Komposisi sel hidup mencakup unsur-unsur kimia yang sama yang merupakan bagian dari alam mati. Dari 104 elemen sistem periodik D. I. Mendeleev, 60 ditemukan dalam sel.

Mereka dibagi menjadi tiga kelompok:

1. elemen utama adalah oksigen, karbon, hidrogen dan nitrogen (98% dari komposisi sel);
2. elemen yang membentuk sepersepuluh dan seperseratus persen - kalium, fosfor, belerang, magnesium, besi, klorin, kalsium, natrium (total 1,9%);
3. semua elemen lain yang ada dalam jumlah yang lebih kecil adalah elemen jejak.

Komposisi molekul sel adalah kompleks dan heterogen. Senyawa terpisah - air dan garam mineral - juga ditemukan di alam mati; lainnya - senyawa organik: karbohidrat, lemak, protein, asam nukleat, dll. - hanya merupakan karakteristik organisme hidup.

ZAT ANORGANIK

Air membentuk sekitar 80% dari massa sel; dalam sel muda yang tumbuh cepat - hingga 95%, pada yang tua - 60%.

Peran air dalam sel sangat besar.

Ini adalah media dan pelarut utama, berpartisipasi dalam sebagian besar reaksi kimia, pergerakan zat, termoregulasi, pembentukan struktur seluler, menentukan volume dan elastisitas sel. Sebagian besar zat masuk ke dalam tubuh dan dikeluarkan darinya dalam larutan berair. Peran biologis air ditentukan oleh kekhususan struktur: polaritas molekulnya dan kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen, yang menyebabkan munculnya kompleks beberapa molekul air. Jika energi tarik-menarik antara molekul air kurang dari antara molekul air dan suatu zat, ia larut dalam air. Zat semacam itu disebut hidrofilik (dari bahasa Yunani "hydro" - air, "fillet" - I love). Ini adalah banyak garam mineral, protein, karbohidrat, dll. Jika energi tarik antara molekul air lebih besar daripada energi tarik antara molekul air dan suatu zat, zat tersebut tidak larut (atau sedikit larut), mereka disebut hidrofobik ( dari bahasa Yunani "phobos" - ketakutan) - lemak, lipid, dll.

Garam mineral dalam larutan berair sel berdisosiasi menjadi kation dan anion, memberikan jumlah elemen kimia yang diperlukan dan tekanan osmotik yang stabil. Dari kation, yang paling penting adalah K + , Na + , Ca 2+ , Mg + . Konsentrasi kation individu di dalam sel dan di lingkungan ekstraseluler tidak sama. Dalam sel hidup, konsentrasi K tinggi, Na+ rendah, dan dalam plasma darah, sebaliknya, konsentrasi Na+ tinggi dan K+ rendah. Hal ini disebabkan oleh permeabilitas selektif membran. Perbedaan konsentrasi ion dalam sel dan lingkungan memastikan aliran air dari lingkungan ke dalam sel dan penyerapan air oleh akar tanaman. Kurangnya elemen individu - Fe, P, Mg, Co, Zn - menghalangi pembentukan asam nukleat, hemoglobin, protein, dan zat vital lainnya dan menyebabkan penyakit serius. Anion menentukan keteguhan lingkungan sel pH (netral dan sedikit basa). Dari anion tersebut, yang terpenting adalah HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

ZAT ORGANIK

Zat organik dalam bentuk kompleks sekitar 20-30% dari komposisi sel.

Karbohidrat- senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Mereka dibagi menjadi sederhana - monosakarida (dari bahasa Yunani "monos" - satu) dan kompleks - polisakarida (dari bahasa Yunani "poli" - banyak).

Monosakarida(rumus umum mereka adalah C n H 2n O n) - zat tidak berwarna dengan rasa manis yang menyenangkan, sangat larut dalam air. Mereka berbeda dalam jumlah atom karbon. Dari monosakarida, heksosa (dengan 6 atom C) adalah yang paling umum: glukosa, fruktosa (ditemukan dalam buah-buahan, madu, darah) dan galaktosa (ditemukan dalam susu). Dari pentosa (dengan 5 atom C), yang paling umum adalah ribosa dan deoksiribosa, yang merupakan bagian dari asam nukleat dan ATP.

Polisakarida mengacu pada polimer - senyawa di mana monomer yang sama diulang berkali-kali. Monomer polisakarida adalah monosakarida. Polisakarida larut dalam air dan banyak yang memiliki rasa manis. Dari jumlah tersebut, disakarida yang paling sederhana, terdiri dari dua monosakarida. Misalnya, sukrosa terdiri dari glukosa dan fruktosa; gula susu - dari glukosa dan galaktosa. Dengan peningkatan jumlah monomer, kelarutan polisakarida menurun. Dari polisakarida dengan berat molekul tinggi, glikogen adalah yang paling umum pada hewan, dan pati dan serat (selulosa) pada tumbuhan. Yang terakhir terdiri dari 150-200 molekul glukosa.

Karbohidrat- sumber energi utama untuk semua bentuk aktivitas seluler (pergerakan, biosintesis, sekresi, dll.). Pemisahan menjadi produk paling sederhana CO2 dan H2O, 1 g karbohidrat melepaskan energi 17,6 kJ. Karbohidrat melakukan fungsi bangunan pada tumbuhan (kulitnya terbuat dari selulosa) dan peran zat cadangan (pada tumbuhan - pati, pada hewan - glikogen).

Lemak- Ini adalah zat dan lemak seperti lemak yang tidak larut dalam air, terdiri dari gliserol dan asam lemak dengan berat molekul tinggi. Lemak hewani ditemukan dalam susu, daging, jaringan subkutan. Pada suhu kamar, mereka adalah padatan. Pada tumbuhan, lemak terdapat pada biji-bijian, buah-buahan, dan organ tubuh lainnya. Pada suhu kamar, mereka adalah cairan. Zat seperti lemak mirip dengan lemak dalam struktur kimia. Ada banyak dari mereka dalam kuning telur, sel-sel otak dan jaringan lainnya.

Peran lipid ditentukan oleh fungsi strukturalnya. Mereka membentuk membran sel, yang karena hidrofobisitasnya, mencegah isi sel bercampur dengan lingkungan. Lipid melakukan fungsi energi. Pemecahan menjadi CO 2 dan H 2 O, 1 g lemak melepaskan energi 38,9 kJ. Mereka menghantarkan panas dengan buruk, terakumulasi di jaringan subkutan (dan organ dan jaringan lain), melakukan fungsi pelindung dan peran zat cadangan.

tupai- yang paling spesifik dan penting bagi tubuh. Mereka milik polimer non-periodik. Tidak seperti polimer lain, molekulnya terdiri dari monomer yang serupa tetapi tidak identik - 20 asam amino yang berbeda.

Setiap asam amino memiliki nama, struktur dan sifat khusus sendiri. Rumus umum mereka dapat direpresentasikan sebagai berikut:

Molekul asam amino terdiri dari bagian tertentu (radikal R) dan bagian yang sama untuk semua asam amino, termasuk gugus amino (-NH2) yang bersifat basa, dan gugus karboksil (COOH) yang bersifat asam. Kehadiran gugus asam dan basa dalam satu molekul menentukan reaktivitasnya yang tinggi. Melalui kelompok-kelompok ini, hubungan asam amino terjadi dalam pembentukan polimer - protein. Dalam hal ini, molekul air dilepaskan dari gugus amino dari satu asam amino dan karboksil dari asam amino lainnya, dan elektron yang dilepaskan digabungkan untuk membentuk ikatan peptida. Oleh karena itu, protein disebut polipeptida.

Molekul protein adalah rantai beberapa puluh atau ratusan asam amino.

Molekul protein sangat besar, sehingga disebut makromolekul. Protein, seperti asam amino, sangat reaktif dan mampu bereaksi dengan asam dan basa. Mereka berbeda dalam komposisi, jumlah dan urutan asam amino (jumlah kombinasi 20 asam amino tersebut hampir tak terbatas). Ini menjelaskan keragaman protein.

Ada empat tingkat organisasi dalam struktur molekul protein (59)

• Struktur Utama- rantai polipeptida asam amino yang dihubungkan dalam urutan tertentu oleh ikatan peptida kovalen (kuat).
• struktur sekunder- rantai polipeptida yang dipilin menjadi heliks yang rapat. Di dalamnya, ikatan hidrogen kekuatan rendah muncul antara ikatan peptida dari belokan yang berdekatan (dan atom lain). Bersama-sama, mereka menyediakan struktur yang cukup kuat.
• Struktur tersier adalah konfigurasi yang aneh, tetapi spesifik untuk setiap protein - sebuah globul. Hal ini diselenggarakan bersama oleh ikatan hidrofobik lemah atau kekuatan kohesif antara radikal non-polar yang ditemukan di banyak asam amino. Karena banyaknya, mereka memberikan stabilitas makromolekul protein yang cukup dan mobilitasnya. Struktur tersier protein juga didukung oleh ikatan kovalen S - S (es - es) yang muncul antara radikal sistein asam amino yang mengandung sulfur, yang berjauhan satu sama lain.
• Struktur Kuarter tidak khas untuk semua protein. Ini terjadi ketika beberapa makromolekul protein bergabung untuk membentuk kompleks. Misalnya, hemoglobin darah manusia adalah kompleks dari empat makromolekul protein ini.

Kompleksitas struktur molekul protein ini dikaitkan dengan berbagai fungsi yang melekat pada biopolimer ini. Namun, struktur molekul protein tergantung pada sifat lingkungan.

Pelanggaran struktur alami protein disebut denaturasi. Ini dapat terjadi di bawah pengaruh suhu tinggi, bahan kimia, energi radiasi, dan faktor lainnya. Dengan dampak yang lemah, hanya struktur kuaterner yang rusak, dengan yang lebih kuat, yang tersier, dan kemudian yang sekunder, dan protein tetap dalam bentuk struktur primer - rantai polipeptida. Proses ini sebagian reversibel, dan protein terdenaturasi mampu mengembalikan strukturnya.

Peran protein dalam kehidupan sel sangat besar.

tupai adalah bahan pembangun tubuh. Mereka terlibat dalam pembangunan cangkang, organel dan membran sel dan jaringan individu (rambut, pembuluh darah, dll.). Banyak protein bertindak sebagai katalis di dalam sel - enzim yang mempercepat reaksi seluler hingga puluhan, ratusan juta kali. Sekitar seribu enzim diketahui. Selain protein, komposisinya termasuk logam Mg, Fe, Mn, vitamin, dll.

Setiap reaksi dikatalisis oleh enzimnya sendiri. Dalam hal ini, tidak seluruh enzim bertindak, tetapi area tertentu - pusat aktif. Ini cocok dengan substrat seperti kunci gembok. Enzim bekerja pada suhu dan pH tertentu. Protein kontraktil khusus menyediakan fungsi motorik sel (gerakan flagellata, ciliata, kontraksi otot, dll.). Protein terpisah (hemoglobin darah) melakukan fungsi transportasi, mengantarkan oksigen ke semua organ dan jaringan tubuh. Protein spesifik - antibodi - melakukan fungsi pelindung, menetralkan zat asing. Beberapa protein melakukan fungsi energi. Pemecahan menjadi asam amino, dan kemudian menjadi zat yang lebih sederhana, 1 g protein melepaskan energi 17,6 kJ.

Asam nukleat(dari bahasa Latin "inti" - inti) pertama kali ditemukan di inti. Mereka terdiri dari dua jenis - asam deoksiribonukleat(DNA) dan asam ribonukleat(RNA). Peran biologis mereka sangat besar, mereka menentukan sintesis protein dan transfer informasi turun-temurun dari satu generasi ke generasi lainnya.

Molekul DNA memiliki struktur yang kompleks. Ini terdiri dari dua rantai yang dipilin secara spiral. Lebar heliks ganda adalah 2 nm 1 , panjangnya beberapa puluh bahkan ratusan mikromikron (ratusan atau ribuan kali lebih besar dari molekul protein terbesar). DNA adalah polimer yang monomernya adalah nukleotida - senyawa yang terdiri dari molekul asam fosfat, karbohidrat - deoksiribosa dan basa nitrogen. Rumus umum mereka adalah sebagai berikut:

Asam fosfat dan karbohidrat adalah sama untuk semua nukleotida, dan ada empat jenis basa nitrogen: adenin, guanin, sitosin, dan timin. Mereka menentukan nama nukleotida yang sesuai:

• adenil (A),
• guanil (G),
• sitosil (C),
• timidil (T).

Setiap untai DNA adalah polinukleotida yang terdiri dari beberapa puluh ribu nukleotida. Di dalamnya, nukleotida tetangga dihubungkan oleh ikatan kovalen yang kuat antara asam fosfat dan deoksiribosa.

Dengan ukuran molekul DNA yang sangat besar, kombinasi empat nukleotida di dalamnya bisa sangat besar.

Selama pembentukan heliks ganda DNA, basa nitrogen dari satu untai diatur dalam urutan yang ditentukan secara ketat terhadap basa nitrogen dari yang lain. Pada saat yang sama, T selalu melawan A, dan hanya C yang melawan G. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa A dan T, serta G dan C, benar-benar sesuai satu sama lain, seperti dua bagian pecahan kaca, dan adalah tambahan atau yang saling melengkapi(dari "pelengkap" Yunani - penambahan) satu sama lain. Jika urutan nukleotida dalam satu untai DNA diketahui, maka nukleotida dari untai lain dapat ditentukan dengan prinsip saling melengkapi (lihat Lampiran, tugas 1). Nukleotida komplementer bergabung dengan ikatan hidrogen.

Antara A dan T ada dua ikatan, antara G dan C - tiga.

Duplikasi molekul DNA adalah fitur uniknya, yang memastikan transfer informasi herediter dari sel induk ke sel anak. Proses penggandaan DNA disebut replikasi DNA. Ini dilakukan sebagai berikut. Sesaat sebelum pembelahan sel, molekul DNA terlepas dan untai gandanya, di bawah aksi enzim, terbelah dari satu ujung menjadi dua rantai independen. Pada setiap setengah nukleotida bebas sel, menurut prinsip saling melengkapi, rantai kedua dibangun. Akibatnya, alih-alih satu molekul DNA, muncul dua molekul yang benar-benar identik.

RNA- polimer yang strukturnya mirip dengan satu untai DNA, tetapi jauh lebih kecil. Monomer RNA adalah nukleotida yang terdiri dari asam fosfat, karbohidrat (ribosa) dan basa nitrogen. Tiga basa nitrogen RNA - adenin, guanin dan sitosin - sesuai dengan DNA, dan yang keempat berbeda. Alih-alih timin, RNA mengandung urasil. Pembentukan polimer RNA terjadi melalui ikatan kovalen antara ribosa dan asam fosfat dari nukleotida tetangga. Tiga jenis RNA dikenal: RNA pembawa pesan(i-RNA) mengirimkan informasi tentang struktur protein dari molekul DNA; mentransfer RNA(t-RNA) mengangkut asam amino ke tempat sintesis protein; RNA ribosom (rRNA) ditemukan di ribosom dan terlibat dalam sintesis protein.

ATP- asam adenosin trifosfat adalah senyawa organik penting. Secara struktural, itu adalah nukleotida. Ini terdiri dari basa nitrogen adenin, karbohidrat - ribosa dan tiga molekul asam fosfat. ATP adalah struktur yang tidak stabil, di bawah pengaruh enzim, ikatan antara "P" dan "O" terputus, molekul asam fosfat dipecah dan ATP masuk ke

Seperti yang sudah kita ketahui, sel terdiri dari bahan kimia organik dan anorganik. Zat anorganik utama yang membentuk sel adalah garam dan air.

Air sebagai komponen kehidupan

Air adalah komponen dominan dari semua organisme. Fungsi biologis penting air dilakukan karena sifat unik molekulnya, khususnya keberadaan dipol, yang memungkinkan pembentukan ikatan hidrogen antar sel.

Berkat molekul air dalam tubuh makhluk hidup, proses stabilisasi termal dan termoregulasi terjadi. Proses termoregulasi terjadi karena kapasitas panas molekul air yang tinggi: perubahan suhu eksternal tidak mempengaruhi perubahan suhu di dalam tubuh.

Berkat air, organ-organ tubuh manusia mempertahankan elastisitasnya. Air adalah salah satu komponen utama cairan pelumas yang diperlukan untuk sendi vertebrata atau kantung perikardial.

Itu termasuk dalam lendir, yang memfasilitasi pergerakan zat melalui usus. Air adalah komponen dari empedu, air mata dan air liur.

Garam dan zat anorganik lainnya

Sel-sel organisme hidup, selain air, mengandung zat anorganik seperti asam, basa, dan garam. Mg2+, H2PO4, K, CA2, Na, C1- paling penting dalam kehidupan organisme. Asam lemah menjamin lingkungan sel internal yang stabil (basa lemah).

Konsentrasi ion dalam zat antar sel dan di dalam sel bisa berbeda. Jadi, misalnya, ion Na + terkonsentrasi hanya dalam cairan antar sel, sedangkan K + ditemukan secara eksklusif di dalam sel.

Pengurangan tajam atau peningkatan jumlah ion tertentu dalam komposisi sel tidak hanya menyebabkan disfungsinya, tetapi juga kematian. Misalnya, penurunan jumlah Ca + dalam sel menyebabkan kejang di dalam sel dan kematian selanjutnya.

Beberapa zat anorganik sering berinteraksi dengan lemak, protein dan karbohidrat. Jadi contoh yang mencolok adalah senyawa organik dengan fosfor dan belerang.

Sulfur, yang merupakan bagian dari molekul protein, bertanggung jawab untuk pembentukan ikatan molekul dalam tubuh. Berkat sintesis fosfor dan zat organik, energi dilepaskan dari molekul protein.

garam kalsium

Garam kalsium berkontribusi pada perkembangan normal jaringan tulang, serta fungsi otak dan sumsum tulang belakang. Pertukaran kalsium dalam tubuh dilakukan karena vitamin D. Kelebihan atau kekurangan garam kalsium menyebabkan disfungsi tubuh.

Komposisi kimia sel tumbuhan dan hewan sangat mirip, yang menunjukkan kesatuan asal mereka. Lebih dari 80 unsur kimia telah ditemukan di dalam sel.

Unsur-unsur kimia yang ada di dalam sel dibagi menjadi: 3 kelompok besar: makronutrien, elemen meso, elemen mikro.

Makronutrien termasuk karbon, oksigen, hidrogen dan nitrogen. elemen meso adalah belerang, fosfor, kalium, kalsium, besi. Elemen jejak - seng, yodium, tembaga, mangan, dan lainnya.

Unsur-unsur kimia biologis penting dari sel:

nitrogen - komponen struktural protein dan NA.

Hidrogen- adalah bagian dari air dan semua senyawa biologis.

Magnesium- mengaktifkan kerja banyak enzim; komponen struktural klorofil.

Kalsium- komponen utama tulang dan gigi.

Besi- masuk ke hemoglobin.

Yodium- bagian dari hormon tiroid.

Substansi sel dibagi menjadi organik(protein, asam nukleat, lipid, karbohidrat, ATP) dan anorganik(air dan garam mineral).

Air membuat hingga 80% dari massa sel, memainkan peran penting:

air di dalam sel adalah pelarut

· mengangkut nutrisi;

Dengan air, zat berbahaya dikeluarkan dari tubuh;

kapasitas panas air yang tinggi;

Penguapan air membantu mendinginkan hewan dan tumbuhan.

Memberikan elastisitas pada sel.

Mineral:

berpartisipasi dalam menjaga homeostasis dengan mengatur aliran air ke dalam sel;

Kalium dan natrium memastikan pengangkutan zat melintasi membran dan terlibat dalam terjadinya dan konduksi impuls saraf.

Garam mineral, terutama kalsium fosfat dan karbonat, memberikan kekerasan pada jaringan tulang.

Memecahkan masalah genetika darah manusia

Protein, perannya dalam tubuh

protein- zat organik yang ditemukan di semua sel, yang terdiri dari monomer.

protein- polimer non-periodik dengan berat molekul tinggi.

Monomer adalah asam amino (20).

Asam amino mengandung gugus amino, gugus karboksil dan radikal. Asam amino dihubungkan bersama untuk membentuk ikatan peptida. Protein sangat beragam, misalnya, ada lebih dari 10 juta di dalam tubuh manusia.

Keanekaragaman protein tergantung pada:

1. urutan AK yang berbeda

2. menurut ukuran

3. dari komposisi

Struktur protein

Struktur utama protein - urutan asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida (struktur linier).

Struktur sekunder protein - struktur spiral.

Struktur tersier protein- globul (struktur glomerulus).

Struktur protein kuarter- Terdiri dari beberapa globul. Karakteristik hemoglobin dan klorofil.

Sifat protein

1. Komplementaritas: kemampuan protein untuk menyesuaikan bentuknya dengan zat lain seperti kunci gembok.

2. Denaturasi: pelanggaran struktur alami protein (suhu, keasaman, salinitas, penambahan zat lain, dll.). Contoh denaturasi: perubahan sifat protein saat telur direbus, transisi protein dari cair ke padat.

3. Renaturasi - pemulihan struktur protein, jika struktur primer tidak terganggu.

Fungsi protein

1. Bangunan: pembentukan semua membran sel

2. Katalitik: protein adalah katalis; mempercepat reaksi kimia

3. Motorik: aktin dan miosin adalah bagian dari serat otot.

4. Transport : pemindahan zat ke berbagai jaringan dan organ tubuh (hemoglobin adalah protein yang merupakan bagian dari sel darah merah)

5. Pelindung: antibodi, fibrinogen, trombin - protein yang terlibat dalam pengembangan kekebalan dan pembekuan darah;

6. Energi: berpartisipasi dalam reaksi pertukaran plastik untuk membangun protein baru.

7. Regulatory : peran hormon insulin dalam regulasi gula darah.

8. Penyimpanan: penimbunan protein dalam tubuh sebagai cadangan nutrisi, misalnya pada telur, susu, biji tanaman.

Sel bukan hanya unit struktural semua makhluk hidup, sejenis batu bata kehidupan, tetapi juga pabrik biokimia kecil tempat berbagai transformasi dan reaksi berlangsung setiap sepersekian detik. Ini adalah bagaimana komponen struktural yang diperlukan untuk kehidupan dan pertumbuhan organisme terbentuk: zat mineral sel, air dan senyawa organik. Karena itu, sangat penting untuk mengetahui apa yang akan terjadi jika salah satunya tidak cukup. Peran apa yang dimainkan berbagai senyawa dalam kehidupan partikel kecil struktural dari sistem kehidupan yang tidak terlihat dengan mata telanjang ini? Mari kita coba memahami masalah ini.

Klasifikasi zat sel

Semua senyawa yang membentuk massa sel, membentuk bagian strukturalnya dan bertanggung jawab atas perkembangannya, nutrisi, respirasi, plastis, dan perkembangan normal, dapat dibagi menjadi tiga kelompok besar. Ini adalah kategori seperti:

• organik;
• sel (garam mineral);
• air.

Seringkali yang terakhir disebut kelompok kedua dari komponen anorganik. Selain kategori ini, Anda dapat menentukan kategori yang terdiri dari kombinasinya. Ini adalah logam yang membentuk molekul senyawa organik (misalnya, molekul hemoglobin yang mengandung ion besi adalah protein di alam).

Mineral sel

Jika kita berbicara secara khusus tentang mineral atau senyawa anorganik yang menyusun setiap organisme hidup, maka mereka juga tidak sama baik di alam maupun dalam kandungan kuantitatif. Oleh karena itu, mereka memiliki klasifikasi sendiri.

Semua senyawa anorganik dapat dibagi menjadi tiga kelompok.

1. Makronutrien. Mereka yang kandungannya di dalam sel lebih dari 0,02% dari total massa zat anorganik. Contoh: karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, magnesium, kalsium, kalium, klorin, belerang, fosfor, natrium.
2. Elemen jejak - kurang dari 0,02%. Ini termasuk: seng, tembaga, kromium, selenium, kobalt, mangan, fluor, nikel, vanadium, yodium, germanium.
3. Ultramicroelements - kontennya kurang dari 0,0000001%. Contoh: emas, cesium, platinum, perak, merkuri dan beberapa lainnya.

Anda juga dapat menyoroti beberapa elemen yang bersifat organogenik, yaitu, mereka membentuk dasar senyawa organik dari mana tubuh organisme hidup dibangun. Ini adalah elemen-elemen seperti:

• hidrogen;
• nitrogen;
• karbon;
• oksigen.

Mereka membangun molekul protein (dasar kehidupan), karbohidrat, lipid dan zat lainnya. Namun, mineral juga bertanggung jawab atas fungsi normal tubuh. Komposisi kimia sel dihitung dalam lusinan elemen dari tabel periodik, yang merupakan kunci keberhasilan kehidupan. Hanya sekitar 12 dari semua atom yang tidak berperan sama sekali, atau diabaikan dan tidak dipelajari.

Beberapa garam sangat penting, yang harus dicerna dengan makanan setiap hari dalam jumlah yang cukup agar berbagai penyakit tidak berkembang. Untuk tumbuhan contohnya adalah natrium, untuk manusia dan hewan adalah garam kalsium, garam meja sebagai sumber natrium dan klorin, dll.

Air

Zat mineral sel digabungkan dengan air menjadi kelompok yang sama, oleh karena itu, tidak mungkin untuk tidak mengatakan tentang signifikansinya. Apa perannya dalam tubuh makhluk hidup? Sangat besar. Di awal artikel, kami membandingkan sel dengan pabrik biokimia. Jadi, semua transformasi zat yang terjadi setiap detik dilakukan secara tepat di lingkungan perairan. Ini adalah pelarut universal dan media untuk interaksi kimia, sintesis dan proses peluruhan.

Selain itu, air adalah bagian dari lingkungan internal:

• sitoplasma;
• getah sel pada tumbuhan;
• darah pada hewan dan manusia;
• air seni;
• air liur dari cairan biologis lainnya.

Dehidrasi berarti kematian semua organisme tanpa kecuali. Air adalah lingkungan hidup bagi berbagai macam flora dan fauna. Oleh karena itu, sulit untuk melebih-lebihkan pentingnya zat anorganik ini, itu benar-benar hebat tanpa batas.

Makronutrien dan artinya

Zat mineral sel untuk pekerjaan normalnya sangat penting. Pertama-tama, ini berlaku untuk nutrisi makro. Peran masing-masing telah dipelajari secara rinci dan telah lama ditetapkan. Kami telah membuat daftar atom mana yang membentuk kelompok elemen makro, jadi kami tidak akan mengulanginya lagi. Mari kita secara singkat menguraikan peran yang utama.

1. Kalsium. Garamnya diperlukan untuk suplai ion Ca 2+ ke tubuh. Ion-ion itu sendiri terlibat dalam proses penangkapan dan pembekuan darah, memberikan eksositosis sel, serta kontraksi otot, termasuk kontraksi jantung. Garam yang tidak larut adalah dasar dari tulang dan gigi yang kuat dari hewan dan manusia.
2. Kalium dan natrium. Mempertahankan keadaan sel, membentuk pompa natrium-kalium jantung.
3. Klorin - terlibat dalam memastikan keelektronetralan sel.
4. Fosfor, belerang, nitrogen - adalah komponen dari banyak senyawa organik, dan juga mengambil bagian dalam kerja otot, komposisi tulang.

Tentu saja, jika kita mempertimbangkan setiap elemen secara lebih rinci, maka banyak yang dapat dikatakan tentang kelebihannya di dalam tubuh, dan tentang kekurangannya. Bagaimanapun, keduanya berbahaya dan menyebabkan berbagai jenis penyakit.

elemen jejak

Peran mineral dalam sel, yang termasuk dalam kelompok mikro, juga besar. Terlepas dari kenyataan bahwa isinya sangat kecil di dalam sel, tanpa mereka tidak akan dapat berfungsi secara normal untuk waktu yang lama. Yang paling penting dari semua atom di atas dalam kategori ini adalah seperti:

• seng;
• tembaga;
• selenium;
• fluor;
• kobalt.

Tingkat yodium yang normal sangat penting untuk menjaga fungsi tiroid dan produksi hormon. Fluor dibutuhkan oleh tubuh untuk memperkuat email gigi, dan tanaman - untuk menjaga elastisitas dan warna daun yang kaya.

Seng dan tembaga adalah elemen yang membentuk banyak enzim dan vitamin. Mereka adalah peserta penting dalam proses sintesis dan pertukaran plastik.

Selenium adalah peserta aktif dalam proses regulasi, itu adalah elemen yang diperlukan untuk berfungsinya sistem endokrin. Cobalt, di sisi lain, memiliki nama lain - vitamin B 12, dan semua senyawa dari kelompok ini sangat penting untuk sistem kekebalan tubuh.

Oleh karena itu, fungsi zat mineral di dalam sel, yang dibentuk oleh unsur-unsur mikro, tidak kurang dari yang dilakukan oleh struktur makro. Oleh karena itu, penting untuk mengkonsumsi keduanya dalam jumlah yang cukup.

Ultramikroelemen

Zat mineral sel, yang dibentuk oleh elemen ultramikro, tidak memainkan peran penting seperti yang disebutkan di atas. Namun, kekurangan jangka panjang mereka dapat menyebabkan perkembangan konsekuensi yang sangat tidak menyenangkan, dan terkadang sangat berbahaya bagi kesehatan.

Misalnya, selenium juga termasuk dalam kelompok ini. Kekurangan jangka panjangnya memicu perkembangan tumor kanker. Karena itu, itu dianggap sangat diperlukan. Tetapi emas dan perak adalah logam yang memiliki efek negatif pada bakteri, menghancurkannya. Oleh karena itu, di dalam sel memainkan peran bakterisida.

Namun, secara umum, harus dikatakan bahwa fungsi elemen ultramikro belum sepenuhnya diungkapkan oleh para ilmuwan, dan signifikansinya masih belum jelas.

Logam dan zat organik

Banyak logam merupakan bagian dari molekul organik. Misalnya, magnesium adalah koenzim klorofil, yang diperlukan untuk fotosintesis tanaman. Besi adalah bagian dari molekul hemoglobin, yang tanpanya mustahil untuk bernafas. Tembaga, seng, mangan dan lain-lain adalah bagian dari molekul enzim, vitamin dan hormon.

Jelas, semua senyawa ini penting bagi tubuh. Mustahil untuk mengaitkannya sepenuhnya dengan mineral, tetapi sebagian masih mengikuti.

Zat mineral sel dan artinya: grade 5, tabel

Untuk meringkas apa yang kami katakan selama artikel, kami akan menyusun tabel umum di mana kami akan mencerminkan apa itu senyawa mineral dan mengapa mereka dibutuhkan. Anda dapat menggunakannya saat menjelaskan topik ini kepada anak sekolah, misalnya, di kelas lima.

Dengan demikian, zat mineral sel dan signifikansinya akan dipelajari oleh anak sekolah selama tahap utama pendidikan.

Konsekuensi dari kekurangan senyawa mineral

Ketika kita mengatakan bahwa peran mineral dalam sel itu penting, kita harus memberikan contoh yang membuktikan fakta ini.

Kami membuat daftar beberapa penyakit yang berkembang dengan kekurangan atau kelebihan salah satu senyawa yang ditunjukkan dalam artikel ini.

1. Hipertensi.
2. Iskemia, gagal jantung.
3. Gondok dan penyakit kelenjar tiroid lainnya (penyakit Basedow dan lainnya).
4. Anemia.
5. Pertumbuhan dan perkembangan yang salah.
6. Tumor kanker.
7. Fluorosis dan karies.
8. Penyakit darah.
9. Gangguan pada sistem otot dan saraf.
10. Gangguan pencernaan.

Tentu saja, ini bukan daftar lengkap. Oleh karena itu, perlu dipantau secara cermat agar pola makan sehari-hari benar dan seimbang.

Pelajaran 2

Topik pelajaran : Zat anorganik sel.

Tujuan pelajaran: memperdalam pengetahuan tentang zat anorganik sel.

Tujuan pelajaran:

pendidikan: Pertimbangkan fitur struktural molekul air sehubungan dengan perannya yang paling penting dalam kehidupan sel, ungkapkan peran air dan garam mineral dalam kehidupan organisme hidup;

Mengembangkan: Melanjutkan pengembangan pemikiran logis siswa, melanjutkan pembentukan keterampilan untuk bekerja dengan berbagai sumber informasi;

Pendidikan: Untuk melanjutkan pembentukan pandangan dunia ilmiah, pendidikan kepribadian yang melek biologis; pembentukan dan pengembangan landasan moral dan ideologis individu; melanjutkan pembentukan kesadaran ekologis, pendidikan cinta alam;

Peralatan : aplikasi multimedia untuk buku teks, proyektor, komputer, kartu tugas,skema "Elemen. Zat sel". Tabung reaksi, gelas kimia, es, lampu spiritus, garam meja, etil alkohol, sukrosa, minyak sayur.

Konsep dasar: dipol, hidrofilisitas, hidrofobisitas, kation, anion.

Jenis pelajaran : gabungan

Metode pengajaran : reproduktif, sebagian eksplorasi, eksperimental.

Peserta didik harus:

Tahu unsur dan senyawa kimia utama yang membentuk sel;

Mampu untuk menjelaskan pentingnya zat anorganik dalam proses kehidupan.

Struktur pelajaran

1. Momen organisasi

Salam, persiapan untuk bekerja.

Ada pemanasan mental di awal dan di akhir pelajaran. Tujuannya adalah untuk mengetahui keadaan emosi siswa. Setiap siswa diberi piring dengan enam wajah - skala untuk menentukan keadaan emosional (Gbr. 1). Setiap siswa memberi tanda centang di bawah wajah, yang ekspresinya mencerminkan suasana hatinya.

2. Mengecek pengetahuan siswa

Uji "Komposisi kimia sel" (Lampiran)

3. Penetapan tujuan dan motivasi

"Air! Anda tidak memiliki rasa, tidak ada warna, tidak berbau, Anda tidak dapat dijelaskan. Seseorang menikmati Anda, tidak memahami siapa Anda sebenarnya. Anda tidak dapat mengatakan bahwa Anda diperlukan untuk hidup, Anda adalah hidup itu sendiri. Anda memberi di mana-mana dan di mana-mana perasaan bahagia yang tidak dapat dipahami oleh indera kami. Anda memberi kami kekuatan kembali. Rahmat-Mu menghidupkan kembali mata air yang mengering di hati kami. Anda adalah kekayaan terbesar di dunia. Anda adalah kekayaan yang dapat dengan mudah ditakuti, tetapi Anda memberi kami kebahagiaan yang begitu sederhana dan berharga, ”himne air yang antusias ini ditulis oleh penulis dan pilot Prancis Antoine de Saint-Exupery, yang harus mengalami kepedihan kehausan di gurun yang panas.

Dengan kata-kata indah ini, kita memulai pelajaran, yang tujuannya adalah untuk memperluas pemahaman tentang air - zat yang menciptakan planet kita.

1. Memperbarui

Apa pentingnya air bagi kehidupan manusia?

(Siswa menjawab tentang pentingnya air dalam kehidupan manusia0

1. Presentasi materi baru.

Air adalah zat anorganik yang paling umum dalam organisme hidup, komponen esensialnya, habitat bagi banyak organisme, dan pelarut sel utama.

Baris puisi M. Dudnik:

Mereka mengatakan bahwa delapan puluh persen dari air adalah manusia,

Dari air, saya akan menambahkan, sungai asalnya,

Dari air, saya akan menambahkan, hujan yang mereka berikan kepadanya untuk diminum,

Dari air, saya akan menambahkan, dari mata air kuno,

Dari mana kakek dan kakek buyut minum.

Contoh kandungan air dalam berbagai sel tubuh:

Dalam tubuh manusia atau hewan muda - 80% dari massa sel;

Dalam sel organisme tua - 60%

Di otak - 85%;

Dalam sel email gigi - 10-15%.

Dengan kehilangan 20% air, seseorang mati.

Perhatikan struktur molekul air:

H2O - rumus molekul,

–О–Н – rumus struktur,

Molekul air memiliki struktur sudut: itu adalah segitiga sama kaki dengan sudut puncak 104,5 °.

Berat molekul air dalam keadaan uap adalah 18 g/mol. Namun, berat molekul air cair lebih tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa dalam air cair terjadi asosiasi molekul yang disebabkan oleh ikatan hidrogen.

Apa peran air dalam sel?

Karena kepolaran molekulnya yang tinggi, air merupakan pelarut dari senyawa polar lain yang tidak ada tandingannya. Lebih banyak zat larut dalam air daripada dalam cairan lainnya. Itulah sebabnya banyak reaksi kimia terjadi di lingkungan perairan sel. Air melarutkan produk metabolisme dan mengeluarkannya dari sel dan tubuh secara keseluruhan.

Air memiliki kapasitas panas yang tinggi, yaitu kemampuan menyerap panas. Dengan perubahan minimal pada suhunya sendiri, sejumlah besar panas dilepaskan atau diserap. Karena itu, ia melindungi sel dari perubahan suhu yang tiba-tiba. Karena banyak panas dihabiskan untuk penguapan air, dengan menguapkan air, organisme dapat melindungi diri dari panas berlebih (misalnya, saat berkeringat).

Air memiliki konduktivitas termal yang tinggi. Properti ini menciptakan kemampuan untuk mendistribusikan panas secara merata di antara jaringan tubuh.

Air adalah salah satu zat utama alam, yang tanpanya perkembangan dunia organik tumbuhan, hewan, dan manusia tidak mungkin terjadi. Dimana ada, disitu ada kehidupan.

Demonstrasi pengalaman. Buat spreadsheet dengan siswa.

a) Larutkan zat berikut dalam air: garam meja, etil alkohol, sukrosa, minyak sayur.

Mengapa beberapa zat larut dalam air dan yang lain tidak?

Konsep zat hidrofilik dan hidrofobik diberikan.

Zat hidrofilik adalah zat yang sangat larut dalam air.

Zat hidrofobik adalah zat yang sukar larut dalam air.

b) Jatuhkan sepotong es ke dalam segelas air.

Apa yang dapat Anda katakan tentang massa jenis air dan es?

Menggunakan buku teks dalam kelompok, Anda harus mengisi tabel "Garam mineral". Di akhir pekerjaan ada pembahasan tentang data yang dimasukkan ke dalam tabel.

Buffering - kemampuan sel untuk mempertahankan keteguhan relatif dari lingkungan basa lemah.

1. Konsolidasi materi yang dipelajari.

Memecahkan masalah biologis dalam kelompok.

Tugas 1.

Pada beberapa penyakit, larutan garam meja 0,85%, yang disebut saline, disuntikkan ke dalam darah. Hitung: a) berapa gram air dan garam yang perlu Anda ambil untuk mendapatkan 5 kg garam; b) berapa gram garam yang dimasukkan ke dalam tubuh ketika 400 g garam diinfuskan.

Tugas 2.

Dalam praktik medis, larutan kalium permanganat 0,5% digunakan untuk mencuci luka dan berkumur. Berapa volume larutan jenuh (mengandung 6,4 g garam ini dalam 100 g air) dan air murni yang harus diambil untuk membuat 1 liter larutan 0,5% (ρ = 1 g/cm 3 ).

Latihan.

Tulis topik cinquain: air

1. Pekerjaan rumah: butir 2.3

Temukan dalam karya sastra contoh menggambarkan sifat dan kualitas air, signifikansi biologisnya.

Skema "Elemen. Substansi sel"

Garis besar referensi untuk pelajaran