Elemen kimia sel.
- Pencegahan
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:
2.3 Komposisi kimia sel. Makro dan lacak elemen
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:
Untuk melacak elemen termasuk
Hemat waktu dan jangan melihat iklan dengan Knowledge Plus
Hemat waktu dan jangan melihat iklan dengan Knowledge Plus
Jawabannya
Jawabannya diberikan
nikitasapper
Hubungkan Knowledge Plus untuk mengakses semua jawaban. Dengan cepat, tanpa iklan dan istirahat!
Jangan lewatkan yang penting - hubungkan Knowledge Plus untuk melihat jawabannya sekarang.
Tonton video untuk mengakses jawabannya
Oh tidak!
Tampilan Tanggapan Sudah Berakhir
Hubungkan Knowledge Plus untuk mengakses semua jawaban. Dengan cepat, tanpa iklan dan istirahat!
Jangan lewatkan yang penting - hubungkan Knowledge Plus untuk melihat jawabannya sekarang.
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:
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.
Komposisi kimia sel
Sel adalah unit dasar kehidupan di Bumi. Ia memiliki semua karakteristik organisme hidup: ia tumbuh, berlipat ganda, bertukar zat dan energi dengan lingkungan, bereaksi terhadap rangsangan eksternal. Awal evolusi biologis dikaitkan dengan munculnya bentuk kehidupan seluler di Bumi. Organisme uniseluler adalah sel yang ada secara terpisah satu sama lain. Tubuh semua multiseluler - hewan dan tumbuhan - dibangun dari jumlah sel yang lebih besar atau lebih kecil, yang merupakan semacam blok yang membentuk organisme yang kompleks. Terlepas dari apakah suatu sel adalah sistem kehidupan yang lengkap - organisme yang terpisah atau hanya bagian darinya, ia diberkahi dengan serangkaian fitur dan sifat yang umum untuk semua sel.
Komposisi kimia sel
Sekitar 60 elemen dari tabel periodik Mendeleev ditemukan dalam sel, yang juga ditemukan di alam mati. Ini adalah salah satu bukti kesamaan sifat hidup dan mati. Pada organisme hidup yang paling umum adalah hidrogen, oksigen, karbon, dan nitrogen, yang membentuk sekitar 98% dari massa sel. Hal ini disebabkan oleh kekhasan sifat-sifat kimia hidrogen, oksigen, karbon dan nitrogen, sebagai akibatnya mereka ternyata paling cocok untuk pembentukan molekul yang melakukan fungsi biologis. Keempat elemen ini mampu membentuk ikatan kovalen yang sangat kuat melalui pasangan elektron yang dimiliki oleh dua atom. Atom karbon yang terikat secara kovalen dapat membentuk perancah molekul organik berbeda yang tak terhitung jumlahnya. Karena atom karbon mudah membentuk ikatan kovalen dengan oksigen, hidrogen, nitrogen, dan juga belerang, molekul organik mencapai kompleksitas dan keragaman struktur yang luar biasa.
Selain empat elemen utama dalam sel, jumlah yang terlihat (fraksi 10 dan 100 persen) mengandung zat besi, kalium, natrium, kalsium, magnesium, klorin, fosfor, dan belerang. Semua elemen lain (seng, tembaga, yodium, fluor, kobalt, mangan, dll) berada di dalam sel dalam jumlah yang sangat kecil dan karenanya disebut unsur mikro.
Unsur kimia adalah 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 lipid. Selain oksigen, hidrogen, karbon, dan nitrogen, unsur-unsur lain dapat dimasukkan. Beberapa protein mengandung belerang. Konstituen asam nukleat adalah fosfor. Molekul hemoglobin termasuk zat besi, magnesium terlibat dalam pembangunan molekul klorofil. Elemen jejak, meskipun kandungan yang sangat rendah pada organisme hidup, memainkan peran penting dalam proses aktivitas vital. Yodium adalah bagian dari hormon tiroid - tiroksin, kobalt - dalam komposisi vitamin B12 Insulin, hormon pulau pankreas, mengandung seng. Pada beberapa ikan, tembaga menempati tempat besi dalam molekul pigmen pembawa oksigen.
Air
H2O - senyawa paling umum dalam organisme hidup. Isinya dalam sel yang berbeda bervariasi dalam batas yang cukup luas: dari 10% dalam enamel gigi hingga 98% dalam tubuh ubur-ubur, tetapi rata-rata sekitar 80% dari berat tubuh. Peran air yang sangat penting dalam memastikan proses aktivitas vital adalah karena sifat fisikokimia. Polaritas molekul dan kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen menjadikan air pelarut yang baik untuk sejumlah besar zat. Sebagian besar reaksi kimia yang terjadi dalam sel hanya dapat terjadi dalam larutan air. Air terlibat dalam banyak transformasi kimia.
Jumlah total ikatan hidrogen antara molekul air bervariasi dengan t °. Pada t °, pencairan es menghancurkan sekitar 15% ikatan hidrogen, pada t ° 40 ° ° setengah. Selama transisi ke keadaan gas, semua ikatan hidrogen dihancurkan. Ini menjelaskan panas spesifik air yang tinggi. Dengan perubahan t ° dari lingkungan eksternal, air menyerap atau melepaskan panas karena pemutusan atau pembentukan kembali ikatan hidrogen. Dengan cara ini, osilasi t ° di dalam sel lebih kecil daripada di lingkungan. Panasnya penguapan mendasari mekanisme perpindahan panas yang efektif pada tumbuhan dan hewan.
Air sebagai pelarut mengambil bagian dalam fenomena osmosis, yang memainkan peran penting dalam aktivitas vital sel organisme. Osmosis mengacu pada penetrasi molekul pelarut melalui membran semi-permeabel ke dalam larutan suatu zat. Membran semi-permeabel disebut membran yang melewati molekul pelarut, tetapi tidak melewati molekul (atau ion) zat terlarut. Oleh karena itu, osmosis adalah difusi satu sisi molekul air dalam arah larutan.
Garam mineral
Sebagian besar in-sel anorganik adalah dalam bentuk garam di terdisosiasi, atau dalam keadaan padat. Konsentrasi kation dan anion dalam sel dan lingkungannya bervariasi. Sel mengandung cukup banyak K dan banyak Na. Dalam lingkungan ekstraseluler, misalnya, dalam plasma darah, dalam air laut, sebaliknya, ada banyak natrium dan kalium tidak cukup. Kemiringan sel tergantung pada rasio konsentrasi ion Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+. Dalam jaringan hewan multiseluler, K termasuk dalam komposisi zat multiseluler yang memastikan kohesi sel dan pengaturannya yang teratur. Tekanan osmotik dalam sel dan sifat-sifat buffernya sangat tergantung pada konsentrasi garam. Buffer adalah kemampuan sel untuk mempertahankan reaksi basa lemah dari isinya pada tingkat yang konstan. Buffer di dalam sel disediakan terutama oleh ion H2Ro4 dan NRA4 2-. Dalam cairan ekstraseluler dan dalam darah, H berperan sebagai penyangga.2DENGAN3 dan NSO3 -. Anion mengikat ion H dan ion hidroksida (OH -), berkat reaksi di dalam sel cairan ekstraseluler yang hampir tidak berubah. Garam mineral yang tidak larut (misalnya, kalsium fosfat) memberikan kekuatan jaringan tulang vertebrata dan cangkang moluska.
Bahan organik sel
Tupai
Di antara zat-zat organik, sel adalah protein di tempat pertama, baik secara kuantitas (10-12% dari total massa sel) dan nilainya. Protein adalah polimer molekul tinggi (dengan berat molekul dari 6000 hingga 1 juta ke atas), monomer yang merupakan asam amino. Organisme hidup menggunakan 20 asam amino, meskipun mereka ada jauh lebih banyak. Komposisi asam amino apa pun termasuk gugus amino (-NH2), memiliki sifat dasar, dan gugus karboksil (-COOH), memiliki sifat asam. Dua asam amino digabungkan menjadi satu molekul dengan membentuk ikatan HN-CO dengan melepaskan molekul air. Ikatan antara gugus amino dari satu asam amino dan karboksil yang lain disebut peptida. Protein adalah polipeptida yang mengandung puluhan dan ratusan asam amino. Molekul protein berbeda berbeda satu sama lain dalam berat molekul, jumlah, komposisi asam amino dan urutan pengaturannya dalam rantai polipeptida. Oleh karena itu, jelas bahwa protein berbeda dalam keanekaragaman yang sangat besar, jumlah mereka di semua spesies organisme hidup diperkirakan 10 10 - 10 12.
Rantai unit asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida kovalen dalam urutan tertentu disebut struktur primer protein. Dalam sel, protein memiliki bentuk serat atau bola yang memutar secara spiral (gumpalan). Ini dijelaskan 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 digulung. Ketertarikan muncul antara atom kumparan tetangga dan ikatan hidrogen terbentuk, khususnya, antara NH dan kelompok CO yang terletak pada kumparan tetangga. Rantai asam amino, yang dipilin menjadi spiral, membentuk struktur sekunder protein. Sebagai hasil dari pelipat helix lebih lanjut, muncul suatu spesifik untuk setiap konfigurasi protein, yang disebut struktur tersier. Struktur tersier disebabkan oleh aksi gaya adhesi antara radikal hidrofobik yang terdapat dalam beberapa asam amino dan ikatan kovalen antara kelompok-SH dari asam amino sistein (ikatan S-S). Jumlah asam amino oleh radikal hidrofobik dan sistein, serta urutan lokasi mereka dalam rantai polipeptida, spesifik untuk setiap protein. Oleh karena itu, fitur struktur tersier protein ditentukan oleh struktur utamanya. 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. Jadi, hemoglobin adalah kompleks dari empat molekul dan hanya dalam bentuk ini ia mampu menempel dan mengangkut O. agregat tersebut mewakili struktur kuaterner protein. Dalam komposisi, protein dibagi menjadi dua kelas utama - sederhana dan kompleks. Protein sederhana hanya terdiri dari asam amino, asam nukleat (nukleotida), lipid (lipoprotein), Me (metalloproteid), P (fosfoprotein).
Fungsi protein dalam sel sangat beragam. Salah satu yang paling penting adalah fungsi bangunan: protein ikut serta dalam pembentukan semua membran sel dan organoid sel, serta struktur intraseluler. Peran enzim (katalitik) protein sangat penting. Enzim mempercepat reaksi kimia yang terjadi dalam sel, 10 ki dan 100 juta kali. Fungsi motorik disediakan oleh protein kontraktil khusus. Protein-protein ini terlibat dalam semua jenis gerakan yang mampu dilakukan oleh sel dan organisme: silia berkedip dan mengalahkan flagela pada protozoa, kontraksi otot pada hewan, pergerakan daun pada tanaman, dll. Fungsi transportasi protein adalah untuk menempelkan unsur-unsur kimia (misalnya, hemoglobin menempel O) atau zat aktif biologis (hormon) dan memindahkannya ke jaringan dan organ tubuh. Fungsi perlindungan dinyatakan dalam bentuk produksi protein spesifik, yang disebut antibodi, sebagai respons terhadap penetrasi protein asing atau sel ke dalam tubuh. Antibodi mengikat dan menetralkan zat asing. Protein berperan penting sebagai sumber energi. Dengan pemisahan penuh 1g. protein dialokasikan 17,6 kJ (
Karbohidrat
Karbohidrat, atau sakarida - zat organik dengan formula umum (СН2O)n. Untuk sebagian besar karbohidrat, jumlah atom H adalah dua kali lipat jumlah atom O, seperti pada molekul air. Karena itu, zat ini disebut karbohidrat. Dalam sel hidup, karbohidrat dalam jumlah yang tidak melebihi 1-2, kadang-kadang 5% (di hati, di otot). Sel tumbuhan kaya karbohidrat, di mana kandungannya dalam beberapa kasus mencapai 90% dari berat bahan kering (biji, umbi kentang, dll.).
Karbohidrat itu sederhana dan kompleks. Karbohidrat sederhana disebut monosakarida. Bergantung pada jumlah atom karbohidrat dalam suatu molekul, monosakarida disebut triosa, tetroses, pentosa atau heksosa. Dari enam karbon monosakarida - heksosa - glukosa, fruktosa dan galaktosa adalah yang paling penting. Glukosa terkandung 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 ini disebut disakarida. Gula makanan, yang diperoleh dari tebu atau gula bit, terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa, gula susu - dari glukosa dan galaktosa.
Karbohidrat kompleks yang dibentuk oleh banyak monosakarida disebut polisakarida. Monomer polisakarida seperti pati, glikogen, selulosa, adalah glukosa. Karbohidrat melakukan dua fungsi utama: konstruksi dan energi. Selulosa membentuk dinding sel tanaman. Kitin polisakarida kompleks adalah komponen struktural utama dari kerangka eksternal arthropoda. Kitin juga memiliki fungsi bangunan pada jamur. Karbohidrat memainkan peran sebagai sumber energi utama dalam sel. Dalam proses oksidasi 1 g karbohidrat, 17,6 kJ dilepaskan (
4,2 kkal). Pati dalam tanaman dan glikogen pada hewan disimpan dalam sel dan berfungsi sebagai cadangan energi.
Asam nukleat
Nilai asam nukleat dalam sel sangat besar. Keunikan struktur kimianya memungkinkan untuk menyimpan, mentransfer, dan mentransfer melalui pewarisan informasi sel anak tentang struktur molekul protein yang disintesis di setiap jaringan pada tahap tertentu perkembangan individu. Karena sebagian besar sifat dan tanda sel disebabkan oleh protein, jelaslah bahwa stabilitas asam nukleat adalah kondisi yang paling penting untuk berfungsinya sel dan seluruh organisme secara normal. Setiap perubahan dalam struktur sel atau aktivitas proses fisiologis di dalamnya, sehingga memengaruhi aktivitas vital. Studi tentang struktur asam nukleat sangat penting untuk memahami pewarisan karakter dalam organisme dan hukum yang mengatur fungsi sel individu dan sistem sel - jaringan dan organ.
Ada 2 jenis asam nukleat - DNA dan RNA. DNA adalah polimer yang terdiri dari dua heliks nukleotida, tertutup sedemikian rupa sehingga heliks ganda terbentuk. 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 dengan jumlah ikatan-H yang tidak sama dan disusun berpasangan: adenin (A) selalu melawan timin (T), guanin (G) melawan sitosin (C).
Nukleotida tidak terhubung satu sama lain secara kebetulan, tetapi secara selektif. Kemampuan untuk berinteraksi secara selektif dengan adenin timin dan guanin dengan sitosin disebut saling melengkapi. Interaksi komplementer nukleotida tertentu dijelaskan oleh kekhasan pengaturan spasial atom dalam molekul mereka, yang memungkinkan mereka untuk bertemu dan membentuk ikatan-H. Dalam rantai polinukleotida, nukleotida yang berdekatan dihubungkan bersama melalui gula (deoksiribosa) dan residu asam fosfat. RNA dan juga DNA adalah polimer yang monomernya adalah nukleotida. Basa nitrogen dari tiga nukleotida adalah sama dengan yang merupakan bagian dari DNA (A, G, C); yang keempat, urasil (V), hadir dalam molekul RNA bukan timin. Nukleotida RNA berbeda dari nukleotida DNA dan dalam struktur karbohidratnya (ribosa bukan deoksiribosa).
Dalam rantai RNA, nukleotida dihubungkan dengan membentuk ikatan kovalen antara ribosa satu nukleotida dan residu asam fosfat yang lain. Dalam struktur, RNA dua untai dibedakan. RNA beruntai dua adalah pemelihara informasi genetik untuk sejumlah virus, mis. mereka melakukan fungsi kromosom. RNA untai tunggal mentransfer informasi tentang struktur protein dari kromosom ke tempat sintesisnya dan berpartisipasi dalam sintesis protein.
Ada beberapa jenis RNA untai tunggal. Nama mereka disebabkan oleh fungsi 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. Tipe lain dari RNA (mRNA) yang membawa informasi tentang urutan asam amino dalam protein yang harus disintesis ke ribosom. Ukuran RNA ini tergantung pada panjang wilayah DNA tempat mereka disintesis. Transport RNA melakukan beberapa fungsi. Mereka mengirimkan asam amino ke tempat sintesis protein, mereka "mengenali" (sesuai dengan prinsip saling melengkapi) triplet dan RNA yang sesuai dengan asam amino yang ditransfer, melakukan orientasi yang tepat dari asam amino pada ribosom.
Lemak dan Lipid
Lemak adalah senyawa asam lemak berat molekul tinggi dan alkohol triatomik gliserin. Lemak tidak larut dalam air - mereka hidrofobik. Di dalam sel selalu ada zat-zat seperti lemak hidrofobik kompleks lainnya yang disebut lipid. Salah satu fungsi utama lemak adalah energi. Selama pemisahan 1 g lemak menjadi DENGAN2 dan H.2Tentang sejumlah besar energi dilepaskan - 38,9 kJ (
9,3 kkal). Kandungan lemak dalam sel berkisar 5-15% dari berat bahan kering. Dalam sel-sel jaringan hidup, jumlah lemak meningkat hingga 90%. Fungsi utama lemak pada hewan (dan sebagian - tumbuhan) dunia - menyimpan.
Dengan oksidasi penuh 1 g lemak (menjadi karbon dioksida dan air), sekitar 9 kkal energi dilepaskan. (1 kkal = 1000 kal; kalori (kal, kal) adalah unit kerja dan energi non-sistem yang setara dengan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 ml air pada 1 ° C dengan tekanan atmosfer standar 101.325 kPa; 1 kkal = 4.19 kJ). Ketika mengoksidasi (dalam tubuh) 1 g protein atau karbohidrat, hanya sekitar 4 kkal / g yang dilepaskan. Dalam berbagai organisme akuatik - dari diatom bersel tunggal hingga hiu raksasa - lemak akan mengambang, mengurangi kepadatan rata-rata tubuh. Kepadatan lemak hewani adalah sekitar 0,91-0,95 g / cm³. Kepadatan tulang vertebrata mendekati 1,7-1,8 g / cm³, dan kepadatan rata-rata sebagian besar jaringan lain mendekati 1 g / cm³. Jelas bahwa lemak sangat dibutuhkan untuk "menyeimbangkan" kerangka berat.
Lemak dan lemak melakukan fungsi bangunan: mereka adalah bagian dari membran sel. Karena konduktivitas termal yang buruk, lemak mampu berfungsi protektif. Pada beberapa hewan (anjing laut, paus), ia disimpan di jaringan adiposa subkutan, membentuk lapisan hingga 1 m tebal.Pembentukan beberapa lipoid mendahului sintesis sejumlah hormon. Akibatnya, zat-zat ini melekat dalam fungsi pengaturan proses metabolisme.
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.
Komposisi kimiawi sel. Elemen mikro dan makro
Komposisi kimiawi sel. Elemen mikro dan makro.
Setiap sel mengandung banyak unsur kimia yang terlibat dalam berbagai reaksi kimia. Proses kimia, mengalir dalam sangkar - salah satu syarat dasar hidupnya, pengembangan dan fungsi. Beberapa unsur kimia dalam sel lebih banyak, yang lain - kurang.
Secara konvensional, semua elemen sel dapat dibagi menjadi tiga kelompok:
Makronutrien (> 0,01%)
Melacak elemen (dari 0,001% hingga 0,000001%)
Elemen ultramikro (kurang dari 0,0000001%)
Nutrisi makro
Makronutrien - unsur kimia yang membentuk daging organisme hidup.
Ini termasuk: (biogenik): karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, belerang, fosfor, magnesium, kalsium, natrium, kalium.
Fitur:
Konten dalam organisme hidup comp. lebih dari 0,01%
Sebagian besar makronutrien memasuki tubuh manusia dengan makanan
Diperlukan tarif harian -> 200mg. (Kalium, kalsium, magnesium, natrium, sulfur, klorin)
Terletak di otot, tulang, jaringan ikat dan darah.
Bertanggung jawab untuk pengembangan asam-basa normal.
Pertahankan tekanan osmotik.
Kekurangan makronutrien dapat menyebabkan kerusakan kesehatan manusia.
Alasannya mungkin: kekurangan gizi, ekologi yang buruk, hilangnya unsur-unsur mineral, karena penyakit atau pengobatan.
Trace element - elemen kimia yang terlibat dalam proses biokimia.
Ini termasuk: vanadium, yodium, kobalt, mangan, nikel, selenium, fluor, tembaga, kromium, seng.
^ Elemen penelusuran dasar - oksigen, nitrogen, karbon, hidrogen - adalah bahan bangunan dan memiliki bagian terbesar. Elemen jejak yang tersisa terkandung dalam jumlah kecil, tetapi pengaruhnya terhadap kesehatan manusia tidak kurang.
Fitur:
Berpartisipasi dalam proses pembentukan tulang, pembentukan darah, kontraksi otot.
Tingkat harian yang diperlukan -
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)