4.6. Zat anorganik Zat anorganik dalam plasma dan serum darah (kalium, natrium, kalsium, fosfor, magnesium, besi, klorin, dll.) menentukan sifat fisikokimia darah.Jumlah zat anorganik dalam plasma sekitar 1%. Mereka ditemukan di jaringan tubuh

6.9. Sel punca Sekarang sedang populer untuk membicarakan sel punca. Ketika orang bertanya kepada saya apa pendapat saya tentang hal itu, saya menjawab pertanyaan itu dengan pertanyaan: “Di mana? Di Rusia atau di dunia?” Di Rusia dan di dunia, situasi di area ini benar-benar berbeda. Dunia sedang menjalani penelitian intensif dan

Sel adalah sistem pengaturan diri yang kompleks di mana ratusan peristiwa terjadi secara bersamaan dan dalam urutan tertentu. reaksi kimia bertujuan untuk mempertahankan aktivitas vitalnya, pertumbuhan dan perkembangannya. Studi tentang komposisi kimia sel menunjukkan bahwa dalam organisme hidup tidak ada unsur kimia khusus yang hanya menjadi ciri khas mereka: inilah kesatuan komposisi kimia makhluk hidup dan alam mati.

Dari 115 unsur kimia yang ada di alam, setidaknya setengahnya berperan aktif dalam proses kehidupan. Selain itu, 24 di antaranya wajib dan ditemukan di hampir semua jenis sel, dan 10 elemen paling penting - nitrogen (N), hidrogen (H), karbon (C), oksigen (O), fosfor (P) , belerang (S) , natrium (Na), kalium (K), kalsium (Ca), magnesium (Mg) - komponen utama sel dibangun dari mereka.

Berdasarkan persentase per sel unsur kimia dibagi menjadi tiga kelompok:

· makronutrien, konten dalam sel - 10 -3; oksigen, karbon, hidrogen, nitrogen, fosfor, belerang, kalsium, kalium, klorin, natrium dan magnesium, yang membentuk lebih dari 99% massa sel;

· elemen jejak, yang isinya bervariasi dalam 10 -3 -10 -6; besi, mangan, tembaga, seng, kobalt, nikel, yodium, brom, fluor, boron; rasa sakit mereka menyumbang 1,0% dari massa sel;

· elemen ultramikro, kurang dari 10 -6; emas, perak, uranium, berilium, cesium, selenium, dll.; secara total, kurang dari 0,1% dari massa sel.

Meskipun kandungannya rendah dalam organisme hidup, unsur mikro dan ultramikro memainkan peran penting: mereka adalah bagian dari berbagai enzim, vitamin dan dengan demikian menentukan perkembangan normal dan fungsi struktur sel dan tubuh secara keseluruhan.

Setiap unsur kimia yang ditemukan dalam organisme hidup melakukan fungsi penting (Tabel 1).

Tabel 1.

FUNGSI UNSUR DALAM ORGANISASI HIDUP

Unsur kimia dalam sel berupa ion, dalam komposisi zat anorganik atau organik.

Air dan senyawa anorganik, perannya dalam sel.

Zat anorganik (mineral)- ini adalah senyawa kimia yang relatif sederhana yang ditemukan baik di alam hidup maupun mati (dalam mineral, perairan alami). Dari senyawa anorganik, air, garam mineral, asam dan basa adalah penting.

Kandungan air rata-rata dalam sel sebagian besar organisme adalah sekitar 70% (dalam sel ubur-ubur - 96%). Jumlah air di berbagai organ dan jaringan bervariasi dan tergantung pada tingkat proses metabolisme mereka. Jadi, pada manusia, kandungan air dalam sel email gigi adalah 10%, jaringan tulang - 20%, jaringan adiposa - 40%, ginjal - 80%, otak - hingga 85%, dan dalam sel embrio - hingga 97 %.

Kandungan air yang begitu tinggi merupakan bukti peran pentingnya dalam sel-sel organisme hidup, karena strukturnya. Molekul air berukuran kecil dan tidak linier.

Beras. 1. Formula air.

struktur spasial. Atom-atom dalam suatu molekul disatukan oleh ikatan kovalen polar yang mengikat satu atom oksigen dengan dua atom hidrogen. Polaritas ikatan kovalen, mis. distribusi muatan yang tidak merata dijelaskan dalam kasus ini oleh elektronegativitas yang kuat dari atom oksigen, yang menarik elektron dari pasangan elektron yang sama, akibatnya muatan negatif parsial muncul pada atom oksigen, dan muatan positif parsial pada atom oksigen. atom hidrogen. Ikatan hidrogen terbentuk antara atom oksigen dan hidrogen dari molekul air yang berdekatan, karena itu, ketika kondisi normal air dalam keadaan cair aslinya. Namun, ikatan hidrogen sekitar 20 kali lebih lemah daripada ikatan kovalen dalam kekuatan, oleh karena itu mereka mudah putus ketika air menguap.

Sifat air:

- pelarut universal– senyawa anorganik dan organik polar larut dalam air; zat yang sangat larut dalam air (banyak garam mineral, asam, alkali, alkohol, gula, vitamin, beberapa protein - albumin, histon), yang disebut polisakarida, lemak, asam nukleat, beberapa protein - globulin, fibrilar), hidrofilik ; zat yang sukar atau tidak larut sama sekali dalam air (beberapa garam, vitamin, disebut hidrofobik .

- kapasitas panas spesifik tinggi- kemampuan menyerap panas dengan perubahan minimum pada suhunya sendiri; Ketika air menguap, dibutuhkan banyak energi untuk memutuskan ikatan hidrogen yang menyatukan molekul, sehingga dengan menguapkan air, organisme dapat melindungi diri dari panas berlebih.

- konduktivitas termal yang tinggi- Distribusi panas yang seragam antar jaringan tubuh.

- tegangan permukaan tinggi- penting untuk proses adsorpsi, untuk pergerakan larutan melalui jaringan (sirkulasi darah pada hewan, arus ke atas pada tumbuhan), retensi di permukaan atau meluncur di permukaan air organisme kecil.

- air praktis tidak dapat dimampatkan, menciptakan tekanan turgor, yang didasarkan pada fenomena osmosis, dan menentukan volume dan elastisitas sel dan jaringan.

Osmosa – penetrasi molekul pelarut (air) melalui membran biologis ke dalam larutan suatu zat. Tekanan osmotik adalah tekanan dengan mana pelarut menembus melalui membran. Nilai tekanan osmotik meningkat dengan meningkatnya konsentrasi larutan. Tekanan osmotik cairan tubuh manusia sama dengan tekanan larutan natrium klorida 0,85%, yaitu larutan isotonik. Larutan yang lebih pekat disebut hipertonik, dan larutan yang kurang pekat disebut hipotonik.

Air ada di dalam sel dalam bentuk bebas dan terikat. air terikat- 4-5% - merupakan bagian dari struktur fibrilar, dan akan bergabung dengan beberapa protein, membentuk cangkang solvat di sekelilingnya. Air bebas - 95-96% - melakukan sejumlah fungsi penting secara biologis.

Fungsi air:

1) transportasi - memastikan pergerakan zat dalam sel dan tubuh, penyerapan

2) metabolik - adalah lingkungan untuk semua reaksi biokimia dalam sel;

3) struktural - sitoplasma sel mengandung dari 60% hingga 95% air; pada tumbuhan, air memberikan turgor; di cacing gelang dan Annelida itu adalah kerangka hidrostatik.

zat anorganik.

Sebagian besar zat anorganik dalam bentuk garam, baik terdisosiasi menjadi ion atau dalam bentuk padat.

Ion anorganik tidak penting untuk memastikan proses vital sel - ini kation(K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , NH 3 +) dan anion(Cl - , HPO 4 2- , H 2 PO 4 - , HCO - , NO 3 -) garam mineral. Kandungan kation dan anion dalam sel berbeda dari konsentrasinya di lingkungan sekitar sel, karena regulasi aktif transfer zat oleh membran. Dengan demikian, keteguhan komposisi kimia sel hidup dipastikan. Dengan kematian sel, konsentrasi zat dalam medium dan sitoplasma berkurang.

Ion-ion yang terkandung dalam tubuh penting untuk menjaga kestabilan reaksi medium (pH) di dalam sel dan dalam larutan yang mengelilinginya, yaitu. adalah komponen sistem penyangga. penyangga - kemampuan sel untuk mempertahankan reaksi yang sedikit basa dari isinya pada tingkat yang konstan. Anion asam lemah dan basa lemah mengikat ion H + dan ion hidroksil (OH -), sehingga reaksi di dalam sel praktis tidak berubah. Sifat penyangga sel tergantung pada konsentrasi garam. Sistem penyangga yang paling signifikan pada mamalia adalah fosfat dan bikarbonat.

Sistem penyangga fosfat- terdiri dari H 2 PO 4 - dan HPO 4 2- dan mempertahankan pH cairan intraseluler dalam 6,9-7,4. Sistem penyangga utama media ekstraseluler (plasma darah) adalah sistem bikarbonat, yang terdiri dari H 2 CO 3 dan HCO 3 - dan mempertahankan pH 7,4.

Asam anorganik dan garamnya penting dalam kehidupan organisme:

Asam klorida adalah bagian dari jus lambung;

Residu asam sulfat, bergabung dengan zat asing yang tidak larut dalam air, membuatnya larut, memfasilitasi ekskresi dari tubuh;

Garam natrium dan kalium anorganik dari asam nitrat dan fosfat, garam kalsium dari asam sulfat berfungsi sebagai komponen nutrisi mineral tanaman (sebagai pupuk);

Garam kalsium dan fosfor adalah bagian dari jaringan tulang hewan.

bahan organik - banyak senyawa karbon yang disintesis terutama oleh organisme hidup.

Rasio unsur-unsur kimia dalam tubuh makhluk hidup berbeda dari pada benda-benda alam mati. PADA kerak bumi yang paling umum Si, Al, O 2, Na - 90%. Pada organisme hidup: H, O, C, N - 98%. Perbedaan ini disebabkan oleh karakteristik sifat kimia hidrogen, oksigen, karbon dan nitrogen, sebagai akibatnya mereka menjadi yang paling cocok untuk pembentukan molekul yang melakukan fungsi biologis.

Hidrogen, oksigen, karbon dan nitrogen mampu membentuk ikatan kovalen yang kuat melalui pasangan elektron milik dua atom. Oksigen, karbon dan nitrogen membentuk ikatan tunggal dan ganda, menghasilkan berbagai macam senyawa kimia. Kemampuan atom karbon untuk berinteraksi satu sama lain melalui pembentukan ikatan karbon-karbon kovalen sangat penting. Setiap atom karbon dapat membentuk ikatan kovalen dengan hingga empat atom karbon. Atom karbon yang terikat secara kovalen dapat membentuk tulang punggung molekul organik yang tak terhitung jumlahnya. Karena atom karbon dengan mudah masuk ke dalam ikatan kovalen dengan oksigen, nitrogen dan belerang, molekul organik mencapai kompleksitas dan keragaman struktur yang luar biasa.

Senyawa organik membentuk rata-rata 20-30% dari massa sel organisme hidup. Membedakan: monomer adalah molekul organik kecil dengan berat molekul rendah yang berfungsi blok bangunan untuk polimer; polimer - makromolekul yang lebih besar dan berbobot molekul tinggi.

Polimer adalah rantai linier atau bercabang yang mengandung sejumlah besar unit monomer. Homopolimer- diwakili oleh satu jenis monomer (selulosa), heteropolimer– beberapa monomer yang berbeda (protein, DNA, RNA). Jika sekelompok monomer berulang secara berkala dalam suatu molekul, maka polimer disebut reguler, dalam molekul tidak teratur tidak ada polimer pengulangan yang terlihat.

Zat organik termasuk biopolimer - protein, asam nukleat dan karbohidrat; serta lemak.

Berbagai jenis sel termasuk jumlah yang tidak sama dari senyawa organik tertentu (karbohidrat kompleks - polisakarida mendominasi dalam sel tumbuhan; pada hewan - lebih banyak protein dan lemak). Namun, setiap kelompok zat organik dalam jenis sel apa pun melakukan fungsi yang serupa.

Informasi serupa.

Sel: komposisi kimia, struktur, fungsi organel.

Komposisi kimia sel. Unsur makro dan mikro. Hubungan struktur dan fungsi zat anorganik dan organik (protein, asam nukleat, karbohidrat, lipid, ATP) yang menyusun sel. Peran zat kimia dalam sel dan tubuh manusia.

Organisme tersusun atas sel. Sel-sel organisme yang berbeda memiliki komposisi kimia yang serupa. Tabel 1 menyajikan unsur-unsur kimia utama yang ditemukan dalam sel-sel organisme hidup.

Tabel 1. Kandungan unsur kimia dalam sel

Kelompok pertama termasuk oksigen, karbon, hidrogen dan nitrogen. Mereka menyumbang hampir 98% dari total komposisi sel.

Kelompok kedua termasuk kalium, natrium, kalsium, belerang, fosfor, magnesium, besi, klorin. Konten mereka di dalam sel adalah sepersepuluh dan seperseratus persen. Unsur-unsur dari kedua kelompok ini milik makronutrien(dari bahasa Yunani. makro- besar).

Elemen yang tersisa, diwakili dalam sel dengan seperseratus dan seperseribu persen, termasuk dalam kelompok ketiga. dia elemen jejak(dari bahasa Yunani. mikro- kecil).

Tidak ada unsur yang hanya melekat pada alam hidup yang ditemukan di dalam sel. Semua unsur kimia ini juga merupakan bagian dari alam mati. Hal ini menunjukkan kesatuan alam yang bernyawa dan yang tidak bernyawa.

Kurangnya unsur apa pun dapat menyebabkan penyakit, dan bahkan kematian tubuh, karena setiap unsur memainkan peran tertentu. Makronutrien dari kelompok pertama membentuk dasar biopolimer - protein, karbohidrat, asam nukleat, dan lipid, yang tanpanya kehidupan tidak mungkin terjadi. Belerang adalah bagian dari beberapa protein, fosfor adalah bagian dari asam nukleat, besi adalah bagian dari hemoglobin, dan magnesium adalah bagian dari klorofil. Kalsium berperan penting dalam metabolisme.

Bagian dari unsur kimia yang terkandung dalam sel adalah bagian dari zat anorganik - garam mineral dan air.

garam mineral berada di dalam sel, biasanya dalam bentuk kation (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) dan anion (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO 3 ), rasio yang menentukan keasaman medium, yang penting untuk kehidupan sel.

(Dalam banyak sel, mediumnya sedikit basa dan pHnya hampir tidak berubah, karena rasio kation dan anion tertentu terus dipertahankan di dalamnya.)

Dari zat anorganik dalam satwa liar, peran besar dimainkan oleh air.

Hidup tidak mungkin tanpa air. Itu membuat massa yang signifikan dari sebagian besar sel. Banyak air terkandung dalam sel-sel otak dan embrio manusia: lebih dari 80% air; dalam sel jaringan adiposa - hanya 40%.Pada usia tua, kadar air dalam sel berkurang. Seseorang yang kehilangan 20% air akan mati.

Sifat unik air menentukan perannya dalam tubuh. Ini terlibat dalam termoregulasi, yang disebabkan oleh kapasitas panas air yang tinggi - konsumsi energi dalam jumlah besar saat dipanaskan. Apa yang menentukan kapasitas panas air yang tinggi?

Dalam molekul air, atom oksigen terikat secara kovalen dengan dua atom hidrogen. Molekul air bersifat polar karena atom oksigen memiliki muatan sebagian negatif, dan masing-masing dari dua atom hidrogen memiliki

Sebagian muatan positif. Ikatan hidrogen terbentuk antara atom oksigen dari satu molekul air dan atom hidrogen dari molekul lain. Ikatan hidrogen menyediakan koneksi sejumlah besar molekul air. Ketika air dipanaskan, sebagian besar energi dihabiskan untuk memutuskan ikatan hidrogen, yang menentukan kapasitas panasnya yang tinggi.

Air - pelarut yang baik. Karena polaritas, molekulnya berinteraksi dengan ion bermuatan positif dan negatif, sehingga berkontribusi pada pembubaran zat. Sehubungan dengan air, semua zat sel dibagi menjadi hidrofilik dan hidrofobik.

hidrofilik(dari bahasa Yunani. hidro- air dan fileo- cinta) disebut zat yang larut dalam air. Ini termasuk senyawa ionik (misalnya garam) dan beberapa senyawa non-ionik (misalnya gula).

hidrofobik(dari bahasa Yunani. hidro- air dan fobia- takut) disebut zat yang tidak larut dalam air. Ini termasuk, misalnya, lipid.

Air memainkan peran penting dalam reaksi kimia yang terjadi di dalam sel dalam larutan berair. Ini melarutkan produk metabolisme yang tidak perlu bagi tubuh dan dengan demikian berkontribusi pada pembuangannya dari tubuh. Kandungan air yang tinggi dalam sel memberikannya elastisitas. Air memfasilitasi pergerakan berbagai zat di dalam sel atau dari sel ke sel.

Tubuh alam hidup dan mati terdiri dari unsur-unsur kimia yang sama. Komposisi organisme hidup termasuk zat anorganik - air dan garam mineral. Banyaknya fungsi air yang vital dalam sel disebabkan oleh kekhasan molekulnya: polaritasnya, kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen.

KOMPONEN ANORGANIK SEL

Jenis lain dari klasifikasi elemen dalam sel:

Makronutrien termasuk oksigen, karbon, hidrogen, fosfor, kalium, belerang, klorin, kalsium, magnesium, natrium, dan besi.
Unsur mikro termasuk mangan, tembaga, seng, yodium, fluor.
Ultramicroelements termasuk perak, emas, bromin, selenium.

KOMPONEN ORGANIK SEL

Struktur protein

Enzim.

Fungsi protein yang paling penting adalah katalitik. Molekul protein yang meningkatkan laju reaksi kimia dalam sel beberapa kali lipat disebut enzim. Tidak ada satu pun proses biokimia dalam tubuh yang terjadi tanpa partisipasi enzim.

Lebih dari 2000 enzim telah ditemukan sejauh ini. Efisiensinya berkali-kali lebih tinggi daripada efisiensi katalis anorganik yang digunakan dalam produksi. Jadi, 1 mg besi dalam komposisi enzim katalase menggantikan 10 ton besi anorganik. Katalase meningkatkan laju dekomposisi hidrogen peroksida (H 2 O 2) sebanyak 10 11 kali. Enzim yang mengkatalisis pembentukan asam karbonat (CO 2 + H 2 O \u003d H 2 CO 3) mempercepat reaksi sebesar 10 7 kali.

Sifat penting dari enzim adalah spesifisitas aksinya; setiap enzim hanya mengkatalisis satu atau sekelompok kecil reaksi serupa.

Zat yang bekerja pada enzim disebut substrat. Struktur molekul enzim dan substrat harus sama persis. Ini menjelaskan kekhususan aksi enzim. Ketika substrat digabungkan dengan enzim, struktur spasial enzim berubah.

Urutan interaksi antara enzim dan substrat dapat digambarkan secara skematis:

Substrat+Enzim - Kompleks enzim-substrat - Enzim+Produk.

Dapat dilihat dari diagram bahwa substrat bergabung dengan enzim untuk membentuk kompleks enzim-substrat. Dalam hal ini, substrat diubah menjadi zat baru - produk. Pada tahap akhir, enzim dilepaskan dari produk dan kembali berinteraksi dengan molekul substrat berikutnya.

Enzim hanya berfungsi pada suhu tertentu, konsentrasi zat, keasaman lingkungan. Perubahan kondisi menyebabkan perubahan struktur tersier dan kuaterner dari molekul protein, dan, akibatnya, pada penekanan aktivitas enzim. Bagaimana ini terjadi? Hanya bagian tertentu dari molekul enzim yang memiliki aktivitas katalitik, yang disebut pusat aktif. Pusat aktif mengandung dari 3 hingga 12 residu asam amino dan terbentuk sebagai hasil dari pembengkokan rantai polipeptida.

Di bawah pengaruh berbagai faktor, struktur molekul enzim berubah. Dalam hal ini, konfigurasi spasial pusat aktif terganggu, dan enzim kehilangan aktivitasnya.

Enzim adalah protein yang bertindak sebagai katalis biologis. Berkat enzim, laju reaksi kimia dalam sel meningkat beberapa kali lipat. Sifat penting dari enzim adalah spesifisitas aksi dalam kondisi tertentu.

Asam nukleat.

Asam nukleat ditemukan pada paruh kedua abad ke-19. Ahli biokimia Swiss F. Miescher, yang mengisolasi zat dengan kandungan nitrogen dan fosfor yang tinggi dari inti sel dan menyebutnya "nuklein" (dari lat. inti- nukleus).

Asam nukleat menyimpan informasi turun-temurun tentang struktur dan fungsi setiap sel dan semua makhluk hidup di Bumi. Ada dua jenis asam nukleat - DNA (asam deoksiribonukleat) dan RNA (asam ribonukleat). Asam nukleat, seperti protein, bersifat spesifik spesies, yaitu organisme dari setiap spesies memiliki jenis DNA mereka sendiri. Untuk mengetahui alasan kekhususan spesies, pertimbangkan struktur asam nukleat.

Molekul asam nukleat adalah rantai yang sangat panjang yang terdiri dari ratusan bahkan jutaan nukleotida. Setiap asam nukleat hanya mengandung empat jenis nukleotida. Fungsi molekul asam nukleat tergantung pada strukturnya, nukleotida penyusunnya, jumlah mereka dalam rantai, dan urutan senyawa dalam molekul.

Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen: basa nitrogen, karbohidrat, dan asam fosfat. Setiap nukleotida DNA mengandung satu dari empat jenis basa nitrogen (adenin - A, timin - T, guanin - G atau sitosin - C), serta karbohidrat deoksiribosa dan residu asam fosfat.

Dengan demikian, nukleotida DNA hanya berbeda dalam jenis basa nitrogen.

Molekul DNA terdiri dari sejumlah besar nukleotida yang terhubung dalam rantai dalam urutan tertentu. Setiap jenis molekul DNA memiliki jumlah dan urutan nukleotidanya sendiri.

Molekul DNA sangat panjang. Misalnya, untuk menuliskan urutan nukleotida dalam molekul DNA dari satu sel manusia (46 kromosom), diperlukan sebuah buku dengan sekitar 820.000 halaman. Pergantian empat jenis nukleotida dapat membentuk jumlah varian molekul DNA yang tak terbatas. Fitur-fitur struktur molekul DNA ini memungkinkan mereka untuk menyimpan sejumlah besar informasi tentang semua tanda organisme.

Pada tahun 1953, ahli biologi Amerika J. Watson dan fisikawan Inggris F. Crick menciptakan model untuk struktur molekul DNA. Para ilmuwan telah menemukan bahwa setiap molekul DNA terdiri dari dua untai yang saling berhubungan dan dipilin secara spiral. Itu terlihat seperti heliks ganda. Dalam setiap rantai, empat jenis nukleotida bergantian dalam urutan tertentu.

Komposisi nukleotida DNA berbeda pada berbagai jenis bakteri, jamur, tumbuhan, dan hewan. Tapi itu tidak berubah seiring bertambahnya usia, itu sedikit bergantung pada perubahan lingkungan. Nukleotida berpasangan, yaitu, jumlah nukleotida adenin dalam setiap molekul DNA sama dengan jumlah nukleotida timidin (A-T), dan jumlah nukleotida sitosin sama dengan jumlah nukleotida guanin (C-G). Ini disebabkan oleh fakta bahwa hubungan dua rantai satu sama lain dalam molekul DNA mematuhi aturan tertentu, yaitu: adenin dari satu rantai selalu dihubungkan oleh dua ikatan hidrogen hanya dengan Timin dari rantai lainnya, dan guanin oleh tiga ikatan hidrogen dengan sitosin, yaitu, rantai nukleotida dari satu molekul DNA saling melengkapi, saling melengkapi.

Molekul asam nukleat - DNA dan RNA terdiri dari nukleotida. Komposisi nukleotida DNA meliputi basa nitrogen (A, T, G, C), karbohidrat deoksiribosa dan residu molekul asam fosfat. Molekul DNA adalah heliks ganda, terdiri dari dua untai yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen sesuai dengan prinsip saling melengkapi. Fungsi DNA adalah untuk menyimpan informasi keturunan.

Dalam sel semua organisme ada molekul ATP - asam adenosin trifosfat. ATP adalah zat sel universal, molekul yang memiliki ikatan kaya energi. Molekul ATP adalah salah satu jenis nukleotida, yang, seperti nukleotida lainnya, terdiri dari tiga komponen: basa nitrogen - adenin, karbohidrat - ribosa, tetapi bukannya satu mengandung tiga residu molekul asam fosfat (Gbr. 12). Ikatan yang ditunjukkan oleh ikon pada gambar kaya energi dan disebut makroergik. Setiap molekul ATP mengandung dua ikatan makroergik.

Ketika ikatan makroergik terputus dan satu molekul asam fosfat dipecah dengan bantuan enzim, 40 kJ / mol energi dilepaskan, dan ATP diubah menjadi ADP - asam adenosin difosfat. Dengan penghapusan satu molekul asam fosfat lagi, 40 kJ / mol lainnya dilepaskan; AMP terbentuk - asam adenosin monofosfat. Reaksi ini reversibel, yaitu, AMP dapat berubah menjadi ADP, ADP - menjadi ATP.

Molekul ATP tidak hanya dipecah, tetapi juga disintesis, sehingga kandungannya di dalam sel relatif konstan. Pentingnya ATP dalam kehidupan sel sangat besar. Molekul-molekul ini memainkan peran utama dalam metabolisme energi yang diperlukan untuk memastikan aktivitas vital sel dan organisme secara keseluruhan.

Molekul RNA, sebagai suatu peraturan, adalah rantai tunggal yang terdiri dari empat jenis nukleotida - A, U, G, C. Tiga jenis utama RNA diketahui: mRNA, rRNA, tRNA. Kandungan molekul RNA dalam sel tidak konstan, mereka terlibat dalam biosintesis protein. ATP adalah zat energi universal sel, di mana ada ikatan yang kaya energi. ATP memainkan peran sentral dalam pertukaran energi dalam sel. RNA dan ATP ditemukan baik di nukleus maupun di sitoplasma sel.

Air. Dari zat anorganik yang membentuk sel, air adalah yang paling penting. Jumlahnya dari 60 hingga 95% berat keseluruhan sel. Air memainkan peran penting dalam kehidupan sel dan organisme hidup pada umumnya. Selain menjadi bagian dari komposisi mereka, bagi banyak organisme itu juga merupakan habitat.

Peran air dalam sel ditentukan oleh sifat kimianya yang unik dan properti fisik, terutama terkait dengan ukuran molekul yang kecil, dengan polaritas molekulnya dan dengan kemampuannya untuk membentuk ikatan hidrogen satu sama lain.

Air sebagai komponen sistem biologis melakukan hal berikut: fungsi penting:

1. Air- pelarut universal untuk zat polar, seperti garam, gula, alkohol, asam, dll. Zat yang sangat larut dalam air disebut hidrofilik. Ketika suatu zat masuk ke dalam larutan, molekul atau ionnya dibiarkan bergerak lebih bebas; reaktivitas zat meningkat sesuai. Karena alasan inilah sebagian besar reaksi kimia dalam sel berlangsung dalam larutan berair. Molekulnya terlibat dalam banyak reaksi kimia, misalnya, dalam pembentukan atau hidrolisis polimer. Dalam proses fotosintesis, air merupakan donor elektron, sumber ion hidrogen dan oksigen bebas.
2. Air tidak larut atau bercampur dengan zat non-polar, karena tidak dapat membentuk ikatan hidrogen dengan mereka. Zat yang tidak larut dalam air disebut hidrofobik. Molekul hidrofobik atau bagian-bagiannya ditolak oleh air, dan di hadapannya tertarik satu sama lain. Interaksi tersebut memainkan peran penting dalam memastikan stabilitas membran, serta banyak molekul protein, asam nukleat, dan sejumlah struktur subseluler.
3. Air memiliki spesifikasi yang tinggi kapasitas panas. Dibutuhkan banyak energi untuk memutuskan ikatan hidrogen yang menyatukan molekul air. Properti ini memastikan pemeliharaan keseimbangan termal tubuh dengan fluktuasi suhu yang signifikan dalam lingkungan. Selain itu, airnya berbeda konduktivitas termal yang tinggi, yang memungkinkan tubuh untuk mempertahankan suhu yang sama di seluruh volumenya.
4. Air dicirikan panas penguapan yang tinggi, Artinya, kemampuan molekul untuk membawa sejumlah besar panas saat mendinginkan tubuh. Karena sifat air ini, yang dimanifestasikan selama berkeringat pada mamalia, sesak napas termal pada buaya dan hewan lain, transpirasi pada tanaman, kepanasan mereka dicegah.
5. Air secara eksklusif tegangan permukaan yang tinggi. Sifat ini sangat penting untuk proses adsorpsi, untuk pergerakan larutan melalui jaringan (sirkulasi darah, arus naik dan turun pada tanaman). Bagi banyak organisme kecil, tegangan permukaan memungkinkan mereka mengapung atau meluncur di permukaan air.
6. Air menyediakan pergerakan zat dalam sel dan tubuh, penyerapan zat dan ekskresi produk metabolisme.
7. Pada tumbuhan, air menentukan turgor sel, dan pada beberapa hewan melakukan fungsi pendukung menjadi kerangka hidrostatik (bulat dan annelida, echinodermata).
8. Air adalah bagian yang tidak terpisahkan cairan pelumas(sinovial - di persendian vertebrata, pleura - di rongga pleura, perikardial - di kantung perikardial) dan lendir(memfasilitasi pergerakan zat melalui usus, menciptakan lingkungan lembab pada selaput lendir saluran pernapasan). Ini adalah bagian dari air liur, empedu, air mata, sperma, dll.

garam mineral. Zat anorganik di dalam sel, selain air, garam mineral precspavlevy. Molekul garam dalam larutan air terurai menjadi kation dan anion. Nilai tertinggi memiliki kation (K +, Na +, Ca 2+, Mg: +, NH 4 +) dan anion (C1, H 2 P0 4 -, HP0 4 2-, HC0 3 -, NO3 2--, SO 4 2- ) Tidak hanya kandungan, tetapi juga rasio ion dalam sel sangat penting.

Perbedaan antara jumlah kation dan anion di permukaan dan di dalam sel memberikan terjadinya potensial aksi, apa yang mendasari munculnya eksitasi saraf dan otot. Perbedaan konsentrasi ion pada sisi membran yang berbeda disebabkan oleh transfer aktif zat melalui membran, serta konversi energi.

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: Lanjutkan pengembangan berpikir logis siswa untuk terus mengembangkan keterampilan untuk bekerja dengan berbagai sumber informasi;

Pendidikan: Lanjutkan formasi pandangan ilmiah, membesarkan kepribadian yang melek biologis; pembentukan dan pengembangan landasan moral dan ideologis individu; untuk 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, etanol, 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 lama - 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 terdapat 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 dasar alam, yang tanpanya perkembangan tidak mungkin terjadi. dunia organik tumbuhan, hewan, manusia. 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 0,85% disuntikkan ke dalam darah garam dapur disebut garam fisiologis. 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 perlu diambil untuk persiapan 1 l larutan 0,5% (ρ = 1 g / cm 3 ).

Latihan.

Tulis topik cinquain: air

1. Pekerjaan rumah: butir 2.3

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

Skema "Elemen. Substansi sel"

Garis besar referensi untuk pelajaran