromosom.

Organisme dari setiap spesies biologis memiliki sejumlah molekul DNA per sel. Urutan nukleotida dalam molekul DNA juga selalu sangat individual dan. unik tidak hanya untuk setiap spesies biologis, tetapi juga untuk individu individu.

Kekhususan molekul DNA ini berfungsi sebagai dasar untuk menetapkan kedekatan organisme yang terkait.

Molekul DNA di semua eukariota terletak di inti sel. Prokariota tidak memiliki nukleus, sehingga DNA mereka terletak di sitoplasma.

di semua makhluk hidup, makromolekul DNA dibangun menurut jenis yang sama. Mereka terdiri dari dua rantai polinukleotida (untai) yang disatukan oleh ikatan hidrogen dari basa nitrogen nukleotida (seperti ritsleting).

Dalam bentuk heliks ganda (berpasangan), molekul DNA dipelintir dari kiri ke kanan.

Urutan dalam susunan nukleotida dalam molekul kontol menentukan informasi herediter sel.

Struktur molekul DNA ditemukan pada tahun 1953 oleh seorang ahli biokimia Amerika

James Watson dan fisikawan Inggris Francis Crick.

Untuk penemuan ini, para ilmuwan dianugerahi Hadiah Nobel pada tahun 1962. Mereka membuktikan bahwa molekul

DNA terdiri dari dua rantai polinukleotida.

Dalam hal ini, nukleotida (monomer) tidak terhubung satu sama lain secara kebetulan, tetapi secara selektif dan berpasangan melalui senyawa nitrogen. Adenin (A) selalu dikombinasikan dengan timin (T), dan guanin (g) - dengan sitosin (C). Rantai ganda ini dipelintir erat menjadi heliks. Kemampuan nukleotida untuk berpasangan secara selektif disebut komplementaritas(Latin komplementus - penambahan).

Replikasi bekerja sebagai berikut.

Dengan partisipasi mekanisme seluler khusus (enzim), heliks ganda DNA terlepas, benang menyimpang (mirip dengan bagaimana "ritsleting" terbuka), dan secara bertahap setengah komplementer dari nukleotida yang sesuai ditambahkan ke masing-masing dari dua rantai.

Akibatnya, alih-alih satu molekul DNA, dua molekul identik baru terbentuk. Selain itu, setiap molekul DNA untai ganda yang baru terbentuk terdiri dari satu rantai nukleotida "lama" dan satu rantai "baru".

Karena DNA adalah pembawa informasi utama, kemampuannya untuk menggandakan memungkinkan, selama pembelahan sel, untuk mentransfer informasi turun-temurun itu ke sel anak yang baru terbentuk.

Sebelumnya12345678Berikutnya

LIHAT LEBIH LANJUT:

Penyangga dan osmosis.
Garam dalam organisme hidup berada dalam keadaan terlarut dalam bentuk ion - kation bermuatan positif dan anion bermuatan negatif.

Konsentrasi kation dan anion di dalam sel dan di lingkungannya tidak sama. Sel mengandung cukup banyak kalium dan sangat sedikit natrium. Di lingkungan ekstraseluler, misalnya, dalam plasma darah, di air laut, sebaliknya, ada banyak natrium dan sedikit kalium. Iritabilitas sel tergantung pada perbandingan konsentrasi Na+, K+, Ca2+, Mg2+.

Perbedaan konsentrasi ion pada sisi membran yang berbeda memberikan transpor aktif zat melintasi membran.

Dalam jaringan hewan multiseluler, Ca2 + adalah bagian dari zat antar sel, yang memastikan kohesi sel dan pengaturannya.

Kimia sel

Tekanan osmotik dalam sel dan sifat penyangganya tergantung pada konsentrasi garam.

Penyangga adalah kemampuan sel untuk mempertahankan reaksi yang sedikit basa dari isinya pada tingkat yang konstan.

Ada dua sistem penyangga:

1) sistem buffer fosfat - anion asam fosfat mempertahankan pH lingkungan intraseluler pada 6,9

2) sistem buffer bikarbonat - anion asam karbonat mempertahankan pH lingkungan ekstraseluler pada 7,4.

Perhatikan persamaan reaksi dalam larutan buffer.

Jika konsentrasi dalam sel meningkat H + , maka terjadi penambahan kation hidrogen pada anion karbonat:

Dengan peningkatan konsentrasi anion hidroksida, pengikatannya terjadi:

H + OH- + H2O.

Ini adalah bagaimana anion karbonat dapat mempertahankan lingkungan yang konstan.

Osmotik mengacu pada fenomena yang terjadi dalam sistem yang terdiri dari dua larutan yang dipisahkan oleh membran semipermeabel.

Dalam sel tumbuhan, peran film semipermeabel dimainkan oleh lapisan batas sitoplasma: plasmalemma dan tonoplast.

Plasmalemma adalah membran luar sitoplasma, berdekatan dengan membran sel. Tonoplast adalah membran dalam sitoplasma yang mengelilingi vakuola. Vakuola adalah rongga di sitoplasma yang diisi dengan getah sel - larutan berair karbohidrat, asam organik, garam, protein dengan berat molekul rendah, pigmen.

Konsentrasi zat dalam getah sel dan di lingkungan luar (dalam tanah, badan air) biasanya tidak sama. Jika konsentrasi zat intraseluler lebih tinggi daripada di lingkungan eksternal, air dari lingkungan akan masuk ke dalam sel, lebih tepatnya ke dalam vakuola, pada tingkat yang lebih tinggi daripada di arah yang berlawanan. Dengan peningkatan volume jus sel, karena masuknya air ke dalam sel, tekanannya pada sitoplasma, yang melekat erat pada membran, meningkat. Ketika sel benar-benar jenuh dengan air, ia memiliki volume maksimum.

Keadaan tegangan internal sel, karena kandungan air yang tinggi dan tekanan yang berkembang dari isi sel pada membrannya, disebut turgor.Turgor memastikan bahwa organ mempertahankan bentuknya (misalnya, daun, tidak berlignifikasi batang) dan posisinya dalam ruang, serta ketahanannya terhadap aksi faktor mekanis. Berkurangnya turgor dan layu berhubungan dengan kehilangan air.

Jika sel berada dalam larutan hipertonik, yang konsentrasinya lebih besar daripada konsentrasi getah sel, maka laju difusi air dari getah sel akan melebihi laju difusi air ke dalam sel dari larutan sekitarnya.

Karena pelepasan air dari sel, volume jus sel berkurang, turgor menurun. Penurunan volume vakuola sel disertai dengan pemisahan sitoplasma dari membran - terjadi plasmolisis.

Selama plasmolisis, bentuk protoplas yang diplasmolisis berubah. Awalnya, protoplas tertinggal di belakang dinding sel hanya di beberapa tempat, paling sering di sudut-sudut. Plasmolisis bentuk ini disebut angular

Kemudian protoplas terus tertinggal di belakang dinding sel, mempertahankan koneksi dengan mereka di beberapa tempat, permukaan protoplas antara titik-titik ini memiliki bentuk cekung.

Pada tahap ini, plasmolisis disebut cekung.Secara bertahap, protoplas terlepas dari dinding sel di seluruh permukaan dan mengambil bentuk bulat. Plasmolisis semacam itu disebut cembung

Jika sel yang diplasmolisis ditempatkan dalam larutan hipotonik, yang konsentrasinya kurang dari konsentrasi jus sel, air dari larutan di sekitarnya akan mengalir ke dalam vakuola. Sebagai hasil dari peningkatan volume vakuola, tekanan jus sel pada sitoplasma akan meningkat, yang mulai mendekati dinding sel sampai mengambil posisi semula - itu akan terjadi deplasmolisis

Tugas nomor 3

Setelah membaca teks yang disarankan, jawablah pertanyaan berikut.

1) penentuan buffering

2) konsentrasi anion yang menentukan sifat penyangga sel

3) peran buffering dalam sel

4) persamaan reaksi yang terjadi dalam sistem buffer bikarbonat (pada papan magnetik)

5) pengertian osmosis (berikan contoh)

6) penentuan slide plasmolisis dan deplasmolisis

Sekitar 70 unsur kimia dari Tabel Periodik DI Mendeleev ditemukan di dalam sel, namun kandungan unsur-unsur ini berbeda secara signifikan dari konsentrasinya di lingkungan, yang membuktikan kesatuan dunia organik.

Unsur-unsur kimia yang ada di dalam sel dibagi menjadi tiga kelompok besar: makronutrien, mesoelemen (oligoelemen) dan elemen jejak.

Ini termasuk karbon, oksigen, hidrogen dan nitrogen, yang merupakan bagian dari zat organik utama. Mesoelemen adalah belerang, fosfor, kalium, kalsium, natrium, besi, magnesium, klorin, membentuk sekitar 1,9% dari total massa sel.

Sulfur dan fosfor merupakan komponen senyawa organik yang paling penting. Unsur-unsur kimia, yang konsentrasinya di dalam sel sekitar 0,1%, adalah unsur-unsur jejak. Ini adalah seng, yodium, tembaga, mangan, fluor, kobalt, dll.

Zat sel dibagi menjadi anorganik dan organik.

Zat anorganik termasuk air dan garam mineral.

Karena sifat fisikokimianya, air dalam sel adalah pelarut, media untuk reaksi, zat awal dan produk reaksi kimia, ia melakukan fungsi transportasi dan termoregulasi, memberikan elastisitas sel, dan menyediakan penyangga sel tumbuhan.

Garam mineral dalam sel dapat dalam keadaan terlarut atau tidak larut.

Garam larut berdisosiasi menjadi ion. Kation yang paling penting adalah kalium dan natrium, yang memfasilitasi transfer zat melintasi membran dan terlibat dalam munculnya dan konduksi impuls saraf; kalsium, yang berperan dalam proses kontraksi serat otot dan pembekuan darah, magnesium, yang merupakan bagian dari klorofil, dan zat besi, yang merupakan bagian dari sejumlah protein, termasuk hemoglobin. Seng adalah bagian dari hormon insulin pankreas, tembaga diperlukan untuk proses fotosintesis dan respirasi.

Anion yang paling penting adalah anion fosfat, yang merupakan bagian dari ATP dan asam nukleat, dan residu asam karbonat, yang melunakkan fluktuasi pH medium.

Kekurangan kalsium dan fosfor menyebabkan rakhitis, kekurangan zat besi menyebabkan anemia.

Zat organik sel diwakili oleh karbohidrat, lipid, protein, asam nukleat, ATP, vitamin dan hormon.

Komposisi karbohidrat terutama terdiri dari tiga unsur kimia: karbon, oksigen dan hidrogen.

Rumus umum mereka adalah Cm (H20) n. Membedakan karbohidrat sederhana dan kompleks. Karbohidrat sederhana (monosakarida) mengandung satu molekul gula. Mereka diklasifikasikan berdasarkan jumlah atom karbon, seperti pentosa (C5) dan heksosa (C6). Pentosa termasuk ribosa dan deoksiribosa. Ribosa adalah bagian dari RNA dan ATP. Deoksiribosa adalah komponen DNA. Heksosa adalah glukosa, fruktosa, galaktosa, dll.

Mereka mengambil bagian aktif dalam metabolisme dalam sel dan merupakan bagian dari karbohidrat kompleks - oligosakarida dan polisakarida. Oligosakarida (disakarida) termasuk sukrosa (glukosa + fruktosa), laktosa atau gula susu (glukosa + galaktosa), dll.

Contoh polisakarida adalah pati, glikogen, selulosa, dan kitin.

Karbohidrat dalam sel melakukan plastik (pembangunan), energi (nilai energi pemecahan 1 g karbohidrat - 17,6 kJ), fungsi penyimpanan dan pendukung. Karbohidrat juga dapat ditemukan dalam lipid dan protein kompleks.

Lipid adalah sekelompok zat hidrofobik.

Ini termasuk lemak, steroid lilin, fosfolipid, dll.

Struktur molekul lemak

Lemak adalah ester dari alkohol trihidrat gliserol dan asam organik (lemak) yang lebih tinggi. Dalam molekul lemak, seseorang dapat membedakan bagian hidrofilik - "kepala" (residu gliserol) dan bagian hidrofobik - "ekor" (residu asam lemak), oleh karena itu, molekul lemak dalam air diorientasikan dengan cara yang ditentukan secara ketat : bagian hidrofilik diarahkan ke air, dan bagian hidrofobik diarahkan menjauh darinya.

Lipid dalam sel melakukan fungsi plastik (pembangunan), energi (nilai energi pemecahan 1 g lemak - 38, 9 kJ), penyimpanan, pelindung (penyusutan) dan pengatur (hormon steroid).

Protein adalah biopolimer, monomernya adalah asam amino.

Asam amino mengandung gugus amino, gugus karboksil dan radikal. Asam amino hanya berbeda dalam radikal. Protein mengandung 20 asam amino esensial. Asam amino bergabung satu sama lain untuk membentuk ikatan peptida.

Rantai lebih dari 20 asam amino disebut polipeptida atau protein. Protein membentuk empat struktur utama: primer, sekunder, tersier, dan kuaterner.

Struktur primer adalah urutan asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida.

Struktur sekunder adalah heliks, atau struktur terlipat, yang dipegang oleh ikatan hidrogen antara atom oksigen dan hidrogen dari kelompok peptida dari belokan atau lipatan heliks yang berbeda.

Struktur tersier (bola) dipegang oleh ikatan hidrofobik, hidrogen, disulfida, dan lainnya.

Struktur tersier protein

Struktur tersier adalah karakteristik sebagian besar protein dalam tubuh, misalnya mioglobin otot.

Struktur protein kuarter.

Struktur kuartener adalah yang paling kompleks, dibentuk oleh beberapa rantai polipeptida, dihubungkan terutama oleh ikatan yang sama seperti pada tersier.

Struktur kuaterner khas untuk hemoglobin, klorofil, dll.

Protein bisa sederhana atau kompleks. Protein sederhana hanya terdiri dari asam amino, sedangkan protein kompleks (lipoprotein, kromoprotein, glikoprotein, nukleoprotein, dll) mengandung bagian protein dan non-protein.

Misalnya, dalam komposisi hemoglobin, selain empat rantai polipeptida protein globin, ada bagian non-protein - heme, di tengahnya terdapat ion besi, yang memberi warna merah pada hemoglobin.

Aktivitas fungsional protein tergantung pada kondisi lingkungan.

Hilangnya molekul protein dari strukturnya hingga yang utama disebut denaturasi. Proses kebalikan dari restorasi struktur sekunder dan struktur yang lebih tinggi adalah renaturasi. Penghancuran total molekul protein disebut penghancuran.

Protein melakukan sejumlah fungsi dalam sel: plastik (bangunan), katalitik (enzimatik), energi (nilai energi pemecahan 1 g protein - 17,6 kJ), sinyal (reseptor), kontraktil (motor), transportasi, pelindung , peraturan, penyimpanan.

Asam nukleat adalah biopolimer yang monomernya adalah nukleotida.

Nukleotida mengandung basa nitrogen, residu gula pentosa dan residu asam fosfat. Ada dua jenis asam nukleat: asam ribonukleat (RNA) dan asam deoksiribonukleat (DNA).

DNA mencakup empat jenis nukleotida: adenin (A), timin (T), guanin (G), dan sitosin (C). Komposisi nukleotida ini termasuk gula de-zoxyribose. Aturan Chargaff ditetapkan untuk DNA:

1) jumlah nukleotida adenil dalam DNA sama dengan jumlah nukleotida timidil (A = T);

2) jumlah nukleotida guanil dalam DNA sama dengan jumlah nukleotida sitidil (G = C);

3) jumlah nukleotida adenil dan guanil sama dengan jumlah timidil dan sitidil (A + G = T + C).

Struktur DNA ditemukan oleh F.

Crick dan D. Watson (Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Kedokteran 1962). Molekul DNA adalah heliks beruntai ganda.

Sel dan komposisi kimianya

Nukleotida terhubung satu sama lain melalui residu asam fosfat, membentuk ikatan fosfodiester, sedangkan basa nitrogen diarahkan ke dalam. Jarak antar nukleotida dalam rantai adalah 0,34 nm.

Nukleotida dari rantai yang berbeda dihubungkan satu sama lain oleh ikatan hidrogen sesuai dengan prinsip saling melengkapi: adenin bergabung dengan timin oleh dua ikatan hidrogen (A = T), dan guanin dengan sitosin - tiga (G = C).

Struktur nukleotida

Sifat DNA yang paling penting adalah kemampuannya untuk bereplikasi (self-duplication).

Fungsi utama DNA adalah untuk menyimpan dan mengirimkan informasi keturunan.

Ini terkonsentrasi di nukleus, mitokondria dan plastida.

RNA juga mengandung empat nukleotida: adenin (A), urasil (U), guanin (G), dan sitosin (C). Sisa gula pentosa di dalamnya diwakili oleh ribosa.

RNA sebagian besar merupakan molekul beruntai tunggal. Ada tiga jenis RNA: informasi (i-RNA), transportasi (t-RNA) dan ribosom (r-RNA).

Struktur TRNA

Semuanya mengambil bagian aktif dalam proses realisasi informasi herediter, yang ditulis ulang dari DNA ke i-RNA, dan sintesis protein dilakukan pada yang terakhir, t-RNA dalam proses sintesis protein membawa asam amino ke ribosom, r-RNA adalah bagian dari ribosom itu sendiri.

Komposisi kimia sel hidup

Komposisi sel mencakup berbagai senyawa kimia. Beberapa dari mereka - anorganik - juga ditemukan di alam mati. Namun, senyawa organik adalah karakteristik sel yang paling banyak, molekulnya memiliki struktur yang sangat kompleks.

Senyawa anorganik sel Air dan garam adalah senyawa anorganik. Terutama di sel-sel air. Ini penting untuk semua proses kehidupan.

Air adalah pelarut yang baik. Dalam larutan berair, interaksi kimia dari berbagai zat terjadi. Nutrisi terlarut dari zat antar sel menembus ke dalam sel melalui membran. Air juga membantu menghilangkan zat-zat dari sel yang terbentuk sebagai akibat dari reaksi yang terjadi di dalamnya.

Garam K, Na, Ca, Mg, dll. paling penting untuk proses vital sel.

Senyawa organik sel Peran utama dalam pelaksanaan fungsi sel milik senyawa organik. Di antara mereka, protein, lemak, karbohidrat dan asam nukleat adalah yang paling penting.

Protein adalah zat dasar dan paling kompleks dari setiap sel hidup.

Ukuran molekul protein ratusan dan ribuan kali lebih besar dari molekul senyawa anorganik. Tidak ada kehidupan tanpa protein. Beberapa protein mempercepat reaksi kimia dengan bertindak sebagai katalis. Protein ini disebut enzim.

Lemak dan karbohidrat kurang kompleks.

Mereka adalah bahan bangunan sel dan berfungsi sebagai sumber energi untuk proses vital tubuh.

Asam nukleat diproduksi di dalam inti sel. Dari sinilah nama mereka berasal (lat. Nucleus - inti). Sebagai bagian dari kromosom, asam nukleat terlibat dalam penyimpanan dan transmisi sifat herediter sel. Asam nukleat bertanggung jawab untuk pembentukan protein.

Sifat vital sel. Properti vital utama sel adalah metabolisme.

Nutrisi dan oksigen terus-menerus dipasok dari zat antar sel ke sel, dan produk peluruhan dilepaskan. Zat yang masuk ke dalam sel terlibat dalam proses biosintesis. Biosintesis adalah pembentukan protein, lemak, karbohidrat dan senyawanya dari zat yang lebih sederhana. Dalam proses biosintesis, terbentuk zat yang menjadi ciri sel-sel tubuh tertentu.

Misalnya, protein disintesis dalam sel otot yang memastikan kontraksinya.

Seiring dengan biosintesis, senyawa organik terurai dalam sel. Sebagai hasil penguraian, zat-zat dengan struktur yang lebih sederhana terbentuk. Sebagian besar reaksi dekomposisi melibatkan oksigen dan pelepasan energi.

Organisasi kimia sel

Energi ini dihabiskan untuk proses kehidupan di dalam sel. Proses biosintesis dan pembusukan merupakan metabolisme, yang disertai dengan transformasi energi.

Sel tumbuh dan berkembang biak. Sel-sel tubuh manusia berkembang biak dengan membelah diri menjadi dua. Setiap sel anak yang terbentuk tumbuh dan mencapai ukuran ibu. Sel-sel baru tersebut berfungsi sebagai sel induk.

Rentang hidup sel berbeda: dari beberapa jam hingga puluhan tahun.

Sel hidup mampu merespon perubahan fisik dan kimia di lingkungannya. Sifat sel ini disebut eksitabilitas. Pada saat yang sama, dari keadaan istirahat, sel-sel masuk ke keadaan kerja - kegembiraan. Ketika tereksitasi dalam sel, laju biosintesis dan dekomposisi zat, konsumsi oksigen, dan perubahan suhu. Dalam keadaan tereksitasi, sel-sel yang berbeda melakukan fungsinya sendiri.

Sel kelenjar membentuk dan mengeluarkan zat, sel otot berkontraksi, sinyal listrik lemah muncul di sel saraf - impuls saraf yang dapat merambat di sepanjang membran sel.

Lingkungan internal tubuh.

Sebagian besar sel dalam tubuh tidak terhubung dengan lingkungan luar. Aktivitas vital mereka disediakan oleh lingkungan internal, yang terdiri dari 3 jenis cairan: cairan antar sel (jaringan), di mana sel-sel berada dalam kontak langsung, darah dan getah bening. Lingkungan internal menyediakan sel dengan zat yang diperlukan untuk aktivitas vital mereka, dan produk pembusukan dikeluarkan melaluinya.

Lingkungan internal tubuh memiliki komposisi dan sifat fisik dan kimia yang relatif konstan. Hanya dalam kondisi ini sel dapat berfungsi secara normal.

Metabolisme, biosintesis dan pembusukan senyawa organik, pertumbuhan, reproduksi, rangsangan adalah sifat vital utama sel.

Sifat-sifat vital sel disediakan oleh keteguhan relatif komposisi lingkungan internal tubuh.

Anda tahu dari kursus botani dan zoologi Anda bahwa tubuh tumbuhan dan hewan dibangun dari sel. Tubuh manusia juga terdiri dari sel-sel. Karena struktur seluler tubuh, pertumbuhan, reproduksi, pemulihan organ dan jaringan, dan bentuk aktivitas lainnya dimungkinkan.

Bentuk dan ukuran sel tergantung pada fungsi yang dilakukan oleh organ tersebut. Alat utama untuk mempelajari struktur sel adalah mikroskop. Mikroskop cahaya memungkinkan Anda untuk melihat sel pada perbesaran sekitar tiga ribu kali; mikroskop elektron, yang menggunakan aliran elektron sebagai pengganti cahaya, ratusan ribu kali. Studi tentang struktur dan fungsi sel terlibat dalam sitologi (dari bahasa Yunani. "Cytos" - sel).

Struktur sel. Setiap sel terdiri dari sitoplasma dan nukleus, dan di luarnya ditutupi dengan membran yang membatasi satu sel dari sel tetangga. Ruang antara membran sel tetangga diisi dengan cairan zat antar sel. Fungsi utama membran terdiri dari fakta bahwa berbagai zat bergerak melaluinya dari sel ke sel dan dengan demikian pertukaran zat antara sel dan zat antar sel dilakukan.

sitoplasma- zat semi-cair kental. Sitoplasma mengandung sejumlah struktur sel kecil - organel, yang melakukan berbagai fungsi. Pertimbangkan organel yang paling penting: mitokondria, jaringan tubulus, ribosom, pusat sel, nukleus.

Mitokondria- tubuh menebal pendek dengan septa internal. Mereka membentuk zat yang kaya energi yang diperlukan untuk proses yang terjadi di sel ATP. Terlihat bahwa semakin aktif sel bekerja, semakin banyak mitokondria yang dikandungnya.

Jaringan saluran menembus seluruh sitoplasma. Melalui tubulus ini, zat bergerak dan koneksi dibuat antara organel.

Ribosom- benda padat yang mengandung protein dan asam ribonukleat. Mereka adalah tempat pembentukan protein.

Pusat sel dibentuk oleh badan-badan yang berpartisipasi dalam pembelahan sel. Mereka terletak di dekat inti.

Inti- Ini adalah tubuh kecil, yang merupakan komponen penting dari sel. Selama pembelahan sel, struktur nukleus berubah. Ketika pembelahan sel berakhir, nukleus kembali ke keadaan semula. Ada zat khusus di inti - kromatin, dari mana, sebelum pembelahan sel, badan filamen terbentuk - kromosom. Sel dicirikan oleh jumlah kromosom yang konstan dengan bentuk tertentu. Sel-sel tubuh manusia mengandung 46 kromosom, dan sel germinal mengandung 23.

Komposisi kimia sel. Sel-sel tubuh manusia tersusun dari berbagai senyawa kimia yang bersifat anorganik dan organik. Zat anorganik sel termasuk air dan garam. Air membentuk 80% dari massa sel. Ini melarutkan zat yang terlibat dalam reaksi kimia: mentransfer nutrisi, menghilangkan limbah dan senyawa berbahaya dari sel. Garam mineral - natrium klorida, kalium klorida, dll. - memainkan peran penting dalam distribusi air antara sel dan zat antar sel. Unsur-unsur kimia tertentu, seperti oksigen, hidrogen, nitrogen, belerang, besi, magnesium, seng, yodium, fosfor, terlibat dalam pembuatan senyawa organik vital. Senyawa organik membentuk hingga 20-30% dari massa setiap sel. Di antara senyawa organik, karbohidrat, lemak, protein dan asam nukleat adalah yang paling penting.

Karbohidrat terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Karbohidrat termasuk glukosa, pati hewani - glikogen. Banyak karbohidrat yang mudah larut dalam air dan merupakan sumber energi utama untuk semua proses kehidupan. Pemecahan 1 g karbohidrat melepaskan 17,6 kJ energi.

lemak dibentuk oleh unsur kimia yang sama dengan karbohidrat. Lemak tidak larut dalam air. Mereka adalah bagian dari membran sel. Lemak juga berfungsi sebagai sumber cadangan energi dalam tubuh. Dengan pemecahan lengkap 1 g lemak, 38,9 kJ energi dilepaskan.

Protein merupakan zat utama sel. Protein adalah zat organik alami yang paling kompleks, meskipun mereka terdiri dari sejumlah kecil unsur kimia - karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, belerang. Sangat sering, fosfor termasuk dalam protein. Molekul protein besar dan merupakan rantai yang terdiri dari puluhan dan ratusan senyawa sederhana - 20 jenis asam amino.

Protein adalah blok bangunan utama. Mereka terlibat dalam pembentukan membran sel, inti, sitoplasma, organel. Banyak protein bertindak sebagai akselerator jalannya reaksi kimia - enzim. Proses biokimia dapat terjadi dalam sel hanya dengan adanya enzim khusus yang mempercepat transformasi kimia zat ratusan juta kali.

Protein memiliki struktur yang bervariasi. Hanya satu sel yang mengandung hingga 1000 protein berbeda.

Dengan pemecahan protein dalam tubuh, jumlah energi yang dilepaskan kira-kira sama dengan pemecahan karbohidrat - 17,6 kJ per 1 g.

Asam nukleat terbentuk di dalam inti sel. Inilah alasan nama mereka (dari bahasa Latin "inti" - inti). Mereka terdiri dari karbon, oksigen, hidrogen dan nitrogen dan fosfor. Asam nukleat terdiri dari dua jenis - deoksiribonukleat (DNA) dan ribonukleat (RNA). DNA ditemukan terutama dalam kromosom sel. DNA menentukan komposisi protein sel dan transfer sifat dan sifat herediter dari orang tua ke keturunannya. Fungsi RNA dikaitkan dengan pembentukan karakteristik protein sel ini.

Istilah dan konsep dasar:

Sel adalah unit dasar dasar dari semua makhluk hidup, oleh karena itu, semua sifat organisme hidup melekat di dalamnya: struktur yang sangat teratur, menerima energi dari luar dan menggunakannya untuk melakukan pekerjaan dan menjaga ketertiban, metabolisme, respons aktif untuk stimulasi, pertumbuhan, perkembangan, reproduksi, duplikasi dan transfer informasi biologis ke keturunan, regenerasi (pemulihan struktur yang rusak), adaptasi terhadap lingkungan.

Pada pertengahan abad ke-19, ilmuwan Jerman T. Schwann menciptakan teori seluler, ketentuan utamanya menunjukkan bahwa semua jaringan dan organ terdiri dari sel; sel tumbuhan dan hewan pada dasarnya mirip satu sama lain, mereka semua muncul dengan cara yang sama; aktivitas organisme adalah jumlah aktivitas vital sel individu. Ilmuwan besar Jerman R. Virchow memiliki pengaruh besar pada perkembangan lebih lanjut dari teori sel dan, secara umum, pada teori sel. Dia tidak hanya menyatukan semua banyak fakta yang berbeda, tetapi juga dengan meyakinkan menunjukkan bahwa sel adalah struktur yang konstan dan muncul hanya melalui reproduksi.

Teori seluler dalam interpretasi modern mencakup ketentuan utama berikut: sel adalah unit dasar universal makhluk hidup; sel-sel semua organisme pada dasarnya serupa dalam struktur, fungsi, dan komposisi kimianya; sel mereproduksi hanya dengan membagi sel asli; organisme multiseluler adalah kumpulan sel kompleks yang membentuk sistem integral.

Berkat metode penelitian modern, dua jenis utama sel: sel eukariotik yang berdiferensiasi tinggi dan terorganisir lebih kompleks (tumbuhan, hewan, dan beberapa protozoa, alga, jamur, dan lumut) dan sel prokariotik yang kurang terorganisir (alga hijau-biru, actinomycetes, bakteri, spirochetes, mikoplasma, rickettsiae, klamidia).

Berbeda dengan prokariotik, sel eukariotik memiliki nukleus, dibatasi oleh membran inti ganda, dan sejumlah besar organel membran.

PERHATIAN!

Sel adalah unit struktural dan fungsional utama organisme hidup, yang melakukan pertumbuhan, perkembangan, metabolisme dan energi, menyimpan, memproses, dan mewujudkan informasi genetik. Dari sudut pandang morfologi, sel adalah sistem kompleks biopolimer, dipisahkan dari lingkungan eksternal oleh membran plasma (plasmolemma) dan terdiri dari nukleus dan sitoplasma, di mana organel dan inklusi (granula) berada.

Apa jenis sel yang ada?

Sel beragam dalam bentuk, struktur, komposisi kimia dan sifat metabolisme.

Semua sel homolog, mis. memiliki sejumlah fitur struktural umum di mana kinerja fungsi dasar bergantung. Sel-sel dicirikan oleh kesatuan struktur, metabolisme (metabolisme) dan komposisi kimia.

Pada saat yang sama, sel yang berbeda juga memiliki struktur tertentu. Ini karena kinerja fungsi khusus oleh mereka.

Struktur sel

Struktur sel ultramikroskopik:

1 - cytolemma (membran plasma); 2 - vesikel pinositik; 3 - pusat sel sentrosom (sitocenter); 4 - hyaloplasma; 5 - retikulum endoplasma: a - membran retikulum granular; b - ribosom; 6 - koneksi ruang perinuklear dengan rongga retikulum endoplasma; 7 - inti; 8 - pori-pori nuklir; 9 - retikulum endoplasma tidak berbutir (halus); 10 - nukleolus; 11 - aparatus jala internal (kompleks Golgi); 12 - vakuola sekretori; 13 - mitokondria; 14 - liposom; 15 - tiga tahap fagositosis berturut-turut; 16 - koneksi membran sel (sitolemma) dengan membran retikulum endoplasma.

Kimia sel

Sel mengandung lebih dari 100 unsur kimia, empat di antaranya menyumbang sekitar 98% dari massa, ini adalah organogen: oksigen (65-75%), karbon (15-18%), hidrogen (8-10%) dan nitrogen (1 , 5-3,0%). Elemen lainnya dibagi menjadi tiga kelompok: makronutrien - kandungannya dalam tubuh melebihi 0,01%); mikro (0,00001-0,01%) dan ultramikro (kurang dari 0,00001).

Makronutrien termasuk belerang, fosfor, klorin, kalium, natrium, magnesium, kalsium.

Untuk mikro, ada besi, seng, tembaga, yodium, fluor, aluminium, tembaga, mangan, kobalt, dll.

Ultramicroelements - selenium, vanadium, silikon, nikel, lithium, perak dan lebih tinggi. Meskipun kontennya sangat rendah, elemen jejak dan elemen jejak ultra memainkan peran yang sangat penting. Mereka terutama mempengaruhi metabolisme. Tanpa mereka, fungsi normal setiap sel dan organisme secara keseluruhan tidak mungkin.

Sel terdiri dari zat anorganik dan organik. Di antara anorganik, jumlah terbesar air. Jumlah relatif air di dalam kandang adalah 70 hingga 80%. Air adalah pelarut universal; semua reaksi biokimia dalam sel berlangsung di dalamnya. Dengan partisipasi air, pengaturan panas dilakukan. Zat yang larut dalam air (garam, basa, asam, protein, karbohidrat, alkohol, dll) disebut hidrofilik. Zat hidrofobik (lemak dan mirip lemak) tidak larut dalam air. Zat anorganik lainnya (garam, asam, basa, ion positif dan negatif) berkisar antara 1,0 hingga 1,5%.

Protein (10-20%), lemak atau lipid (1-5%), karbohidrat (0,2-2,0%), asam nukleat (1-2%) mendominasi di antara zat organik. Kandungan zat dengan berat molekul rendah tidak melebihi 0,5%.

Molekul protein adalah polimer yang terdiri dari sejumlah besar unit monomer yang berulang. Monomer protein asam amino (20 di antaranya) saling berhubungan oleh ikatan peptida, membentuk rantai polipeptida (struktur protein primer). Ini berputar menjadi spiral, membentuk, pada gilirannya, struktur sekunder protein. Karena orientasi spasial tertentu dari rantai polipeptida, struktur tersier protein muncul, yang menentukan spesifisitas dan aktivitas biologis molekul protein. Beberapa struktur tersier bergabung satu sama lain untuk membentuk struktur kuartener.

Protein melakukan fungsi penting. Enzim - katalis biologis yang meningkatkan laju reaksi kimia dalam sel ratusan ribu kali, adalah protein. Protein, sebagai bagian dari semua struktur seluler, menjalankan fungsi plastik (membangun). Protein juga melakukan pergerakan sel. Mereka menyediakan transportasi zat ke dalam sel, dari sel dan di dalam sel. Fungsi pelindung protein (antibodi) penting. Protein merupakan salah satu sumber energi.Karbohidrat diklasifikasikan menjadi monosakarida dan polisakarida. Yang terakhir dibangun dari monosakarida, yang, seperti asam amino, adalah monomer. Di antara monosakarida dalam sel, yang paling penting adalah glukosa, fruktosa (mengandung enam atom karbon) dan pentosa (lima atom karbon). Pentosa adalah bagian dari asam nukleat. Monosakarida mudah larut dalam air. Polisakarida kurang larut dalam air (glikogen pada sel hewan, pati dan selulosa pada sel tumbuhan. Karbohidrat merupakan sumber energi, karbohidrat kompleks yang dikombinasikan dengan protein (glikoprotein), lemak (glikolipid), berperan dalam pembentukan permukaan sel dan interaksi sel .

Lipid termasuk lemak dan zat mirip lemak. Molekul lemak dibangun dari gliserol dan asam lemak. Zat seperti lemak termasuk kolesterol, beberapa hormon, lesitin. Lipid, yang merupakan komponen utama membran sel, dengan demikian melakukan fungsi bangunan. Lipid adalah sumber energi yang paling penting. Jadi, jika dengan oksidasi lengkap 1 g protein atau karbohidrat, 17,6 kJ energi dilepaskan, maka dengan oksidasi lengkap 1 g lemak - 38,9 kJ. Lipid melakukan termoregulasi, melindungi organ (kapsul lemak).

DNA dan RNA

Asam nukleat adalah molekul polimer yang dibentuk oleh monomer nukleotida. Nukleotida terdiri dari basa purin atau pirimidin, gula (pentosa), dan residu asam fosfat. Di semua sel, ada dua jenis asam nukleat: deoxyribonuleic (DNA) dan ribonucleic (RNA), yang berbeda dalam komposisi basa dan gula.

Struktur spasial asam nukleat:

(menurut B. Alberts et al., sebagaimana telah diubah) I - RNA; II - DNA; kaset - tulang punggung gula-fosfat; A, C, G, T, U - basa nitrogen, kisi di antara mereka - ikatan hidrogen.

molekul DNA

Molekul DNA terdiri dari dua rantai polinukleotida yang dipilin satu sama lain dalam bentuk heliks ganda. Basa nitrogen dari kedua rantai saling berhubungan oleh ikatan hidrogen komplementer. Adenin hanya bergabung dengan timin, dan sitosin dengan guanin (A - T, G - C). DNA mengandung informasi genetik yang menentukan kekhususan protein yang disintesis oleh sel, yaitu urutan asam amino dalam rantai polipeptida. DNA mewarisi semua sifat sel. DNA terdapat di dalam nukleus dan mitokondria.

molekul RNA

Molekul RNA dibentuk oleh rantai polinukleotida tunggal. Ada tiga jenis RNA dalam sel. Informasi, atau messenger RNA tRNA (dari bahasa Inggris messenger - "mediator"), yang mentransfer informasi tentang urutan nukleotida DNA ke dalam ribosom (lihat di bawah). Transport RNA (tRNA) yang membawa asam amino ke ribosom. RNA ribosom (rRNA), yang terlibat dalam pembentukan ribosom. RNA ditemukan di nukleus, ribosom, sitoplasma, mitokondria, kloroplas.

Komposisi asam nukleat

Atlas: Anatomi dan Fisiologi Manusia. Panduan praktis lengkap Elena Yurievna Zigalova

Kimia sel

Sel mengandung lebih dari 100 unsur kimia, empat di antaranya menyumbang sekitar 98% dari massa, ini organogen: oksigen (65-75%), karbon (15-18%), hidrogen (8-10%) dan nitrogen (1,5-3,0%). Elemen lainnya dibagi menjadi tiga kelompok: makronutrien - kandungannya dalam tubuh melebihi 0,01%); mikro (0,00001-0,01%) dan ultramikro (kurang dari 0,00001). Makronutrien termasuk belerang, fosfor, klorin, kalium, natrium, magnesium, kalsium. Untuk elemen mikro - besi, seng, tembaga, yodium, fluor, aluminium, tembaga, mangan, kobalt, dll. Untuk elemen ultramikro - selenium, vanadium, silikon, nikel, litium, perak dan lebih tinggi. Meskipun kontennya sangat rendah, elemen jejak dan elemen jejak ultra memainkan peran yang sangat penting. Mereka terutama mempengaruhi metabolisme. Tanpa mereka, fungsi normal setiap sel dan organisme secara keseluruhan tidak mungkin.

Beras. 1. Struktur sel ultramikroskopik. 1 - cytolemma (membran plasma); 2 - vesikel pinositik; 3 - pusat sel sentrosom (sitocenter); 4 - hyaloplasma; 5 - retikulum endoplasma: a - membran retikulum granular; b - ribosom; 6 - koneksi ruang perinuklear dengan rongga retikulum endoplasma; 7 - inti; 8 - pori-pori nuklir; 9 - retikulum endoplasma tidak berbutir (halus); 10 - nukleolus; 11 - aparatus jala internal (kompleks Golgi); 12 - vakuola sekretori; 13 - mitokondria; 14 - liposom; 15 - tiga tahap fagositosis berturut-turut; 16 - koneksi membran sel (sitolemma) dengan membran retikulum endoplasma

Protein (10-20%), lemak atau lipid (1-5%), karbohidrat (0,2-2,0%), asam nukleat (1-2%) mendominasi di antara zat organik. Kandungan zat dengan berat molekul rendah tidak melebihi 0,5%.

Molekul tupai adalah polimer yang terdiri dari sejumlah besar unit monomer berulang. Monomer protein asam amino (20 di antaranya) saling berhubungan oleh ikatan peptida, membentuk rantai polipeptida (struktur protein primer). Ini berputar menjadi spiral, membentuk, pada gilirannya, struktur sekunder protein. Karena orientasi spasial tertentu dari rantai polipeptida, struktur tersier protein muncul, yang menentukan spesifisitas dan aktivitas biologis molekul protein. Beberapa struktur tersier bergabung satu sama lain untuk membentuk struktur kuartener.

Protein melakukan fungsi penting. Enzim- Katalis biologis yang meningkatkan laju reaksi kimia dalam sel hingga ratusan ribu juta kali adalah protein. Protein, sebagai bagian dari semua struktur seluler, menjalankan fungsi plastik (membangun). Protein juga melakukan pergerakan sel. Mereka menyediakan transportasi zat ke dalam sel, dari sel dan di dalam sel. Fungsi pelindung protein (antibodi) penting. Protein merupakan salah satu sumber energi.

Karbohidrat dibagi lagi menjadi monosakarida dan polisakarida. Yang terakhir dibangun dari monosakarida, yang, seperti asam amino, adalah monomer. Di antara monosakarida dalam sel, yang paling penting adalah glukosa, fruktosa (mengandung enam atom karbon) dan pentosa (lima atom karbon). Pentosa adalah bagian dari asam nukleat. Monosakarida mudah larut dalam air. Polisakarida kurang larut dalam air (glikogen pada sel hewan, pati dan selulosa pada sel tumbuhan. Karbohidrat merupakan sumber energi, karbohidrat kompleks, dikombinasikan dengan protein (glikoprotein), lemak (glikolipid), berpartisipasi dalam pembentukan permukaan sel dan sel interaksi.

KE lemak termasuk lemak dan zat mirip lemak. Molekul lemak dibangun dari gliserol dan asam lemak. Zat seperti lemak termasuk kolesterol, beberapa hormon, lesitin. Lipid, yang merupakan komponen utama membran sel (dijelaskan di bawah), dengan demikian melakukan fungsi bangunan. Lipid adalah sumber energi yang paling penting. Jadi, jika dengan oksidasi lengkap 1 g protein atau karbohidrat, 17,6 kJ energi dilepaskan, maka dengan oksidasi lengkap 1 g lemak - 38,9 kJ. Lipid melakukan termoregulasi, melindungi organ (kapsul lemak).

Asam nukleat adalah molekul polimer yang dibentuk oleh monomer nukleotida. Nukleotida terdiri dari basa purin atau pirimidin, gula (pentosa), dan residu asam fosfat. Di semua sel, ada dua jenis asam nukleat: deoxyribonuleic (DNA) dan ribonucleic (RNA), yang berbeda dalam komposisi basa dan gula (Tabel 1, Nasi. 2).

Beras. 2. Struktur spasial asam nukleat (menurut B. Alberts et al., Sebagaimana telah diubah). saya - RNA; II - DNA; kaset - tulang punggung gula-fosfat; A, C, G, T, U - basa nitrogen, kisi di antara mereka - ikatan hidrogen

Molekul DNA terdiri dari dua rantai polinukleotida yang dipilin satu sama lain dalam bentuk heliks ganda. Basa nitrogen dari kedua rantai saling berhubungan oleh ikatan hidrogen komplementer. Adenin hanya bergabung dengan timin, dan sitosin dengan guanin(A - T, G - C). DNA mengandung informasi genetik yang menentukan kekhususan protein yang disintesis oleh sel, yaitu urutan asam amino dalam rantai polipeptida. DNA mewarisi semua sifat sel. DNA terdapat di dalam nukleus dan mitokondria.

Transport RNA (tRNA) yang membawa asam amino ke ribosom. RNA ribosom (rRNA), yang terlibat dalam pembentukan ribosom. RNA ditemukan di nukleus, ribosom, sitoplasma, mitokondria, kloroplas.

Tabel 1

Komposisi asam nukleat