2.3 Komposisi kimia sel. Makro dan lacak elemen

• Diagnostik

Video Tutorial 2: Struktur, Properti, dan Fungsi Senyawa Organik Konsep Biopolimer

Kuliah: Komposisi kimia sel. Makro dan lacak elemen. Hubungan struktur dan fungsi zat anorganik dan organik

makronutrien yang kontennya tidak lebih rendah dari 0,01%;

elemen jejak - konsentrasi yang kurang dari 0,01%.

Dalam sel apa pun, konten elemen jejak kurang dari 1%, elemen makro, masing-masing - lebih dari 99%.

Sodium, potasium dan klorin menyediakan banyak proses biologis - turgor (tekanan sel internal), munculnya impuls listrik saraf.

Nitrogen, oksigen, hidrogen, karbon. Ini adalah komponen utama sel.

Fosfor dan sulfur adalah komponen penting peptida (protein) dan asam nukleat.

Kalsium adalah dasar dari setiap formasi kerangka - gigi, tulang, cangkang, dinding sel. Ini juga berpartisipasi dalam kontraksi otot dan pembekuan darah.

Magnesium adalah komponen klorofil. Berpartisipasi dalam sintesis protein.

Besi adalah komponen hemoglobin, terlibat dalam fotosintesis, menentukan efisiensi enzim.

Melacak elemen terkandung dalam konsentrasi yang sangat rendah, penting untuk proses fisiologis:

Seng adalah komponen insulin;

Tembaga - berpartisipasi dalam fotosintesis dan pernapasan;

Cobalt - komponen vitamin B12;

Yodium - terlibat dalam regulasi metabolisme. Ini adalah komponen penting dari hormon tiroid;

Fluoride adalah komponen email gigi.

Ketidakseimbangan konsentrasi mikro dan makronutrien menyebabkan gangguan metabolisme, perkembangan penyakit kronis. Kekurangan kalsium - penyebab rakhitis, zat besi - anemia, kekurangan nitrogen - protein, yodium - penurunan intensitas proses metabolisme.

Pertimbangkan hubungan zat organik dan anorganik dalam sel, struktur dan fungsinya.

Sel mengandung sejumlah besar mikro dan makromolekul yang termasuk kelas kimia yang berbeda.

Materi sel anorganik

Air Dari total massa organisme hidup, ia membentuk persentase terbesar - 50-90% dan mengambil bagian dalam hampir semua proses kehidupan:

proses kapiler, karena merupakan pelarut polar universal, mempengaruhi sifat cairan interstitial, laju metabolisme. Sehubungan dengan air, semua senyawa kimia dibagi menjadi hidrofilik (larut) dan lipofilik (larut dalam lemak).

Intensitas metabolisme tergantung pada konsentrasinya dalam sel - semakin banyak air, semakin cepat proses berlangsung. Hilangnya 12% air oleh tubuh manusia - membutuhkan pemulihan di bawah pengawasan dokter, dengan kehilangan 20% - kematian terjadi.

Garam mineral. Terkandung dalam sistem kehidupan dalam bentuk terlarut (terdisosiasi menjadi ion) dan tidak larut. Garam terlarut terlibat dalam:

transfer zat melalui membran. Kation logam menyediakan "pompa kalium-natrium," mengubah tekanan osmotik sel. Karena itu, air dengan zat terlarut di dalamnya mengalir ke dalam sel atau meninggalkannya, mengambil yang tidak perlu;

pembentukan impuls saraf yang bersifat elektrokimia;

adalah bagian dari protein;

ion fosfat - komponen asam nukleat dan ATP;

ion karbonat - mendukung Ph dalam sitoplasma.

Garam tak larut dalam bentuk molekul utuh membentuk struktur cangkang, cangkang, tulang, gigi.

Bahan organik sel

Fitur umum dari bahan organik adalah keberadaan rantai kerangka karbon. Ini adalah biopolimer dan molekul kecil dari struktur sederhana.

Kelas utama yang tersedia di organisme hidup:

Karbohidrat. Sel-sel mengandung berbagai jenisnya - gula sederhana dan polimer tidak larut (selulosa). Sebagai persentase, bagian mereka dalam bahan kering tanaman hingga 80%, hewan - 20%. Mereka memainkan peran penting dalam mendukung kehidupan sel:

Fruktosa dan glukosa (monosakarida) cepat diserap oleh tubuh, termasuk dalam metabolisme, merupakan sumber energi.

Ribosa dan deoksiribosa (monosakarida) adalah salah satu dari tiga komponen utama DNA dan RNA.

Laktosa (mengacu pada disaharam) - disintesis oleh tubuh hewan, adalah bagian dari susu mamalia.

Sukrosa (disakarida) - sumber energi, terbentuk pada tanaman.

Maltose (disaccharide) - menyediakan perkecambahan biji.

Juga, gula sederhana melakukan fungsi-fungsi lain: sinyal, pelindung, pengangkutan.
Karbohidrat polimer adalah glikogen yang larut dalam air, serta selulosa, kitin, pati yang tidak larut. Mereka memainkan peran penting dalam metabolisme, melaksanakan fungsi struktural, penyimpanan, perlindungan.

Lipid atau lemak. Mereka tidak larut dalam air, tetapi bercampur dengan baik satu sama lain dan larut dalam cairan non-polar (tidak mengandung oksigen, misalnya, hidrokarbon minyak tanah atau siklik adalah pelarut non-polar). Lipid diperlukan dalam tubuh untuk memberinya energi - selama energi oksidasi dan air terbentuk. Lemak sangat hemat energi - dengan bantuan 39 kJ per gram yang dilepaskan selama oksidasi, Anda dapat mengangkat beban seberat 4 ton hingga ketinggian 1 m. Lemak juga menyediakan fungsi pelindung dan isolasi - pada hewan, lapisan tebalnya membantu menjaga panas di musim dingin. Zat seperti lemak melindungi bulu unggas air agar tidak basah, memberikan tampilan sehat dan elastisitas bulu hewan, melakukan fungsi penutup pada daun tanaman. Beberapa hormon memiliki struktur lipid. Lemak membentuk dasar dari struktur membran.

Protein atau protein adalah heteropolimer dari struktur biogenik. Mereka terdiri dari asam amino, unit struktural di antaranya adalah: kelompok amino, radikal, dan kelompok karboksil. Sifat-sifat asam amino dan perbedaannya satu sama lain menentukan radikal. Karena sifat amfoterik, mereka dapat membentuk ikatan di antara mereka sendiri. Protein dapat terdiri dari beberapa atau ratusan asam amino. Secara total, struktur protein meliputi 20 asam amino, kombinasinya menentukan berbagai bentuk dan sifat protein. Sekitar selusin asam amino sangat diperlukan - mereka tidak disintesis dalam tubuh hewan dan asupannya disediakan oleh makanan nabati. Dalam saluran pencernaan protein dibagi menjadi monomer individu yang digunakan untuk mensintesis protein mereka sendiri.

Fitur struktural protein:

struktur utama - rantai asam amino;

sekunder - rantai dipelintir menjadi spiral tempat ikatan hidrogen terbentuk di antara kumparan;

tersier - spiral atau beberapa dari mereka, digulung menjadi sebuah bola kecil dan dihubungkan oleh ikatan yang lemah;

Kuarter tidak ada di semua protein. Ini adalah beberapa butiran yang dihubungkan oleh ikatan non-kovalen.

Kekuatan struktur dapat dipatahkan, dan kemudian dipulihkan, sementara protein sementara kehilangan sifat karakteristik dan aktivitas biologisnya. Hanya penghancuran struktur primer yang tidak dapat dipulihkan.

Protein melakukan banyak fungsi dalam sel:

percepatan reaksi kimia (fungsi enzimatik atau katalitik, masing-masing bertanggung jawab atas reaksi tunggal spesifik);
transportasi - transfer ion, oksigen, asam lemak melalui membran sel;

protein pelindung - darah seperti fibrin dan fibrinogen, terdapat dalam plasma darah dalam bentuk tidak aktif, membentuk gumpalan darah di lokasi cedera karena oksigen. Antibodi - memberikan kekebalan.

peptida struktural sebagian atau merupakan dasar dari membran sel, tendon dan jaringan ikat lainnya, rambut, wol, kuku dan kuku, sayap dan integumen luar. Aktin dan miosin memberikan aktivitas otot kontraktil;

regulator - protein hormon menyediakan regulasi humoral;
energi - selama kekurangan nutrisi tubuh mulai memecah protein sendiri, mengganggu proses aktivitas vital mereka sendiri. Itulah sebabnya, setelah kelaparan yang lama, tubuh tidak selalu dapat pulih tanpa bantuan medis.

Asam nukleat. Mereka ada 2 - DNA dan RNA. RNA terdiri dari beberapa jenis - informasi, transportasi, dan ribosom. Ditemukan oleh Swiss Swiss F. Fisher pada akhir abad ke-19.

DNA adalah asam deoksiribonukleat. Terkandung dalam nukleus, plastid dan mitokondria. Secara struktural, ini adalah polimer linier yang membentuk heliks ganda rantai nukleotida komplementer. Konsep struktur ruangnya diciptakan pada tahun 1953 oleh orang Amerika D. Watson dan F. Crick.

Unit monomeriknya adalah nukleotida yang memiliki struktur umum yang mendasar dari:

basa nitrogen (milik kelompok purin - adenin, guanin, pirimidin - timin dan sitosin.)

Dalam struktur molekul polimer, nukleotida digabungkan berpasangan dan saling melengkapi, yang disebabkan oleh jumlah ikatan hidrogen yang berbeda: adenin + timin - dua, guanin + sitosin - tiga ikatan hidrogen.

Urutan nukleotida mengkode urutan asam amino struktural molekul protein. Mutasi adalah perubahan urutan nukleotida, karena molekul protein dari struktur yang berbeda akan dikodekan.

RNA - asam ribonukleat. Fitur struktural perbedaannya dari DNA adalah:

bukannya timin nukleotida - urasil;

ribosa bukan deoksiribosa.

Transport RNA adalah rantai polimer yang dilipat dalam bentuk daun semanggi di pesawat, fungsi utamanya adalah pengiriman asam amino ke ribosom.

Matrix (messenger) RNA secara konstan terbentuk dalam nukleus, saling melengkapi bagian DNA mana pun. Ini adalah matriks struktural, berdasarkan strukturnya sebuah molekul protein akan dirakit di ribosom. Dari total konten molekul RNA, tipe ini adalah 5%.

Ribosomal - bertanggung jawab untuk proses pembuatan molekul protein. Ini disintesis pada nukleolus. Yang ada di kandang adalah 85%.

ATP - asam adenosin trifosfat. Ini adalah nukleotida yang mengandung:

Elemen kimia sel.

Sel-sel organisme hidup dalam komposisi kimianya secara signifikan berbeda dari lingkungan mati di sekitarnya dan struktur senyawa kimia, serta himpunan dan kandungan unsur-unsur kimia. Secara total, sekitar 90 elemen kimia hadir (ditemukan hari ini) dalam organisme hidup, yang, tergantung pada kontennya, dibagi menjadi 3 kelompok utama: makronutrien, mikro, dan ultrasonik.

Makroelemen.

Makroelemen dalam jumlah yang signifikan terwakili dalam organisme hidup, mulai dari ratusan persen hingga puluhan persen. Jika kandungan zat kimia apa pun dalam tubuh melebihi 0,005% dari berat badan, zat ini disebut sebagai unsur makro. Mereka adalah bagian dari jaringan utama: darah, tulang dan otot. Ini termasuk, misalnya, elemen kimia berikut: hidrogen, oksigen, karbon, nitrogen, fosfor, belerang, natrium, kalsium, kalium, klorin. Total makro sekitar 99% dari massa sel hidup, dengan mayoritas (98%) hidrogen, oksigen, karbon, dan nitrogen.

Tabel di bawah ini menunjukkan makronutrien utama dalam tubuh:

Untuk keempat unsur paling umum dalam organisme hidup (hidrogen, oksigen, karbon, nitrogen, seperti yang dikatakan sebelumnya), satu sifat yang sama adalah karakteristik. Elemen-elemen ini tidak memiliki satu atau lebih elektron di orbit luar untuk membentuk ikatan elektronik yang stabil. Dengan demikian, atom hidrogen untuk pembentukan ikatan elektron yang stabil tidak memiliki satu elektron di orbit luar, atom oksigen, nitrogen dan karbon - masing-masing dua, tiga, dan empat elektron. Dalam hal ini, unsur-unsur kimia ini dengan mudah membentuk ikatan kovalen karena pasangan elektron, dan dapat dengan mudah berinteraksi satu sama lain, mengisi kulit elektron terluarnya. Selain itu, oksigen, karbon, dan nitrogen tidak hanya dapat membentuk ikatan tunggal, tetapi juga ikatan rangkap. Akibatnya, jumlah senyawa kimia yang dapat dibentuk dari unsur-unsur ini meningkat secara signifikan.

Selain itu, karbon, hidrogen, dan oksigen - yang paling ringan di antara unsur-unsur yang mampu membentuk ikatan kovalen. Karena itu, mereka terbukti paling cocok untuk pembentukan senyawa yang membentuk materi hidup. Perlu dicatat secara terpisah sifat penting lain dari atom karbon - kemampuan untuk membentuk ikatan kovalen dengan empat atom karbon lainnya sekaligus. Berkat kemampuan ini, kerangka diciptakan dari berbagai macam molekul organik.

Melacak elemen

Meskipun konten elemen jejak tidak melebihi 0,005% untuk setiap elemen individu, dan secara total mereka hanya sekitar 1% dari massa sel, elemen jejak diperlukan untuk aktivitas vital organisme. Dengan tidak adanya atau kekurangan konten, berbagai penyakit dapat terjadi. Banyak elemen jejak adalah bagian dari kelompok enzim non-protein dan diperlukan untuk implementasi fungsi katalitiknya.
Sebagai contoh, besi adalah bagian integral dari heme, yang merupakan bagian dari sitokrom, yang merupakan komponen rantai transfer elektron, dan hemoglobin, protein yang mengangkut oksigen dari paru-paru ke jaringan. Kekurangan zat besi dalam tubuh manusia menyebabkan perkembangan anemia. Kurangnya yodium, yang merupakan bagian dari hormon tiroid tiroksin, menyebabkan terjadinya penyakit yang berhubungan dengan kekurangan hormon ini, seperti gondok endemik atau kretinisme.

Contoh elemen penelusuran disajikan dalam tabel di bawah ini:

Elemen kimia apa yang terkait dengan makro dan nutrisi mikro sel?

Elemen kimia apa yang terkait dengan makro dan nutrisi mikro sel?

Makroelemen (sebagian besar tubuh sesuai dengan isinya) sel-selnya meliputi unsur-unsur kimia berikut:

• oksigen (70%), karbon (15%), hidrogen (10%), nitrogen (2%), kalium (0,3%), belerang (0, 2%), fosfor (1%), klorin (0, 1%), sisanya - magnesium, kalsium, natrium.

Untuk melacak elemen (sebagian kecil dari konten tubuh) termasuk elemen kimia tersebut:

• kobalt, seng, vanadium, fluor, selenium, tembaga, kromium, nikel, germanium, yodium, ruthenium.

Nutrisi makro

Makronutrien adalah unsur kimia yang diserap tanaman dalam jumlah besar. Kandungan zat-zat tersebut dalam tanaman bervariasi dari seratus persen hingga beberapa puluh persen.

Isi:

Item

Macroelements terlibat langsung dalam pembangunan senyawa organik dan anorganik dari pabrik, yang merupakan bagian terbesar dari bahan keringnya. Sebagian besar dari mereka diwakili dalam sel oleh ion.

Makronutrien dan senyawanya adalah zat aktif dari berbagai pupuk mineral. Tergantung pada jenis dan bentuknya, mereka digunakan sebagai pupuk utama dan pupuk. Makroelemen meliputi: karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, fosfor, kalium, kalsium, magnesium, belerang, dan beberapa lainnya, namun elemen utama nutrisi tanaman adalah nitrogen, fosfor, dan kalium.

Tubuh orang dewasa mengandung sekitar 4 gram zat besi, 100 gram natrium, 140 g kalium, 700 g fosfor dan 1 kg kalsium. Meskipun jumlahnya berbeda, kesimpulannya jelas: zat-zat yang digabungkan dengan nama "elemen makro" sangat penting bagi keberadaan kita. [8] Organisme lain juga sangat membutuhkannya: prokariota, tanaman, hewan.

Para pendukung teori evolusi mengklaim bahwa kebutuhan akan makronutrien ditentukan oleh kondisi di mana kehidupan di Bumi berasal. Ketika tanah terdiri dari batuan padat, atmosfer dipenuhi dengan karbon dioksida, nitrogen, metana, dan uap air, dan bukannya hujan, larutan asam jatuh ke tanah, yaitu, unsur makro adalah satu-satunya matriks berdasarkan bahan organik pertama dan bentuk kehidupan primitif dapat muncul. Oleh karena itu, bahkan sekarang, milyaran tahun kemudian, semua kehidupan di planet kita terus merasakan kebutuhan untuk memperbarui sumber daya internal magnesium, sulfur, nitrogen, dan elemen penting lainnya yang membentuk struktur fisik benda-benda biologis.

Sifat fisik dan kimia

Makro berbeda dalam sifat kimia dan fisik. Diantaranya adalah logam (kalium, kalsium, magnesium, dan lainnya) dan non-logam (fosfor, belerang, nitrogen, dan lainnya).

Beberapa sifat fisik dan kimia makronutrien, menurut data: [2]

Elemen makro

Kondisi fisik dalam kondisi normal

logam perak-putih

logam putih solid

logam perak-putih

kristal kuning yang rapuh

logam perak

Kandungan nutrisi makro di alam

Makroelemen ditemukan di alam di mana-mana: di tanah, bebatuan, tanaman, organisme hidup. Beberapa di antaranya, seperti nitrogen, oksigen, dan karbon, adalah elemen integral dari atmosfer bumi.

Gejala kekurangan nutrisi tertentu pada tanaman, menurut data: [6]

Elemen

Gejala umum

Budaya sensitif

Mengubah warna hijau daun menjadi hijau pucat, kekuningan dan coklat,

Ukuran daun berkurang,

Daunnya sempit dan terletak pada sudut akut batang,

Jumlah buah (biji, biji-bijian) menurun tajam

Putih dan kembang kol,

Memutar ujung-ujung daun pisau

Warna ungu

Tepi daun terbakar,

Pemutihan tunas apikal,

Memutihkan daun muda

Ujung daun ditekuk,

Tepi daun dipilin

Putih dan kembang kol,

Putih dan kembang kol,

Perubahan intensitas warna hijau daun,

Kadar protein rendah

Warna daun berubah menjadi putih,

• Keadaan terikat nitrogen hadir di perairan sungai, lautan, litosfer, atmosfer. Sebagian besar nitrogen di atmosfer terkandung dalam keadaan bebas. Tanpa nitrogen, pembentukan molekul protein tidak mungkin terjadi. [2]
• Fosfor mudah teroksidasi dan dalam hubungan ini tidak ditemukan di alam dalam bentuk murni. Namun, dalam senyawa ditemukan hampir di mana-mana. Ini adalah komponen penting dari protein nabati dan hewani. [2]
• Kalium hadir di tanah dalam bentuk garam. Pada tanaman, itu disimpan terutama di batang. [2]
• Magnesium ada di mana-mana. Dalam batuan masif itu terkandung dalam bentuk aluminat. Tanah mengandung sulfat, karbonat dan klorida, tetapi silikat mendominasi. Berupa ion yang terkandung dalam air laut. [1]
• Kalsium adalah salah satu unsur paling umum di alam. Endapannya dapat ditemukan dalam bentuk kapur, batu kapur, marmer. Pada organisme tanaman ditemukan dalam bentuk fosfat, sulfat, karbonat. [4]
• Sifat serav sangat luas: baik dalam keadaan bebas, maupun dalam bentuk berbagai senyawa. Ini ditemukan di bebatuan dan organisme hidup. [1]
• Besi adalah salah satu logam yang paling umum di bumi, tetapi dalam keadaan bebas hanya ditemukan di meteorit. Dalam mineral yang berasal dari darat, besi hadir dalam sulfida, oksida, silikat, dan banyak senyawa lainnya. [2]

Berperan dalam tanaman

Fungsi biokimia

Hasil tinggi dari tanaman pertanian apa pun hanya mungkin dalam kondisi nutrisi lengkap dan memadai. Selain cahaya, panas dan air, tanaman membutuhkan nutrisi. Komposisi organisme tanaman mencakup lebih dari 70 elemen kimia, 16 di antaranya sangat diperlukan adalah organogen (karbon, hidrogen, nitrogen, oksigen), elemen jejak abu (fosfor, kalium, kalsium, magnesium, belerang), dan juga besi dan mangan.

Setiap elemen menjalankan fungsinya pada tanaman, dan sangat mustahil untuk mengganti satu elemen dengan elemen lainnya.

Dari atmosfer

• Karbon diserap dari udara oleh daun tanaman dan sedikit oleh akar dari tanah dalam bentuk karbon dioksida (CO).₂). Ini adalah dasar komposisi semua senyawa organik: lemak, protein, karbohidrat dan lain-lain.
• Hidrogen dikonsumsi dalam komposisi air, sangat diperlukan untuk sintesis zat organik.
• Oksigen diserap oleh daun dari udara, oleh akar dari tanah, dan juga dilepaskan dari senyawa lain. Hal ini diperlukan baik untuk respirasi dan untuk sintesis senyawa organik. [7]

Selanjutnya penting

• Nitrogen adalah elemen penting untuk pengembangan tanaman, yaitu, pembentukan zat protein. Kandungannya dalam protein bervariasi dari 15 hingga 19%. Ini adalah bagian dari klorofil, dan karena itu berpartisipasi dalam fotosintesis. Nitrogen ditemukan dalam enzim - katalis berbagai proses dalam organisme. [7]
• Fosfor hadir dalam komposisi inti sel, enzim, phytin, vitamin dan senyawa lain yang sama pentingnya. Berpartisipasi dalam proses konversi karbohidrat dan zat yang mengandung nitrogen. Dalam tanaman, itu terkandung dalam bentuk organik dan mineral. Senyawa mineral - garam asam ortofosfat - digunakan dalam sintesis karbohidrat. Tumbuhan menggunakan senyawa fosfor organik (heksofosfat, fosfatides, nukleoprotein, gula fosfat, phytin). [7]
• Kalium memainkan peran penting dalam metabolisme protein dan karbohidrat, meningkatkan efek penggunaan nitrogen dari bentuk amonia. Nutrisi dengan kalium adalah faktor kuat dalam perkembangan organ tanaman individu. Unsur ini mendukung akumulasi gula dalam getah sel, yang meningkatkan ketahanan tanaman terhadap faktor-faktor alami yang merugikan pada periode musim dingin, berkontribusi pada pengembangan bundel pembuluh darah dan mengentalkan sel. [7]

Makronutrien berikut

• Belerang adalah komponen asam amino - sistein dan metionin, memainkan peran penting baik dalam metabolisme protein dan dalam proses redoks. Efek positif pada pembentukan klorofil, berkontribusi pada pembentukan nodul pada akar tanaman polongan, serta bakteri nodul yang mengasimilasi nitrogen dari atmosfer. [7]
• Kalsium - partisipan dalam metabolisme karbohidrat dan protein, memiliki efek positif pada pertumbuhan akar. Diperlukan secara esensial untuk nutrisi tanaman normal. Kalsifikasi tanah masam dengan kalsium meningkatkan kesuburan tanah. [7]
• Magnesium terlibat dalam fotosintesis, kandungannya dalam klorofil mencapai 10% dari total kandungannya di bagian hijau tanaman. Kebutuhan akan magnesium pada tanaman tidak sama. [7]
• Besi bukan bagian dari klorofil, tetapi berperan dalam proses redoks, yang sangat penting untuk pembentukan klorofil. Berperan besar dalam pernapasan, karena merupakan bagian integral dari enzim pernapasan. Ini diperlukan baik untuk tanaman hijau dan organisme bebas klorin. [7]

Kurangnya (kekurangan) unsur makro pada tanaman

Pada kurangnya makro di tanah, dan akibatnya, di pabrik jelas menunjukkan tanda-tanda eksternal. Sensitivitas masing-masing spesies tanaman terhadap kekurangan makronutrien sangat individual, tetapi ada beberapa tanda yang serupa. Misalnya, ketika ada kekurangan nitrogen, fosfor, kalium, dan magnesium, daun tua dari tingkat yang lebih rendah menderita, sementara kekurangan kalsium, belerang, dan zat besi - organ muda, daun segar, dan titik tumbuh.

Terutama jelas kurangnya gizi dimanifestasikan dalam tanaman berproduksi tinggi.

Kelebihan macronutrients pada tanaman

Keadaan tanaman tidak hanya dipengaruhi oleh kekurangan, tetapi juga oleh kelebihan nutrisi makro. Ini memanifestasikan dirinya terutama di organ tua, dan menghambat pertumbuhan tanaman. Seringkali, tanda-tanda kekurangan dan kelebihan dari elemen yang sama agak mirip. [6]

Makro dan lacak elemen

Sekitar 80 elemen kimia ditemukan dalam organisme hidup, tetapi hanya untuk 27 elemen ini fungsinya dalam sel dan organisme terbentuk. Unsur-unsur yang tersisa hadir dalam jumlah kecil, dan, tampaknya, memasuki tubuh dengan makanan, air, dan udara.

Tergantung pada konsentrasi mereka, mereka dibagi menjadi makronutrien dan unsur mikro.

Konsentrasi setiap unsur makro dalam tubuh melebihi 0,01%, dan konten totalnya adalah 99%. Makroelemen mencakup oksigen, karbon, hidrogen, nitrogen, fosfor, belerang, kalium, kalsium, natrium, klor, magnesium, dan zat besi. Empat unsur pertama yang terdaftar (oksigen, karbon, hidrogen, dan nitrogen) juga disebut organogenik, karena merupakan bagian dari senyawa organik utama. Fosfor dan sulfur juga merupakan komponen dari sejumlah zat organik, seperti protein dan asam nukleat. Fosfor diperlukan untuk pembentukan tulang dan gigi.

Tanpa nutrisi makro yang tersisa mustahil fungsi normal tubuh.

Jadi, kalium, natrium dan klorin terlibat dalam proses eksitasi sel. Kalsium adalah bagian dari dinding sel tanaman, tulang, gigi dan cangkang moluska, diperlukan untuk kontraksi sel otot dan pembekuan darah. Magnesium adalah komponen klorofil - pigmen yang memastikan aliran fotosintesis. Dia juga mengambil bagian dalam biosintesis protein dan asam nukleat. Zat besi adalah bagian dari hemoglobin, dan diperlukan untuk berfungsinya banyak enzim.

Elemen jejak terkandung dalam tubuh dalam konsentrasi kurang dari 0,01%, dan konsentrasi totalnya dalam sel tidak mencapai 0,1%. Mikro termasuk seng, tembaga, mangan, kobalt, yodium, fluor, dll.

Seng adalah bagian dari molekul hormon pankreas, insulin, tembaga diperlukan untuk fotosintesis dan respirasi. Cobalt adalah komponen vitamin B12, yang ketiadaannya menyebabkan anemia. Yodium diperlukan untuk sintesis hormon tiroid, memastikan aliran metabolisme yang normal, dan fluor dikaitkan dengan pembentukan enamel gigi.

Defisiensi dan kelebihan atau gangguan metabolisme makro dan mikro menyebabkan perkembangan berbagai penyakit.

Secara khusus, defisiensi kalsium dan fosfor menyebabkan rakhitis, defisiensi nitrogen - defisiensi protein berat, defisiensi besi - anemia, kurangnya yodium - gangguan pembentukan hormon tiroid dan penurunan laju metabolisme, penurunan asupan karies fluoride. Timbal beracun bagi hampir semua organisme.

Kurangnya makro dan mikro dapat dikompensasi dengan meningkatkan konten mereka dalam makanan dan air minum, serta dengan minum obat.

Unsur kimia sel membentuk berbagai senyawa - anorganik dan organik.

Topik 2.2. Komposisi sel kimia. - Kelas 10-11, Syvozlazov (buku kerja bagian 1)

1. Berikan definisi konsep.
Unsur adalah seperangkat atom dengan muatan nuklir yang sama dan jumlah proton yang bertepatan dengan nomor urut (atom) dalam tabel periodik.
Trace element - elemen yang ada di dalam tubuh dalam konsentrasi yang sangat rendah.
Makroelemen - elemen yang ada di dalam tubuh dalam konsentrasi tinggi.
Bioelement - elemen kimia yang terlibat dalam aktivitas sel, membentuk dasar biomolekul.
Komposisi elemen sel adalah persentase elemen kimia dalam sel.

2. Apa salah satu bukti dari komunitas yang hidup dan mati?
Kesatuan komposisi kimianya. Tidak ada unsur karakteristik hanya dari alam mati.

3. Isi tabel.

KOMPOSISI SEL SEL

4. Berikan contoh zat organik yang molekulnya terdiri dari tiga, empat dan lima makronutrien.
3 elemen: karbohidrat dan lemak.
4 elemen: tupai.
5 elemen: asam nukleat, protein.

5. Isi tabel.

PERAN UNSUR UNSUR

6. Pelajari dalam § 2.2 bagian “Peran faktor-faktor eksternal dalam pembentukan komposisi kimia dari makhluk hidup” dan jawab pertanyaan: “Apa itu endemik biokimia dan apa alasan untuk asal-usulnya?”
Endemik biokimia adalah penyakit tanaman, hewan, dan manusia, yang disebabkan oleh kekurangan akut atau kelebihan suatu unsur di suatu daerah tertentu.

7. Apa saja penyakit yang diketahui terkait dengan kekurangan gizi mikro?
Kekurangan yodium - gondok endemik. Mengurangi sintesis tiroksin dan menghasilkan proliferasi jaringan tiroid.
Kekurangan zat besi - anemia defisiensi besi.

8. Ingat, atas dasar apa unsur-unsur kimia didistribusikan pada makro, mikro dan ultrasonik. Tawarkan Anda sendiri, klasifikasi alternatif unsur-unsur kimia (misalnya, berdasarkan fungsinya dalam sel hidup).
Mikro, makro dan ultra mikronutrien dibagi sesuai dengan tanda berdasarkan persentase mereka dalam sel. Selain itu, dimungkinkan untuk mengklasifikasikan elemen sesuai dengan fungsi yang mengatur aktivitas sistem organ tertentu: saraf, otot, sirkulasi dan kardiovaskular, pencernaan, dll.

9. Pilih jawaban yang benar.
Tes 1.
Unsur kimia apa yang membentuk mayoritas zat organik?
2) C, O, H, N;

Tes 2.
Elemen makro tidak berlaku:
4) mangan.

Tes 3.
Organisme hidup membutuhkan nitrogen, karena berfungsi:
1) komponen protein dan asam nukleat; 10. Tentukan gejala di mana semua elemen yang tercantum di bawah ini, kecuali satu, digabungkan menjadi satu kelompok. Garisbawahi item "ekstra" ini.
Oksigen, hidrogen, belerang, besi, karbon, fosfor, nitrogen. Termasuk dalam DNA saja. Dan sisanya adalah protein.

11. Jelaskan asal dan arti umum dari kata (istilah), berdasarkan arti dari akar yang membentuknya.

12. Pilih istilah dan jelaskan bagaimana nilainya saat ini sesuai dengan nilai asli dari akarnya.
Istilah yang dipilih adalah organogen.
Kepatuhan: istilah ini, pada prinsipnya, sesuai dengan makna aslinya, tetapi hari ini ada definisi yang lebih tepat. Sebelumnya, nilainya sedemikian rupa sehingga unsur-unsurnya hanya terlibat dalam pembangunan jaringan dan sel-sel organ. Sekarang telah ditemukan bahwa unsur-unsur biologis yang penting tidak hanya membentuk molekul kimia dalam sel, dll, tetapi juga mengatur semua proses dalam sel, jaringan dan organ. Mereka adalah bagian dari hormon, vitamin, enzim dan biomolekul lainnya.

13. Merumuskan dan menuliskan ide-ide dasar § 2.2.
Komposisi unsur sel adalah persentase unsur kimia dalam sel. Elemen sel biasanya diklasifikasikan, tergantung pada persentasenya, pada mikro, makro, dan ultrasonik. Elemen-elemen yang terlibat dalam aktivitas vital sel membentuk dasar biomolekul, yang disebut bioelemen.
Makroelemen meliputi: C N H O. Mereka adalah komponen utama dari semua senyawa organik dalam sel. Selain itu, P S K Ca Na Fe Cl Mg - termasuk dalam semua biomolekul utama. Tanpa mereka, fungsi tubuh tidak mungkin. Kekurangannya menyebabkan kematian.
Untuk melacak elemen: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B, dll. Mereka juga diperlukan untuk fungsi normal tubuh, tetapi tidak terlalu kritis. Kekurangannya menyebabkan penyakit. Mereka adalah bagian dari senyawa aktif biologis, mempengaruhi metabolisme.
Ada ultrasonroelements: Au Ag Be dan lain-lain. Peran fisiologis tidak sepenuhnya ditetapkan. Tetapi mereka penting bagi sel.
Ada konsep "endemik biokimiawi" - penyakit tanaman, hewan, dan manusia, yang disebabkan oleh kekurangan akut atau kelebihan unsur apa pun di area tertentu. Misalnya, gondok endemik (defisiensi yodium).
Dengan kekurangan unsur karena cara makan, penyakit atau penyakit juga dapat terjadi. Misalnya, dengan kekurangan zat besi - anemia. Dengan kekurangan kalsium - sering patah, rambut rontok, gigi, nyeri otot.

I.2. Komposisi kimiawi sel. Elemen mikro dan makro

Biasanya, 70–80% massa sel adalah air, di mana berbagai garam dan senyawa organik berbobot molekul rendah dilarutkan. Komponen paling khas dari sel adalah protein dan asam nukleat. Beberapa protein adalah komponen struktural sel, yang lain adalah enzim, yaitu katalis yang menentukan kecepatan dan arah reaksi kimia yang terjadi dalam sel. Asam nukleat berfungsi sebagai pembawa informasi herediter, yang diimplementasikan dalam proses sintesis protein intraseluler. Seringkali sel mengandung sejumlah zat cadangan yang berfungsi sebagai cadangan makanan. Sel-sel tumbuhan terutama menyimpan pati, suatu bentuk polimer karbohidrat. Dalam sel-sel hati dan otot, polimer karbohidrat lain disimpan - glikogen. Produk lemak juga sering disimpan, meskipun beberapa lemak memiliki fungsi berbeda, yaitu, mereka adalah komponen struktural yang paling penting. Protein dalam sel (kecuali sel benih) biasanya tidak disimpan. Tidak mungkin untuk menggambarkan komposisi khas sel, terutama karena ada perbedaan besar dalam jumlah makanan dan air yang disimpan. Sel-sel hati mengandung, misalnya, 70% air, 17% protein, 5% lemak, 2% karbohidrat dan 0,1% asam nukleat; 6% sisanya adalah garam dan senyawa organik berbobot molekul rendah, khususnya asam amino. Sel-sel tumbuhan biasanya mengandung lebih sedikit protein, lebih banyak karbohidrat dan lebih banyak air; pengecualian adalah sel yang diam. Sel istirahat dari gandum, yang merupakan sumber nutrisi bagi embrio, mengandung sekitar 12% protein (terutama protein yang disimpan), 2% lemak dan 72% karbohidrat. Jumlah air mencapai tingkat normal (70-80%) hanya pada awal perkecambahan biji-bijian. Setiap sel mengandung banyak unsur kimia yang terlibat dalam berbagai reaksi kimia. Proses kimia yang terjadi dalam sel adalah salah satu kondisi dasar untuk kehidupan, perkembangan dan fungsinya. Beberapa unsur kimia dalam sel lebih banyak, yang lain - kurang. Pada tingkat atom, tidak ada perbedaan antara dunia organik dan anorganik dari alam hidup: organisme hidup terdiri dari atom yang sama dengan tubuh dari alam mati. Namun, rasio unsur-unsur kimia yang berbeda dalam organisme hidup dan di kerak bumi sangat bervariasi. Selain itu, organisme hidup mungkin berbeda dari lingkungannya dalam komposisi isotop unsur kimia. Secara konvensional, semua elemen sel dapat dibagi menjadi tiga kelompok:

Makroelemen. Makro makro termasuk oksigen (65-75%), karbon (15-18%), hidrogen (8-10%), nitrogen (2,03,0%), kalium (0,15-0,4%), sulfur (0,15-0,2%), fosfor (0,2-1,0%), klor (0,05-0,1%), magnesium (0,02-0,03%), natrium (0,02-0,03%), kalsium (0,04-2,00%), zat besi (0,01-0,0155%). Unsur-unsur seperti C, O, H, N, S, P adalah bagian dari senyawa organik. Karbon - adalah bagian dari semua zat organik; kerangka atom karbon adalah dasarnya. Selain itu, dalam bentuk CO2 yang tetap dalam proses fotosintesis dan dirilis selama respirasi, dalam bentuk CO (dalam konsentrasi rendah) berpartisipasi dalam pengaturan fungsi seluler, dalam bentuk CaCO3 adalah bagian dari kerangka mineral. Oksigen - adalah bagian dari hampir semua zat organik dalam sel. Ini terbentuk dalam proses fotosintesis selama fotolisis air. Untuk organisme aerob, ini berfungsi sebagai agen pengoksidasi selama respirasi sel, menyediakan sel dengan energi. Dalam jumlah terbesar dalam sel hidup terkandung dalam komposisi air. Hidrogen - adalah bagian dari semua zat organik dalam sel. Dalam jumlah terbesar terkandung dalam komposisi air. Beberapa bakteri mengoksidasi hidrogen molekuler menjadi energi. Nitrogen - adalah bagian dari protein, asam nukleat dan monomernya - asam amino dan nukleotida. Dari tubuh hewan diturunkan dalam komposisi amonia, urea, guanin atau asam urat sebagai produk akhir dari metabolisme nitrogen. Dalam bentuk oksida nitrat NO (dalam konsentrasi rendah) terlibat dalam pengaturan tekanan darah. Belerang - bagian dari asam amino yang mengandung belerang, oleh karena itu, ditemukan di sebagian besar protein. Dalam jumlah kecil, hadir sebagai sulfat-Ion dalam sitoplasma sel dan cairan ekstraseluler. Fosfor - adalah bagian dari ATP, nukleotida lain dan asam nukleat (dalam bentuk residu asam fosfat), dalam komposisi jaringan tulang dan enamel gigi (dalam bentuk garam mineral), dan juga terdapat dalam sitoplasma dan cairan antar sel (dalam bentuk ion fosfat). Magnesium adalah kofaktor banyak enzim yang terlibat dalam metabolisme energi dan sintesis DNA; mempertahankan integritas ribosom dan mitokondria, adalah bagian dari klorofil. Dalam sel-sel hewan, perlu untuk fungsi sistem otot dan tulang. Kalsium terlibat dalam pembekuan darah, dan juga berfungsi sebagai salah satu mediator sekunder universal, yang mengatur proses intraseluler yang paling penting (termasuk partisipasi dalam pemeliharaan potensi membran, yang diperlukan untuk kontraksi otot dan eksositosis). Garam kalsium yang tidak larut terlibat dalam pembentukan tulang dan gigi kerangka vertebrata dan mineral invertebrata. Sodium terlibat dalam pemeliharaan potensi membran, generasi impuls saraf, proses osmoregulasi (termasuk kerja ginjal pada manusia) dan pembuatan sistem penyangga darah. Kalium terlibat dalam pemeliharaan potensi membran, generasi impuls saraf, regulasi kontraksi otot jantung. Terkandung zat ekstraseluler. Klorin - mempertahankan elektroneutralitas sel.

Elemen jejak: Elemen jejak yang membentuk dari 0,001% hingga 0,000001% dari berat tubuh makhluk hidup termasuk vanadium, germanium, yodium (bagian dari tiroksin, hormon tiroid), kobalt (vitamin B12), mangan, nikel, ruthenium, selenium, fluor (enamel gigi), tembaga, kromium, seng, seng - adalah bagian dari enzim yang terlibat dalam fermentasi alkohol, adalah bagian dari insulin. Tembaga - adalah bagian dari enzim oksidatif yang terlibat dalam sintesis sitokrom. Selenium - terlibat dalam proses pengaturan tubuh.

Elemen ultra-mikro. Ultramicroelements membentuk kurang dari 0,0000001% pada organisme makhluk hidup, mereka termasuk emas, perak memiliki efek bakterisida, merkuri menghambat reabsorpsi air di tubulus ginjal, mempengaruhi enzim. Platinum dan cesium juga milik ultramicroelements. Beberapa dari kelompok ini juga termasuk selenium, dengan kekurangannya mengembangkan kanker. Fungsi ultramicroelements masih kurang dipahami. Komposisi molekuler sel (tab №1)

Komposisi kimia sel

Kelompok unsur-unsur komposisi kimia sel

Ilmu yang mempelajari bagian-bagian penyusun dan struktur sel hidup disebut sitologi.

Semua elemen yang termasuk dalam struktur kimia tubuh dapat dibagi menjadi tiga kelompok:

• makronutrien;
• elemen jejak;
• elemen ultramicro.

Makroelemen mencakup hidrogen, karbon, oksigen, dan nitrogen. Hampir 98% dari semua elemen konstituen jatuh pada bagian mereka.

Elemen jejak ada dalam jumlah persepuluh dan seratus persen. Dan konten yang sangat rendah dari koordinasi ultrasonik - seperseratus dan seperseribu persen.

Diterjemahkan dari bahasa Yunani, "makro" besar, dan "mikro" kecil.

Fig. 1 Isi elemen kimia dalam sel

Para ilmuwan telah menemukan bahwa tidak ada unsur khusus yang unik untuk organisme hidup. Oleh karena itu, makhluk itu, alam mati itu terdiri dari unsur yang sama. Ini membuktikan hubungan mereka.

Terlepas dari kandungan kuantitatif unsur kimianya, ketiadaan atau pengurangan setidaknya satu di antaranya menyebabkan kematian seluruh organisme. Lagi pula, masing-masing memiliki makna sendiri.

Peran komposisi kimia sel

Makroelemen adalah dasar dari biopolimer, yaitu protein, karbohidrat, asam nukleat dan lipid.

Elemen jejak adalah bagian dari zat organik vital yang terlibat dalam proses metabolisme. Mereka adalah komponen penyusun garam mineral, yang dalam bentuk kation dan anion, perbandingannya menentukan lingkungan alkali. Paling sering itu sedikit basa, karena rasio garam mineral tidak berubah.

Hemoglobin mengandung zat besi, klorofil - magnesium, protein - sulfur, asam nukleat - fosfor, metabolisme terjadi dengan jumlah kalsium yang cukup.

Fig. 2. Komposisi sel

Beberapa elemen kimia adalah komponen zat anorganik, misalnya air. Ini memainkan peran penting dalam aktivitas vital sel tumbuhan dan hewan. Air adalah pelarut yang baik, karena ini, semua zat di dalam tubuh dibagi menjadi:

• Hidrofilik - larut dalam air;
• Hidrofobik - jangan larut dalam air.

Karena keberadaan air, sel menjadi elastis, mendorong pergerakan zat organik dalam sitoplasma.

Fig. 3. Zat sel.

Tabel "Sifat komposisi kimia sel"

Untuk memahami dengan jelas unsur-unsur kimia mana yang merupakan bagian dari sel, kami telah mendaftarkannya dalam tabel berikut:

Nutrisi makro

Makroelemen mencakup unsur-unsur yang kandungannya dalam sel diukur dalam sepersepuluh dan seratus persen dari bahan kering sel (jarang kandungannya mencapai beberapa persen): kalium, natrium, kalsium, magnesium, besi, sulfur, klorin, yodium. Isi makronutrien dalam sel dinyatakan sebagai persentase dari total massa kering sel.

Kalium (hingga 1%). Diserap dalam bentuk ion K + terhidrasi, yang melewati membran dengan baik. Fungsi utama kalium:

• 1. Mengatur metabolisme karbohidrat.
• 2. Mengatur tekanan osmotik.
• 3. Berpartisipasi dalam pembentukan potensi membran.
• 4. Mengaktifkan enzim selama fotosintesis.
• 5. Isotop radioaktif 40K adalah sumber utama radioaktivitas internal.

Catatan Tekanan osmotik adalah nilai yang mencerminkan perbandingan air dan bahan kering dalam sel. Semakin tinggi tekanan osmotik dalam sel, semakin mudah sel akan menyerap air dari lingkungan ekstraseluler, dan, sebaliknya, semakin rendah tekanan osmotik intraseluler, semakin cepat sel akan kehilangan air.

Sodium (hingga 0,1%). Diserap dalam bentuk ion Na + terhidrasi yang tidak melewati membran. Ini mengatur metabolisme karbohidrat, tekanan osmotik, berpartisipasi dalam pembentukan potensi membran.

Kalsium. (hingga 2%). Sel diwakili oleh ion Ca2 + terhidrasi, garam tidak larut (misalnya, garam oksalat, fosfat, asam hidrofluorik), kompleks organologam. Ini mengatur aktivitas banyak enzim (misalnya, aktivitas ATPase yang bergantung kalsium dalam kompleks kontraktil), menstabilkan struktur kromosom. Kalsium pektat adalah dasar pelat median di jaringan tanaman; kalsium fluorida dan fosfat - dasar jaringan tulang. Kelebihan kalsium berbahaya bagi sel, karena dalam hal ini fosfat yang diperlukan untuk pembentukan ikatan energi tinggi menjadi tidak larut, Ca3 (PO4) 2.

Magnesium (hingga 3%). Sel-sel terkandung dalam bentuk kompleks organologam, lebih jarang dalam bentuk ion. Menstabilkan struktur ribosom, mengatur aktivitas enzim, merupakan bagian dari ATPase, merupakan bagian dari molekul klorofil dalam sel tanaman.

Setrika (hingga 0,1%). Diserap dalam bentuk ion divalen Fe2 +, lebih jarang - kompleks organologam Fe3 +. Sel-sel terkandung dalam komposisi kompleks organologam dengan keadaan oksidasi variabel, lebih jarang dalam bentuk ion Fe2 +. Kemampuan untuk mengubah tingkat oksidasi (Fe + 3 + h - Fe + 2) banyak digunakan dalam berbagai proses metabolisme. Besi adalah bagian dari kompleks heme - organologam yang mengandung inti porfirin dan ion besi dengan tingkat oksidasi variabel. Heme adalah komponen wajib pembawa oksigen: hemoglobin dan mioglobin. Heme adalah bagian dari berbagai oksidoreduktase: sitokrom (pembawa membran elektron), katalase (2 H2O2> 2 H2O + O2 ^), peroksidase (H2O2> H2O + O), oksidase (O2 + 2 C> O22-), dehidrogenase (pembawa hidrogen ), ferredoxin (pembawa elektron selama fotosintesis).

Belerang (hingga 1%). Diserap dalam bentuk sulfat SO42 -. Sel tersebut terkandung dalam bentuk ion sulfat bebas, dalam bentuk teroksidasi dan tereduksi dalam komposisi senyawa organik. Belerang adalah komponen asam amino yang mengandung belerang: metionin, sistein; antara asam amino ini membentuk jembatan disulfida yang mendukung struktur tersier protein. Belerang adalah bagian dari CoA kofaktor, yang melayani siklus Krebs dan proses metabolisme lainnya. Karena perubahan derajat oksidasi, belerang memainkan peran besar dalam kemosintesis dan oksidasi anaerob:

hidrogen sulfida, sulfida molekuler sulfida

pengoksidasi redoks

Hidrogen sulfida dan senyawa sulfur tereduksi lainnya berfungsi sebagai donor elektron untuk fotosintesis bakteri.

Klorin (hingga 4%). Diserap dan terkandung dalam sel dalam bentuk klorida. Cl- Berpartisipasi dalam pengaturan tekanan osmotik.

Yodium (hingga 0,01%). Terkandung dalam sel dalam bentuk iodida J-dan kompleks organologam. Termasuk dalam komposisi tiroksin - hormon tiroid yang mengatur permeabilitas membran.

Nutrisi makro

Makroelemen adalah zat yang berguna untuk tubuh, tingkat harian untuk seseorang adalah 200 mg.

Kekurangan makronutrien menyebabkan gangguan metabolisme, disfungsi sebagian besar organ dan sistem.

Ada pepatah: kita adalah apa yang kita makan. Tetapi, tentu saja, jika Anda bertanya kepada teman-teman Anda kapan mereka makan terakhir kali, misalnya belerang atau klorin, Anda tidak dapat menghindari kejutan sebagai balasannya. Dan sementara itu, hampir 60 unsur kimia "hidup" dalam tubuh manusia, yang cadangannya, terkadang tanpa disadari, diisi kembali dari makanan. Dan sekitar 96 persen masing-masing dari kita hanya terdiri dari 4 nama kimia yang mewakili sekelompok nutrisi makro. Dan ini:

• oksigen (65% di setiap tubuh manusia);
• karbon (18%);
• hidrogen (10%);
• nitrogen (3%).

Sisanya 4 persen adalah zat lain dari tabel periodik. Benar, mereka jauh lebih kecil dan mereka mewakili kelompok nutrisi bermanfaat lainnya - unsur mikro.

Untuk unsur-unsur kimia yang paling umum - makronutrien, biasanya digunakan istilah CHON, yang terdiri dari huruf kapital istilah: karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen dalam bahasa Latin (Karbon, Hidrogen, Oksigen, Nitrogen).

Makroelemen dalam tubuh manusia, alam telah menarik kekuatan yang cukup luas. Itu tergantung pada mereka:

• pembentukan kerangka dan sel;
• pH tubuh;
• transportasi impuls saraf yang tepat;
• kecukupan reaksi kimia.

Sebagai hasil dari banyak percobaan, didirikan: setiap hari orang membutuhkan 12 mineral (kalsium, besi, fosfor, yodium, magnesium, seng, selenium, tembaga, mangan, kromium, molibdenum, klorin). Tetapi bahkan 12 ini tidak akan dapat menggantikan fungsi nutrisi.

Unsur nutrisi

Hampir setiap elemen kimia memainkan peran penting dalam keberadaan semua kehidupan di Bumi, tetapi hanya 20 di antaranya yang utama.

Elemen-elemen ini dibagi menjadi:

• 6 nutrisi utama (diwakili di hampir semua makhluk hidup di bumi dan sering dalam jumlah yang cukup besar);
• 5 nutrisi minor (ditemukan dalam banyak makhluk hidup dalam jumlah yang relatif kecil);
• trace element (zat-zat penting yang dibutuhkan dalam jumlah kecil untuk mempertahankan reaksi biokimiawi yang menjadi gantungan hidup).

Di antara nutrisi dibedakan:

Unsur biogenik utama, atau organogen, adalah sekelompok karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, belerang, dan fosfor. Nutrisi kecil diwakili oleh natrium, kalium, magnesium, kalsium, klorin.

Oksigen (O)

Ini adalah yang kedua dalam daftar zat paling umum di Bumi. Ini adalah komponen air, dan, seperti yang Anda tahu, itu merupakan sekitar 60 persen dari tubuh manusia. Dalam bentuk gas, oksigen menjadi bagian dari atmosfer. Dalam bentuk ini, ia memainkan peran yang menentukan dalam mendukung kehidupan di Bumi, mempromosikan fotosintesis (pada tumbuhan) dan respirasi (pada hewan dan manusia).

Karbon (c)

Karbon juga dapat dianggap identik dengan kehidupan: jaringan semua makhluk di planet ini mengandung senyawa karbon. Selain itu, pembentukan ikatan karbon berkontribusi pada pengembangan sejumlah energi, yang memainkan peran penting bagi aliran proses kimia penting di tingkat sel. Banyak senyawa yang mengandung karbon mudah dinyalakan, melepaskan panas dan cahaya.

Hidrogen (H)

Ini adalah elemen termudah dan paling umum di alam semesta (khususnya, dalam bentuk gas diatomik H2). Hidrogen adalah zat yang reaktif dan mudah terbakar. Dengan oksigen membentuk campuran eksplosif. Ini memiliki 3 isotop.

Nitrogen (N)

Unsur dengan nomor atom 7 adalah gas utama di atmosfer Bumi. Nitrogen adalah bagian dari banyak molekul organik, termasuk asam amino, yang merupakan komponen protein dan asam nukleat yang membentuk DNA. Hampir semua nitrogen diproduksi di ruang angkasa - apa yang disebut nebula planetary yang diciptakan oleh bintang-bintang tua memperkaya Semesta dengan unsur makro ini.

Makronutrien lainnya

Kalium (K)

Kalium (0,25%) adalah zat penting yang bertanggung jawab untuk proses elektrolit dalam tubuh. Dengan kata sederhana: ini mengangkut muatan melalui cairan. Ini membantu mengatur detak jantung dan mengirimkan impuls sistem saraf. Juga terlibat dalam homeostasis. Kekurangan elemen menyebabkan masalah jantung, bahkan menghentikannya.

Kalsium (Ca)

Kalsium (1,5%) adalah nutrisi yang paling umum di dalam tubuh manusia - hampir semua cadangan zat ini terkonsentrasi di jaringan gigi dan tulang. Kalsium bertanggung jawab atas kontraksi otot dan regulasi protein. Tetapi tubuh akan "memakan" unsur ini dari tulang (yang berbahaya oleh perkembangan osteoporosis), jika terasa kekurangannya dalam makanan sehari-hari.

Dibutuhkan oleh tanaman untuk pembentukan membran sel. Hewan dan manusia membutuhkan makronutrien ini untuk menjaga kesehatan tulang dan gigi. Selain itu, kalsium berperan sebagai "moderator" proses dalam sitoplasma sel. Di alam, diwakili dalam komposisi banyak batu (kapur, batu kapur).

Kalsium pada manusia:

• mempengaruhi rangsangan neuromuskuler - berpartisipasi dalam kontraksi otot (hipokalsemia menyebabkan kejang);
• mengatur glikogenolisis (penguraian glikogen menjadi keadaan glukosa) dalam otot dan glukoneogenesis (pembentukan glukosa dari formasi non-karbohidrat) di ginjal dan hati;
• mengurangi permeabilitas dinding kapiler dan membran sel, sehingga meningkatkan efek anti-inflamasi dan anti alergi;
• mempromosikan pembekuan darah.

Ion kalsium adalah pembawa pesan intraseluler penting yang memengaruhi insulin dan enzim pencernaan di usus kecil.

Penyerapan Ca tergantung pada kandungan fosfor dalam tubuh. Pertukaran kalsium dan fosfat diatur secara hormonal. Hormon paratiroid (hormon paratiroid) melepaskan Ca dari tulang ke dalam darah, dan kalsitonin (hormon tiroid) mempromosikan pengendapan suatu unsur dalam tulang, yang mengurangi konsentrasinya dalam darah.

Magnesium (Mg)

Magnesium (0,05%) memainkan peran penting dalam struktur kerangka dan otot.

Ini adalah anggota lebih dari 300 reaksi metabolisme. Kation intraseluler yang khas, komponen penting klorofil. Hadir dalam kerangka (70% dari total) dan di otot. Bagian integral dari jaringan dan cairan tubuh.

Dalam tubuh manusia, magnesium bertanggung jawab untuk relaksasi otot, ekskresi racun, dan peningkatan aliran darah ke jantung. Kekurangan zat mengganggu pencernaan dan memperlambat pertumbuhan, menyebabkan kelelahan cepat, takikardia, insomnia, peningkatan PMS pada wanita. Tetapi kelebihan makro hampir selalu merupakan perkembangan urolitiasis.

Sodium (Na)

Sodium (0,15%) adalah elemen yang mempromosikan elektrolit. Ini membantu untuk mengirimkan impuls saraf ke seluruh tubuh dan juga bertanggung jawab untuk mengatur tingkat cairan dalam tubuh, melindunginya dari dehidrasi.

Belerang (S)

Belerang (0,25%) ditemukan dalam 2 asam amino yang membentuk protein.

Fosfor (p)

Fosfor (1%) terkonsentrasi di tulang, lebih disukai. Tetapi di samping itu, ada molekul ATP yang menyediakan energi bagi sel. Disajikan dalam asam nukleat, membran sel, tulang. Seperti kalsium, penting untuk pengembangan dan pengoperasian sistem muskuloskeletal yang tepat. Dalam tubuh manusia melakukan fungsi struktural.

Klorin (Cl)

Klorin (0,15%) biasanya ditemukan dalam tubuh dalam bentuk ion negatif (klorida). Fungsinya termasuk menjaga keseimbangan air dalam tubuh. Pada suhu kamar, klorin adalah gas hijau beracun. Zat pengoksidasi kuat, mudah masuk ke dalam reaksi kimia, membentuk klorida.