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

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.

Sejumlah besar reaksi berurutan terjadi di dalam sel, yang lajunya diatur oleh sel itu sendiri.

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

Sel berfungsi sesuai dengan prinsip konsumsi minimum komponen dan proses.

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

Komposisi kimia sel

Dari 110 elemen sistem periodik Mendeleev, 86 ditemukan terus-menerus 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: 98 - 99,9%. Mereka adalah komponen universal 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 mellitus, 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 defisiensi seng menyebabkan melemahnya sistem kekebalan tubuh, sejumlah kondisi patologis pada bagian kelenjar endokrin).

Kalsium dan zat besi mengurangi penyerapan mangan;

Vitamin E kurang dikombinasikan dengan zat besi, dan vitamin C dengan vitamin B.

Pengaruh timbal balik yang positif:

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

Vitamin D diperlukan untuk penyerapan kalsium;

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

Komponen anorganik sel

Air- komponen paling penting dari sel, media dispersi universal materi hidup. Sel aktif organisme darat adalah 60 - 95% air. Dalam sel dan jaringan istirahat (biji, spora) air adalah 10 - 20%. Air dalam sel ada dalam dua bentuk - bebas dan terikat pada koloid seluler. Air bebas merupakan pelarut dan medium pendispersi dari sistem koloid protoplasma. 95% nya. 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 eksklusif. Memberikan reaksi hidrolisis, hidrasi, pembengkakan.

Ini berpartisipasi dalam banyak reaksi enzimatik sel dan terbentuk dalam proses metabolisme.

Air merupakan sumber ion hidrogen selama fotosintesis pada tumbuhan.

Signifikansi biologis air:

Sebagian besar reaksi biokimia hanya terjadi dalam larutan berair, banyak zat masuk dan dikeluarkan dari sel dalam bentuk terlarut. Ini mencirikan fungsi transportasi air.

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

Berkat panasnya penguapan yang tinggi, tubuh menjadi dingin. Misalnya, keringat pada manusia atau transpirasi pada tumbuhan.

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

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

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

Sel- unit dasar kehidupan di Bumi. Ia memiliki semua karakteristik organisme hidup: ia tumbuh, berkembang biak, bertukar zat dan energi dengan lingkungan, dan bereaksi terhadap rangsangan eksternal. Awal evolusi biologis dikaitkan dengan munculnya bentuk kehidupan seluler di Bumi. Organisme bersel tunggal adalah sel-sel yang ada secara terpisah satu sama lain. Tubuh semua organisme multiseluler - hewan dan tumbuhan - dibangun lebih atau kurang sel, yang merupakan semacam blok bangunan yang membentuk organisme kompleks. Terlepas dari apakah sel adalah sistem kehidupan yang integral - organisme yang terpisah atau hanya sebagian darinya, ia diberkahi dengan seperangkat fitur dan sifat yang umum untuk semua sel.

Kimia sel

Sekitar 60 elemen dari sistem periodik Mendeleev, ditemukan di alam mati, ditemukan di dalam sel. Ini adalah salah satu bukti kesamaan alam bernyawa dan tak bernyawa. Dalam organisme hidup, yang paling umum hidrogen, oksigen, karbon dan nitrogen, yang membentuk sekitar 98% dari massa sel. Ini disebabkan oleh kekhasan sifat kimia hidrogen, oksigen, karbon, dan nitrogen, sehingga mereka paling cocok untuk pembentukan molekul yang melakukan fungsi biologis. Keempat unsur ini mampu membentuk ikatan kovalen yang sangat kuat melalui pasangan elektron milik dua atom. Atom karbon yang terikat secara kovalen dapat membentuk kerangka molekul organik berbeda yang tak terhitung jumlahnya. Karena atom karbon dengan mudah membentuk ikatan kovalen dengan oksigen, hidrogen, nitrogen, dan juga dengan belerang, molekul organik mencapai kompleksitas dan keragaman struktural yang luar biasa.

Selain empat elemen utama, sel dalam jumlah yang nyata (fraksi ke-10 dan ke-100 dari satu persen) mengandung: besi, kalium, sodium, kalsium, magnesium, klorin, fosfor dan sulfur... Semua elemen lainnya ( seng, tembaga, yodium, fluor, kobalt, mangan dan lain-lain) berada di dalam sel dalam jumlah yang sangat kecil dan oleh karena itu disebut elemen jejak.

Unsur kimia merupakan bagian dari senyawa anorganik dan organik. Senyawa anorganik termasuk air, garam mineral, karbon dioksida, asam dan basa. Senyawa organik adalah protein, asam nukleat, karbohidrat, lemak(lipid) dan lipoid.

Beberapa protein mengandung sulfur... Bagian integral dari asam nukleat adalah fosfor... Molekul hemoglobin termasuk besi, magnesium berpartisipasi dalam konstruksi molekul klorofil... Elemen jejak, meskipun kandungannya sangat rendah dalam organisme hidup, memainkan peran penting dalam proses vital. Yodium bagian dari hormon tiroid - tiroksin, kobalt- dalam komposisi vitamin B 12, hormon bagian pulau pankreas - insulin - mengandung seng... Pada beberapa ikan, tembaga menggantikan besi dalam molekul pigmen pembawa oksigen.

zat anorganik

Air

H 2 O adalah senyawa yang paling umum dalam organisme hidup. Kandungannya dalam sel yang berbeda bervariasi dalam kisaran yang cukup luas: dari 10% di email gigi hingga 98% di tubuh ubur-ubur, tetapi rata-rata sekitar 80% dari berat badan. Peran air yang sangat penting dalam memastikan proses vital adalah karena sifat fisikokimianya. Polaritas molekul dan kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen membuat air menjadi pelarut yang baik untuk sejumlah besar zat. Sebagian besar reaksi kimia yang terjadi di dalam sel hanya dapat berlangsung dalam larutan berair. Air juga terlibat dalam banyak transformasi kimia.

Jumlah total ikatan hidrogen antara molekul air bervariasi dengan t °. di t ° es yang mencair menghancurkan sekitar 15% ikatan hidrogen, pada t ° 40 ° C - setengahnya. Ketika masuk ke keadaan gas, semua ikatan hidrogen dihancurkan. Ini menjelaskan kapasitas panas spesifik air yang tinggi. Ketika suhu lingkungan eksternal berubah, air menyerap atau melepaskan panas karena pecahnya atau pembentukan baru ikatan hidrogen. Dengan cara ini, fluktuasi suhu di dalam sel lebih kecil daripada di lingkungan. Tingginya panas penguapan mendasari mekanisme perpindahan panas yang efisien pada tumbuhan dan hewan.

Air sebagai pelarut berperan dalam fenomena osmosis, yang berperan penting dalam aktivitas vital sel tubuh. Osmosis adalah penetrasi molekul pelarut melalui membran semipermeabel ke dalam larutan suatu zat. Membran semipermeabel adalah membran yang memungkinkan molekul pelarut melewatinya, tetapi tidak memungkinkan molekul (atau ion) zat terlarut untuk melewatinya. Akibatnya, osmosis adalah difusi satu arah molekul air ke arah larutan.

garam mineral

Sebagian besar sel in-in anorganik dalam bentuk garam dalam keadaan terdisosiasi atau padat. Konsentrasi kation dan anion di dalam sel dan di lingkungannya tidak sama. Sel mengandung cukup banyak K dan banyak Na. Di lingkungan ekstraseluler, misalnya, dalam plasma darah, di air laut, sebaliknya, ada banyak natrium dan sedikit kalium. Iritabilitas sel tergantung pada rasio konsentrasi ion Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+. Dalam jaringan hewan multiseluler, K adalah bagian dari zat multiseluler yang memastikan kohesi sel dan susunannya yang teratur. Tekanan osmotik dalam sel dan sifat penyangganya sangat bergantung pada konsentrasi garam. Buffering adalah kemampuan sel untuk mempertahankan reaksi yang sedikit basa dari isinya pada tingkat yang konstan. Penyangga di dalam sel disediakan terutama oleh ion H2PO4 dan HPO42-. Dalam cairan ekstraseluler dan dalam darah, H 2 CO 3 dan HCO 3 - berperan sebagai buffer. Anion mengikat ion H dan ion hidroksida (OH -), yang karenanya reaksi di dalam sel cairan ekstraseluler praktis tidak berubah. Garam mineral yang tidak larut (misalnya, kalsium fosfat) memberikan kekuatan pada jaringan tulang vertebrata dan cangkang moluska.

Bahan organik sel

Protein

Di antara zat organik sel, protein menempati urutan pertama baik dari segi kuantitas (10 - 12% dari total massa sel) dan nilainya. Protein adalah polimer dengan berat molekul tinggi (dengan berat molekul 6000 hingga 1 juta ke atas), monomernya adalah asam amino. Organisme hidup menggunakan 20 asam amino, meskipun ada lebih banyak lagi. Setiap asam amino mengandung gugus amino (-NH2), yang memiliki sifat dasar, dan gugus karboksil (-COOH), yang memiliki sifat asam. Dua asam amino digabungkan menjadi satu molekul dengan membentuk ikatan HN-CO dengan pelepasan molekul air. Ikatan antara gugus amino dari satu asam amino dan karboksil yang lain disebut ikatan peptida. Protein adalah polipeptida yang mengandung puluhan atau ratusan asam amino. Molekul berbagai protein berbeda satu sama lain dalam berat molekul, jumlah, komposisi asam amino dan urutan susunannya dalam rantai polipeptida. Oleh karena itu, jelas bahwa protein sangat beragam, jumlahnya di semua jenis organisme hidup diperkirakan 10 10 - 10 12.

Rantai tautan asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida kovalen dalam urutan tertentu disebut struktur primer protein. Di dalam sel, protein berbentuk serat atau bola yang dipilin secara spiral (globul). Ini disebabkan oleh fakta bahwa dalam protein alami, rantai polipeptida diletakkan dengan cara yang ditentukan secara ketat, tergantung pada struktur kimia asam amino penyusunnya.

Awalnya, rantai polipeptida menggulung. Tarik-menarik muncul antara atom-atom dari loop tetangga dan ikatan hidrogen terbentuk, khususnya, antara gugus NH- dan CO- yang terletak pada loop yang berdekatan. Rantai asam amino, yang dipilin dalam spiral, membentuk struktur sekunder protein. Sebagai hasil dari pelipatan heliks lebih lanjut, konfigurasi khusus untuk setiap protein muncul, yang disebut struktur tersier. Struktur tersier disebabkan oleh aksi gaya kohesi antara radikal hidrofobik yang ada dalam beberapa asam amino dan ikatan kovalen antara gugus SH dari asam amino sistein (ikatan S-S). Jumlah asam amino oleh radikal hidrofobik dan sistein, serta urutan susunannya dalam rantai polipeptida, spesifik untuk setiap protein. Akibatnya, fitur struktur tersier protein ditentukan oleh struktur primernya. Protein menunjukkan aktivitas biologis hanya dalam bentuk struktur tersier. Oleh karena itu, penggantian bahkan satu asam amino dalam rantai polipeptida dapat menyebabkan perubahan konfigurasi protein dan penurunan atau hilangnya aktivitas biologisnya.

Dalam beberapa kasus, molekul protein bergabung satu sama lain dan dapat menjalankan fungsinya hanya dalam bentuk kompleks. Dengan demikian, hemoglobin adalah kompleks empat molekul, dan hanya dalam bentuk ini yang mampu mengikat dan mengangkut oksigen. Agregat serupa mewakili struktur kuaterner protein. Berdasarkan komposisinya, protein dibagi menjadi dua kelas utama - sederhana dan kompleks. Protein sederhana hanya terdiri dari asam amino asam nukleat (nukleotida), lipid (lipoprotein), Me (metalloprotein), P (fosfoprotein).

Fungsi protein dalam sel sangat beragam. Salah satu yang paling penting adalah fungsi bangunan: protein terlibat dalam pembentukan semua membran sel dan organel sel, serta struktur intraseluler. Peran enzimatik (katalitik) protein sangat penting. Enzim mempercepat reaksi kimia dalam sel sebesar 10 ki dan 100 bukan sejuta kali. Fungsi motorik disediakan oleh protein kontraktil khusus. Protein ini terlibat dalam semua jenis gerakan yang dapat dilakukan oleh sel dan organisme: kedipan silia dan pemukulan flagela pada protozoa, kontraksi otot pada hewan, pergerakan daun pada tumbuhan, dll. Fungsi transpor protein adalah untuk menempelkan unsur-unsur kimia (misalnya, hemoglobin mengikat O) atau zat aktif biologis (hormon) dan mentransfernya ke jaringan dan organ tubuh. Fungsi perlindungan dinyatakan dalam bentuk produksi protein khusus yang disebut antibodi sebagai respons terhadap penetrasi protein atau sel asing ke dalam tubuh. Antibodi mengikat dan menetralkan zat asing. Protein berperan penting sebagai sumber energi. Dengan belahan dada lengkap, 1g. protein dilepaskan 17,6 kJ (~ 4,2 kkal).

Karbohidrat

Karbohidrat, atau sakarida - zat organik dengan rumus umum (CH 2 O) n. Kebanyakan karbohidrat memiliki dua kali jumlah atom H sebagai molekul air. Karena itu, zat ini disebut karbohidrat. Dalam sel hidup, karbohidrat ditemukan dalam jumlah tidak melebihi 1-2, kadang-kadang 5% (di hati, di otot). Sel tumbuhan adalah yang paling kaya akan karbohidrat, di mana kandungannya dalam beberapa kasus mencapai 90% dari massa bahan kering (biji, umbi kentang, dll.).

Karbohidrat sederhana dan kompleks. Karbohidrat sederhana disebut monosakarida. Tergantung pada jumlah atom karbohidrat dalam molekul, monosakarida disebut triosa, tetrosa, pentosa, atau heksosa. Dari enam monosakarida karbon - heksosa - yang paling penting adalah glukosa, fruktosa dan galaktosa. Glukosa ditemukan dalam darah (0,1-0,12%). Pentosa ribosa dan deoksiribosa adalah bagian dari asam nukleat dan ATP. Jika dua monosakarida digabungkan dalam satu molekul, senyawa seperti itu disebut disakarida. Gula yang dapat dimakan, diperoleh dari tebu atau bit gula, terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa, gula susu terdiri dari glukosa dan galaktosa.

Karbohidrat kompleks, yang dibentuk oleh banyak monosakarida, disebut polisakarida. Monomer dari polisakarida seperti pati, glikogen, selulosa adalah glukosa. Karbohidrat melakukan dua fungsi utama: konstruksi dan energi. Selulosa membentuk dinding sel tumbuhan. Kitin polisakarida kompleks berfungsi sebagai komponen struktural utama kerangka eksternal arthropoda. Kitin juga melakukan fungsi bangunan pada jamur. Karbohidrat berperan sebagai sumber energi utama dalam sel. Dalam proses oksidasi 1 g karbohidrat, 17,6 kJ (~ 4,2 kkal) dilepaskan. Pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan disimpan dalam sel dan berfungsi sebagai cadangan energi.

Asam nukleat

Pentingnya asam nukleat dalam sel sangat tinggi. Keunikan struktur kimianya memberikan kemungkinan untuk menyimpan, mentransfer, dan mentransmisikan informasi tentang struktur molekul protein melalui pewarisan ke sel anak, yang disintesis di setiap jaringan pada tahap perkembangan individu tertentu. Karena sebagian besar sifat dan karakteristik sel ditentukan oleh protein, jelaslah bahwa stabilitas asam nukleat adalah kondisi terpenting untuk fungsi normal sel dan seluruh organisme. Setiap perubahan struktur sel atau aktivitas proses fisiologis di dalamnya, sehingga mempengaruhi aktivitas vital. Studi tentang struktur asam nukleat sangat penting untuk memahami pewarisan sifat dalam organisme dan pola fungsi sel individu dan sistem seluler - jaringan dan organ.

Ada 2 jenis asam nukleat - DNA dan RNA. DNA adalah suatu polimer yang terdiri dari dua heliks nukleotida, terbungkus sedemikian rupa sehingga membentuk heliks ganda. Monomer molekul DNA adalah nukleotida yang terdiri dari basa nitrogen (adenin, timin, guanin, atau sitosin), karbohidrat (deoksiribosa), dan residu asam fosfat. Basa nitrogen dalam molekul DNA saling berhubungan oleh jumlah ikatan H yang tidak sama dan disusun berpasangan: adenin (A) selalu melawan timin (T), guanin (G) melawan sitosin (C).

Nukleotida dihubungkan satu sama lain bukan secara kebetulan, tetapi secara selektif. Kemampuan untuk secara selektif berinteraksi adenin dengan timin dan guanin dengan sitosin disebut komplementaritas. Interaksi komplementer dari nukleotida tertentu dijelaskan oleh kekhasan susunan spasial atom dalam molekulnya, yang memungkinkan mereka untuk saling mendekati dan membentuk ikatan-H. Dalam rantai polinukleotida, nukleotida yang berdekatan dihubungkan melalui gula (deoksiribosa) dan residu asam fosfat. RNA, seperti DNA, adalah polimer, monomernya adalah nukleotida. Basa nitrogen dari tiga nukleotida sama dengan basa yang menyusun DNA (A, G, C); keempat - urasil (U) - hadir dalam molekul RNA bukan timin. Nukleotida RNA berbeda dari nukleotida DNA dan dalam struktur karbohidrat yang termasuk di dalamnya (ribosa, bukan disoksiribosa).

Dalam rantai RNA, nukleotida dihubungkan oleh pembentukan ikatan kovalen antara ribosa dari satu nukleotida dan residu asam fosfat dari yang lain. Dua RNA beruntai berbeda dalam struktur. RNA untai dua adalah penjaga informasi genetik di sejumlah virus, mis. mereka melakukan fungsi kromosom. RNA untai tunggal melakukan transfer informasi tentang struktur protein dari kromosom ke tempat sintesisnya dan terlibat dalam sintesis protein.

Ada beberapa jenis RNA untai tunggal. Nama mereka karena fungsi yang dilakukan atau lokasi di dalam sel. Sebagian besar RNA sitoplasma (hingga 80-90%) adalah RNA ribosom (rRNA) yang terkandung dalam ribosom. Molekul RRNA relatif kecil dan terdiri dari rata-rata 10 nukleotida. Jenis lain dari RNA (mRNA) yang membawa informasi tentang urutan asam amino dalam protein untuk disintesis ke ribosom. Ukuran RNA ini tergantung pada panjang segmen DNA di mana mereka disintesis. Transport RNA melayani beberapa fungsi. Mereka mengirimkan asam amino ke tempat sintesis protein, "mengenali" (menurut prinsip saling melengkapi) triplet dan RNA yang sesuai dengan asam amino yang ditransfer, dan melakukan orientasi yang tepat dari asam amino pada ribosom.

Lemak dan lipid

Lemak adalah senyawa asam lemak dengan berat molekul tinggi dan gliserol trihidrat alkohol. Lemak tidak larut dalam air - mereka hidrofobik. Sel selalu mengandung zat seperti lemak hidrofobik kompleks lainnya yang disebut lipoid. Salah satu fungsi utama lemak adalah energi. Selama pemecahan 1 g lemak menjadi CO 2 dan H 2 O, sejumlah besar energi dilepaskan - 38,9 kJ (~ 9,3 kkal). Kandungan lemak dalam sel berkisar antara 5-15% dari berat bahan kering. Dalam sel jaringan hidup, jumlah lemak meningkat hingga 90%. Fungsi utama lemak di dunia hewan (dan sebagian tumbuhan) adalah penyimpanan.

Dengan oksidasi lengkap 1 g lemak (menjadi karbon dioksida dan air), sekitar 9 kkal energi dilepaskan. (1 kkal = 1000 kal; kalori (kal, kal) adalah satuan kerja dan energi non-sistemik, sama dengan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 ml air per 1 ° C pada tekanan atmosfer standar 101,325 kPa; 1 kkal = 4,19 kJ) ... Selama oksidasi (di dalam tubuh) 1 g protein atau karbohidrat yang dilepaskan hanya sekitar 4 kkal/g. Dalam berbagai organisme air - dari diatom bersel tunggal hingga hiu raksasa - lemak mengapung, mengurangi kepadatan tubuh rata-rata. Kepadatan lemak hewani adalah sekitar 0,91-0,95 g / cm. Kepadatan tulang vertebrata mendekati 1,7-1,8 g / cm³, dan kepadatan rata-rata sebagian besar jaringan lain mendekati 1 g / cm. Jelas bahwa banyak lemak diperlukan untuk "menyeimbangkan" kerangka yang berat.

Lemak dan lipid juga melakukan fungsi bangunan: mereka adalah bagian dari membran sel. Karena konduktivitas termal yang buruk, lemak mampu berfungsi sebagai pelindung. Pada beberapa hewan (segel, paus), itu disimpan di jaringan adiposa subkutan, membentuk lapisan setebal 1 m.Pembentukan beberapa lipoid mendahului sintesis sejumlah hormon. Akibatnya, zat-zat ini juga memiliki fungsi mengatur proses metabolisme.

Biologi sel secara umum sudah diketahui kurikulum masing-masing sekolah. Kami mengundang Anda untuk mengingat apa yang pernah Anda pelajari, serta menemukan sesuatu yang baru tentang dia. Nama "kandang" diusulkan pada awal 1665 oleh orang Inggris R. Hooke. Namun, baru pada abad ke-19 mulai dipelajari secara sistematis. Para ilmuwan tertarik, antara lain, dan peran sel dalam tubuh. Mereka dapat berada dalam komposisi berbagai organ dan organisme (telur, bakteri, saraf, eritrosit) atau organisme independen (protozoa). Terlepas dari semua keragamannya, ada banyak kesamaan dalam fungsi dan strukturnya.

Fungsi sel

Mereka semua berbeda dalam bentuk dan sering dalam fungsi. Sel-sel jaringan dan organ organisme yang sama dapat sangat berbeda. Namun, biologi sel membedakan fungsi yang melekat pada semua varietasnya. Di sinilah sintesis protein selalu berlangsung. Proses ini dikendalikan.Sebuah sel yang tidak mensintesis protein pada dasarnya mati. Sel hidup adalah sel yang komponennya selalu berubah. Namun, kelas utama zat tetap tidak berubah.

Semua proses dalam sel dilakukan dengan menggunakan energi. Ini adalah nutrisi, respirasi, reproduksi, metabolisme. Oleh karena itu, sel hidup dicirikan oleh fakta bahwa pertukaran energi terjadi di dalamnya sepanjang waktu. Masing-masing dari mereka memiliki properti paling penting yang sama - kemampuan untuk menyimpan energi dan membelanjakannya. Fungsi lainnya termasuk pembagian dan lekas marah.

Semua sel hidup dapat merespons perubahan kimia atau fisik di lingkungan mereka. Sifat ini disebut eksitabilitas atau iritabilitas. Dalam sel, ketika tereksitasi, laju peluruhan zat dan biosintesis, suhu, dan konsumsi oksigen berubah. Dalam keadaan ini, mereka melakukan fungsi yang melekat pada mereka.

Struktur sel

Strukturnya cukup kompleks, meskipun dianggap sebagai bentuk kehidupan paling sederhana dalam ilmu seperti biologi. Sel-sel terletak di zat antar sel. Ini memberi mereka pernapasan, nutrisi, dan kekuatan mekanis. Nukleus dan sitoplasma adalah blok bangunan utama dari setiap sel. Masing-masing ditutupi dengan membran, elemen bangunan yang merupakan molekul. Biologi telah menetapkan bahwa membran terdiri dari banyak molekul. Mereka diatur dalam beberapa lapisan. Karena membran, zat menembus secara selektif. Di dalam sitoplasma terdapat organel - struktur terkecil. Ini adalah retikulum endoplasma, mitokondria, ribosom, pusat sel, kompleks Golgi, lisosom. Anda akan memiliki pemahaman yang lebih baik tentang seperti apa sel dengan mempelajari gambar-gambar yang disajikan dalam artikel ini.

Selaput

Retikulum endoplasma

Organoid ini dinamai demikian karena terletak di bagian tengah sitoplasma (dari bahasa Yunani kata "endon" diterjemahkan sebagai "di dalam"). EPS adalah sistem vesikel, tubulus, tubulus yang sangat bercabang dengan berbagai bentuk dan ukuran. Mereka dipisahkan dari membran.

Ada dua jenis EPS. Yang pertama adalah granular, yang terdiri dari tangki dan tubulus, yang permukaannya dihiasi butiran (butir). Jenis EPS kedua adalah agranular, yaitu halus. Granas adalah ribosom. Sangat mengherankan bahwa sebagian besar EPS granular diamati pada sel-sel embrio hewan, sedangkan pada bentuk dewasa biasanya agranular. Seperti yang Anda ketahui, ribosom adalah tempat sintesis protein di sitoplasma. Berdasarkan hal ini, dapat diasumsikan bahwa EPS granular terjadi terutama pada sel-sel di mana sintesis protein aktif terjadi. Jaringan agranular diyakini diwakili terutama dalam sel-sel di mana sintesis aktif lipid, yaitu lemak dan berbagai zat mirip lemak, berlangsung.

Kedua jenis EPS tidak hanya mengambil bagian dalam sintesis zat organik. Di sini zat-zat ini terakumulasi, dan juga diangkut ke tempat-tempat yang diperlukan. EPS juga mengatur metabolisme yang terjadi antara lingkungan dan sel.

Ribosom

Mitokondria

Organel energi termasuk mitokondria (gambar di atas) dan kloroplas. Mitokondria adalah semacam stasiun energi di setiap sel. Di dalamnya energi diekstraksi dari nutrisi. Mitokondria bervariasi dalam bentuk, tetapi paling sering mereka adalah butiran atau filamen. Jumlah dan ukurannya tidak konstan. Itu tergantung pada apa aktivitas fungsional sel tertentu.

Jika Anda melihat mikrograf elektron, Anda dapat melihat bahwa mitokondria memiliki dua membran: membran dalam dan membran luar. Bagian dalam membentuk pertumbuhan (krista) yang ditutupi dengan enzim. Karena adanya krista, total permukaan mitokondria meningkat. Hal ini penting agar aktivitas enzim dapat berjalan secara aktif.

Di mitokondria, para ilmuwan telah menemukan ribosom dan DNA spesifik. Ini memungkinkan organel-organel ini berkembang biak secara independen selama pembelahan sel.

Kloroplas

Adapun kloroplas, bentuknya adalah piringan atau bola dengan cangkang ganda (dalam dan luar). Di dalam organel ini, ada juga ribosom, DNA, dan biji-bijian - formasi membran khusus yang terkait baik dengan membran dalam maupun di antara mereka sendiri. Klorofil ditemukan tepatnya di membran gran. Berkat itu, energi sinar matahari diubah menjadi energi kimia adenosin trifosfat (ATP). Dalam kloroplas, digunakan untuk sintesis karbohidrat (terbentuk dari air dan karbon dioksida).

Setuju, informasi yang disajikan di atas perlu Anda ketahui tidak hanya untuk lulus ujian biologi. Sel adalah bahan bangunan yang tubuh kita dibuat. Dan semua alam yang hidup adalah kumpulan sel yang kompleks. Seperti yang Anda lihat, ada banyak komponen yang menonjol di dalamnya. Sepintas, tampaknya mempelajari struktur sel bukanlah tugas yang mudah. Namun, jika Anda melihatnya, topik ini tidak terlalu sulit. Penting untuk mengetahuinya agar fasih dalam sains seperti biologi. Komposisi sel adalah salah satu tema fundamentalnya.

Seperti semua makhluk hidup, tubuh manusia terdiri dari sel-sel. Karena struktur seluler tubuh, pertumbuhan, reproduksi, pemulihan organ dan jaringan yang rusak, dan bentuk aktivitas lainnya dimungkinkan. Bentuk dan ukuran sel berbeda dan bergantung pada fungsi yang mereka lakukan.

Di setiap sel, dua bagian utama dibedakan - sitoplasma dan nukleus, sitoplasma, pada gilirannya, mengandung organel - struktur sel terkecil yang menyediakan aktivitas vitalnya (mitokondria, ribosom, pusat sel, dll.). Dalam nukleus, sebelum pembelahan sel, tubuh seperti benang khusus terbentuk - kromosom. Bagian luar sel ditutupi dengan membran yang memisahkan satu sel dari yang lain. Ruang antar sel diisi dengan zat cair antar sel. Fungsi utama membran adalah memastikan masuknya berbagai zat secara selektif ke dalam sel dan pembuangan produk metabolisme darinya.

Sel-sel tubuh manusia terdiri dari berbagai anorganik (air, garam mineral) dan zat organik (karbohidrat, lemak, protein dan asam nukleat).

Karbohidrat terdiri dari karbon, hidrogen, dan oksigen; banyak dari mereka yang mudah larut dalam air dan merupakan sumber energi utama untuk pelaksanaan proses vital.

Lemak dibentuk oleh unsur kimia yang sama dengan karbohidrat; mereka tidak larut dalam air. Lemak adalah bagian dari membran sel dan juga berfungsi sebagai sumber energi penting dalam tubuh.

Protein adalah blok bangunan utama sel. Struktur protein kompleks: molekul protein besar dan merupakan rantai yang terdiri dari puluhan dan ratusan senyawa sederhana - asam amino. Banyak protein berfungsi sebagai enzim yang mempercepat jalannya proses biokimia dalam sel.

Asam nukleat yang dihasilkan dalam inti sel terdiri dari karbon, oksigen, hidrogen dan fosfor. Ada dua jenis asam nukleat:

1) deoxyribonucleic (DNA) terletak di kromosom dan menentukan komposisi protein sel dan transfer sifat dan sifat turun-temurun dari orang tua ke keturunannya;

2) asam ribonukleat (RNA) - terkait dengan pembentukan protein karakteristik sel ini.

FISIOLOGI SEL

Sel hidup memiliki sejumlah sifat: kemampuan untuk memetabolisme dan bereproduksi, lekas marah, pertumbuhan dan mobilitas, yang menjadi dasar fungsi seluruh organisme dilakukan.

Sitoplasma dan inti sel tersusun atas zat-zat yang masuk ke dalam tubuh melalui sistem pencernaan. Dalam proses pencernaan, dekomposisi kimia zat organik kompleks terjadi dengan pembentukan senyawa yang lebih sederhana, yang dibawa ke sel dengan darah. Energi yang dilepaskan selama dekomposisi kimia digunakan untuk mempertahankan aktivitas vital sel. Dalam proses biosintesis, zat sederhana yang masuk ke dalam sel diproses di dalamnya menjadi senyawa organik kompleks. Produk limbah - karbon dioksida, air dan senyawa lain - darah dibawa keluar dari sel ke ginjal, paru-paru dan kulit, yang melepaskannya ke lingkungan eksternal. Sebagai hasil dari metabolisme ini, komposisi sel terus diperbarui: beberapa zat terbentuk di dalamnya, yang lain dihancurkan.

Sel, sebagai unit dasar dari sistem kehidupan, memiliki sifat lekas marah, yaitu kemampuan untuk merespons pengaruh eksternal dan internal.

Sebagian besar sel dalam tubuh manusia berkembang biak dengan pembelahan tidak langsung. Sebelum pembelahan, setiap kromosom dilengkapi oleh zat yang ada dalam nukleus dan menjadi ganda.

Proses fisi tidak langsung terdiri dari beberapa fase.

1. Peningkatan volume inti; pemisahan kromosom masing-masing pasangan dari satu sama lain dan penyebarannya ke seluruh sel; pembentukan dari pusat sel dari spindel pembelahan.

2. Penjajaran kromosom terhadap satu sama lain di bidang ekuator sel dan perlekatan benang spindel pada mereka.

3. Divergensi kromosom berpasangan dari pusat ke kutub sel yang berlawanan.

4. Terbentuknya dua inti dari kromosom yang terpisah, munculnya penyempitan, dan kemudian septum pada badan sel.

Sebagai hasil dari pembelahan seperti itu, distribusi kromosom yang akurat - pembawa sifat-sifat turun-temurun dan sifat-sifat organisme - antara dua sel anak dipastikan.

Sel dapat tumbuh dengan bertambahnya volume, dan beberapa memiliki kemampuan untuk bergerak.