Sel adalah unit struktural dasar organisme hidup. Semua makhluk hidup - baik manusia, hewan, tumbuhan, jamur, atau bakteri - memiliki sel sebagai intinya. Di dalam tubuh seseorang terdapat banyak sel – ratusan ribu sel yang menyusun tubuh mamalia dan reptil, namun di dalam tubuh seseorang terdapat sedikit – banyak bakteri yang hanya terdiri dari satu sel. Namun jumlah sel tidak sepenting keberadaannya.

Telah lama diketahui bahwa sel memiliki semua sifat makhluk hidup: mereka bernapas, makan, berkembang biak, beradaptasi dengan kondisi baru, dan bahkan mati. Dan, seperti semua makhluk hidup, sel mengandung zat organik dan anorganik.

Terlebih lagi, karena ini juga air, dan tentu saja, bagian terbesar dari bagian yang disebut “zat anorganik sel” dialokasikan ke air - yaitu 40-98% dari total volume sel.

Air dalam sel melakukan banyak fungsi penting: memastikan elastisitas sel, kecepatan reaksi kimia yang terjadi di dalamnya, pergerakan zat yang masuk ke seluruh sel dan pembuangannya. Selain itu, banyak zat yang larut dalam air, dapat berpartisipasi dalam reaksi kimia, dan air bertanggung jawab atas termoregulasi seluruh tubuh, karena air memiliki konduktivitas termal yang baik.

Selain air, zat anorganik sel juga banyak mengandung zat mineral yang terbagi menjadi unsur makro dan unsur mikro.

Unsur makro meliputi zat seperti besi, nitrogen, kalium, magnesium, natrium, belerang, karbon, fosfor, kalsium dan banyak lainnya.

Elemen jejak sebagian besar adalah logam berat seperti boron, mangan, brom, tembaga, molibdenum, yodium dan seng.

Tubuhnya juga mengandung unsur ultramikro, antara lain emas, uranium, merkuri, radium, selenium dan lain-lain.

Semua zat anorganik sel memainkan peran penting mereka sendiri. Dengan demikian, nitrogen terlibat dalam berbagai macam senyawa - baik protein maupun non-protein, dan berkontribusi pada pembentukan vitamin, asam amino, dan pigmen.

Kalsium merupakan antagonis kalium dan berfungsi sebagai perekat sel tumbuhan.

Besi terlibat dalam proses respirasi dan merupakan bagian dari molekul hemoglobin.

Tembaga bertanggung jawab untuk pembentukan sel darah, kesehatan jantung, dan nafsu makan yang baik.

Boron bertanggung jawab terhadap proses pertumbuhan terutama pada tanaman.

Kalium memastikan sifat koloid sitoplasma, pembentukan protein dan fungsi jantung normal.

Natrium juga memastikan ritme aktivitas jantung yang benar.

Belerang terlibat dalam pembentukan beberapa asam amino.

Fosfor terlibat dalam pembentukan sejumlah besar senyawa penting, seperti nukleotida, beberapa enzim, AMP, ATP, ADP.

Dan hanya peran ultramicroelements yang masih belum diketahui sepenuhnya.

Namun zat anorganik sel saja tidak dapat menjadikannya lengkap dan hidup. Bahan organik sama pentingnya.

C meliputi karbohidrat, lipid, enzim, pigmen, vitamin dan hormon.

Karbohidrat dibagi menjadi monosakarida, disakarida, polisakarida dan oligosakarida. Mono-di- dan polisakarida adalah sumber energi utama bagi sel dan tubuh, tetapi oligosakarida yang tidak larut dalam air merekatkan jaringan ikat dan melindungi sel dari pengaruh eksternal yang merugikan.

Lipid dibagi menjadi lemak itu sendiri dan lipoid - zat mirip lemak yang membentuk lapisan molekul berorientasi.

Enzim merupakan katalis yang mempercepat proses biokimia dalam tubuh. Selain itu, enzim mengurangi jumlah energi yang dikonsumsi untuk membuat molekul menjadi reaktif.

Vitamin diperlukan untuk mengatur oksidasi asam amino dan karbohidrat, serta untuk pertumbuhan dan perkembangan penuh.

Hormon diperlukan untuk mengatur fungsi tubuh.

Seluruh dunia kita: tumbuhan, fauna, segala sesuatu yang ada di sekitar kita, terdiri dari unsur mikro yang sama, yang terdapat dalam konsentrasi berbeda dalam segala hal dan, tentu saja, dalam makanan kita.

Setiap elemen mempengaruhi kesehatan kita. Kandungan unsur-unsur dalam produk pangan sangat bervariasi. Nilai yang lebih stabil dan konstan adalah kandungan unsur-unsur dalam tubuh orang sehat, meskipun mungkin juga mempunyai variabilitas (variabilitas).

Bagi tubuh manusia, peran sekitar 30 unsur kimia telah ditetapkan secara pasti, yang tanpanya ia tidak dapat hidup secara normal. Unsur-unsur ini disebut vital. Selain itu, ada unsur yang dalam jumlah kecil tidak mempengaruhi fungsi tubuh, namun pada kadar tertentu bersifat racun.

Makronutrien- kandungan dalam tubuh lebih dari satu gram : fosfor, kalium, belerang, natrium, klor, magnesium, besi, fluor, seng, silikon, zirkonium - 11 unsur.

elemen mikro- kandungan dalam tubuh lebih dari satu miligram: rubidium, strontium, brom, timbal, niobium, tembaga, aluminium, kadmium, barium, boron (sepuluh unsur mikro teratas), telurium, vanadium, arsenik, timah, selenium, titanium, merkuri, mangan, yodium, nikel, emas, molibdenum, antimon, kromium, yttrium, kobalt, cesium, germanium - 28 elemen. Setiap elemen mempengaruhi kesehatan kita. Kandungan unsur-unsur dalam produk pangan sangat bervariasi. Nilai yang lebih stabil dan konstan adalah kandungan unsur-unsur dalam tubuh orang sehat, meskipun mungkin juga mempunyai variabilitas (variabilitas).

Asumsi beberapa ilmuwan lebih jauh lagi. Mereka percaya bahwa tidak hanya semua unsur kimia terdapat dalam organisme hidup, tetapi masing-masing unsur tersebut menjalankan fungsi biologis tertentu. Ada kemungkinan besar hipotesis ini tidak dapat dikonfirmasi. Namun, seiring berkembangnya penelitian ke arah ini, peran biologis dari semakin banyak unsur kimia terungkap.

Tubuh manusia terdiri dari 60% air, 34% bahan organik, dan 6% bahan anorganik. Komponen utama zat organik adalah karbon, hidrogen, oksigen, juga termasuk nitrogen, fosfor dan belerang. Zat anorganik dalam tubuh manusia tentu mengandung 22 unsur kimia: Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cr, Si, Aku,F,Se.

Misalnya, jika seseorang memiliki berat 70 kg, maka mengandung (dalam gram): kalsium - 1700, kalium - 250, natrium - 70, magnesium - 42, besi - 5, seng - 3.

Para ilmuwan telah sepakat bahwa jika fraksi massa suatu unsur dalam tubuh melebihi 10-2%, maka unsur tersebut harus dianggap sebagai unsur makro. Proporsi unsur mikro dalam tubuh adalah 10-3-10-5%.

Ada sejumlah besar unsur kimia, terutama unsur berat, yang merupakan racun bagi organisme hidup - unsur tersebut memiliki efek biologis yang merugikan. Unsur-unsur tersebut antara lain: Ba, Ni, Pd, Pt, Au, Ag, Hg, Cd, Tl, Pb, As, Sb, Se.

Ada unsur yang beracun dalam jumlah yang relatif besar, namun mempunyai efek menguntungkan dalam konsentrasi rendah. Misalnya, arsenik, racun kuat yang mengganggu sistem kardiovaskular dan mempengaruhi ginjal dan hati, bermanfaat dalam dosis kecil, dan dokter meresepkannya untuk meningkatkan nafsu makan. Oksigen yang dibutuhkan seseorang untuk bernafas, dalam konsentrasi tinggi (terutama di bawah tekanan) memiliki efek toksik. Di antara unsur pengotor ada juga yang dalam dosis kecil mempunyai khasiat penyembuhan yang efektif. Dengan demikian, sifat bakterisidal (menyebabkan kematian berbagai bakteri) dari perak dan garamnya telah diketahui sejak lama. Misalnya, dalam pengobatan, larutan koloid perak (collargol) digunakan untuk mencuci luka bernanah, kandung kemih, untuk sistitis kronis dan uretritis, serta dalam bentuk obat tetes mata untuk konjungtivitis bernanah dan blennorrhea. Pensil perak nitrat digunakan untuk membakar kutil dan granulasi. Dalam larutan encer (0,1-0,25%), perak nitrat digunakan sebagai zat dan antimikroba untuk lotion, dan juga sebagai obat tetes mata. Para ilmuwan percaya bahwa efek membakar perak nitrat dikaitkan dengan interaksinya dengan protein jaringan, yang mengarah pada pembentukan garam protein perak - albuminat. Perak belum diklasifikasikan sebagai unsur vital, namun peningkatan kandungannya di otak manusia, kelenjar endokrin, dan hati telah dibuktikan secara eksperimental. Perak masuk ke dalam tubuh melalui makanan nabati, seperti mentimun dan kubis.

Sebuah pertanyaan yang sangat menarik adalah tentang prinsip-prinsip pemilihan unsur-unsur kimia di alam untuk berfungsinya organisme hidup. Tidak ada keraguan bahwa prevalensinya bukanlah faktor penentu. Tubuh yang sehat sendiri mampu mengatur kandungan unsur individunya. Jika diberi pilihan (makanan dan air), hewan secara naluriah dapat berkontribusi terhadap peraturan ini. Kemampuan tumbuhan dalam proses ini terbatas.

Zat organik sel. Senyawa penting utama adalah protein, lemak dan karbohidrat. Biopolimer.

Senyawa organik rata-rata membentuk 20-30% massa sel organisme hidup. Ini termasuk polimer biologis, protein, karbohidrat, lipid, hormon, asam nukleat, dan vitamin.

Polimer biologis– senyawa organik yang menyusun sel-sel organisme hidup. Polimer adalah rantai multi-link dari zat sederhana - monomer (n 10 ribu - 100 ribu monomer.

Sifat biopolimer bergantung pada struktur molekulnya, jumlah dan variasi unit monomer. Jika monomernya berbeda, maka pergantian rantai yang berulang akan menghasilkan polimer biasa.

…A – A – B – A – A – B... teratur

…A – A – B – B – A – B – A... tidak beraturan

Karbohidrat

Rumus umum n(H 2 O)m

Karbohidrat berperan sebagai zat energi dalam tubuh manusia. Yang terpenting adalah sukrosa, glukosa, fruktosa, dan pati. Mereka dengan cepat diserap ("dibakar") di dalam tubuh. Pengecualian adalah serat (selulosa), yang banyak terdapat pada makanan nabati. Ini praktis tidak diserap oleh tubuh, tetapi sangat penting: ia bertindak sebagai pemberat dan membantu pencernaan, secara mekanis membersihkan selaput lendir lambung dan usus. Karbohidrat banyak terdapat pada kentang dan sayuran, sereal, pasta, buah-buahan dan roti.

Contoh: glukosa, ribosa, fruktosa, deoksiribosa – monosakarida. Sukrosa - disakarida. Pati, glikogen, selulosa - polisakarida

Berada di alam: pada tumbuhan, buah-buahan, serbuk sari, sayuran (bawang putih, bit), kentang, beras, jagung, biji gandum, kayu...

Fungsinya:

1) energi: ketika oksidasi menjadi CO2 dan H2O, energi dilepaskan; kelebihan energi disimpan di sel hati dan otot dalam bentuk glikogen;

2) konstruksi: dalam sel tumbuhan - dasar dinding sel yang kuat (selulosa);

3) struktural: mereka adalah bagian dari substansi antar sel pada kulit dan tendon tulang rawan;

4) pengenalan oleh sel lain: sebagai bagian dari membran sel, jika sel-sel hati yang terpisah bercampur dengan sel ginjal, mereka akan terpisah secara mandiri menjadi dua kelompok karena interaksi sel-sel yang sejenis.

Lipid (lipoid, lemak)

Lipid mencakup berbagai lemak, zat mirip lemak, fosfolipid... Semuanya tidak larut dalam air, tetapi larut dalam kloroform, eter...

Berada di alam: pada sel hewan dan manusia pada membran sel; di antara sel-selnya terdapat lapisan lemak subkutan.

Fungsi:

1) isolasi termal (pada ikan paus, pinniped...);

2) cadangan nutrisi;

3) energi: energi dilepaskan selama hidrolisis lemak;

4) struktural: beberapa lipid berfungsi sebagai bagian integral dari membran sel.

Lemak juga berfungsi sebagai sumber energi bagi tubuh manusia. Tubuh menyimpannya “sebagai cadangan” dan berfungsi sebagai sumber energi jangka panjang. Selain itu, lemak memiliki konduktivitas termal yang rendah dan melindungi tubuh dari hipotermia. Tidak mengherankan jika makanan tradisional masyarakat utara mengandung begitu banyak lemak hewani. Bagi orang yang melakukan pekerjaan fisik berat, cara termudah (meskipun tidak selalu lebih sehat) adalah mengimbangi energi yang dikeluarkan dengan makanan berlemak. Lemak adalah bagian dari dinding sel, formasi intraseluler, dan jaringan saraf. Fungsi lain dari lemak adalah untuk memasok vitamin yang larut dalam lemak dan zat aktif biologis lainnya ke jaringan tubuh.

Tupai

Gambar - Molekul protein

Tupai– biopolimer yang monomernya adalah asam amino.

Pembentukan molekul protein linier terjadi sebagai akibat reaksi asam amino satu sama lain.

Sumber protein tidak hanya dapat berasal dari produk hewani (daging, ikan, telur, keju cottage), tetapi juga produk nabati, misalnya kacang-kacangan (kacang-kacangan, kacang polong, kedelai, kacang tanah, yang mengandung hingga 22-23% protein menurut beratnya) , kacang-kacangan dan jamur. Namun, protein terbanyak terdapat pada keju (hingga 25%), produk daging (babi 8–15%, domba 16–17%, daging sapi 16–20%), unggas (21%), ikan (13–21%) , telur (13%), keju cottage (14%). Susu mengandung 3% protein, dan roti 7–8%. Di antara sereal, juara dalam hal protein adalah soba (13% protein dalam sereal kering), oleh karena itu direkomendasikan untuk nutrisi makanan. Untuk menghindari "kelebihan" dan pada saat yang sama memastikan fungsi normal tubuh, pertama-tama perlu memberi seseorang satu set protein lengkap dengan makanan. Jika protein dalam makanannya tidak mencukupi, orang dewasa akan merasa kehilangan kekuatan, kinerjanya menurun, dan daya tahan tubuhnya kurang terhadap infeksi dan pilek. Sedangkan bagi anak-anak, jika mereka kekurangan nutrisi protein, mereka akan sangat tertinggal dalam perkembangannya: anak-anak tumbuh, dan protein adalah “bahan pembangun” utama alam. Setiap sel organisme hidup mengandung protein. Otot, kulit, rambut, dan kuku manusia sebagian besar terdiri dari protein. Selain itu, protein adalah dasar kehidupan; mereka berpartisipasi dalam metabolisme dan menjamin reproduksi organisme hidup.

Struktur:

struktur primer– linier, dengan asam amino bergantian;

sekunder– berbentuk spiral dengan ikatan lemah antar lilitan (hidrogen);

tersier– spiral digulung menjadi bola;

kuaterner– ketika menggabungkan beberapa rantai yang berbeda dalam struktur utamanya.

Fungsi:

1) konstruksi: protein merupakan komponen penting dari semua struktur seluler;

2) struktural: protein yang dikombinasikan dengan DNA membentuk tubuh kromosom, dan dengan RNA – tubuh ribosom;

3) enzimatik: katalis kimia. reaksi dilakukan oleh enzim apa pun - protein, tetapi enzim yang sangat spesifik;

4) transpor : perpindahan O2 dan hormon dalam tubuh hewan dan manusia;

5) pengatur: protein dapat menjalankan fungsi pengaturan jika berupa hormon. Misalnya, insulin (hormon yang mendukung fungsi pankreas) mengaktifkan penyerapan molekul glukosa oleh sel dan pemecahan atau penyimpanannya di dalam sel. Dengan kekurangan insulin, glukosa menumpuk di dalam darah, berkembang menjadi diabetes;

6) pelindung: ketika benda asing masuk ke dalam tubuh, protein pelindung diproduksi - antibodi yang mengikat benda asing, menggabungkan dan menekan aktivitas vitalnya. Mekanisme resistensi tubuh ini disebut imunitas;

7) energi: dengan kekurangan karbohidrat dan lemak, molekul asam amino dapat teroksidasi.

Konsep "kehidupan". Ciri-ciri utama makhluk hidup: nutrisi, pernafasan, ekskresi, iritabilitas, mobilitas, reproduksi, pertumbuhan dan perkembangan.

Biologi– ilmu tentang asal usul dan perkembangan makhluk hidup, strukturnya, bentuk organisasi dan cara kegiatannya. Saat ini terdapat lebih dari 50 ilmu dalam kompleks ilmu biologi, di antaranya: botani, zoologi, anatomi, morfologi, biofisika, biokimia, ekologi, dll. Keberagaman disiplin ilmu tersebut disebabkan oleh kompleksitas objek kajian – materi hidup.

Dari sudut pandang ini, sangatlah penting untuk memahami kriteria apa yang mendasari pembagian materi menjadi hidup dan tak hidup.

Dalam biologi klasik, dua posisi berlawanan bersaing, menjelaskan esensi makhluk hidup dengan cara yang berbeda secara fundamental - reduksionisme dan vitalisme.

Pendukung reduksionisme percaya bahwa semua proses kehidupan organisme dapat direduksi menjadi serangkaian reaksi kimia tertentu. Ketentuan "reduksionisme" berasal dari kata Latin redaksi - mundur, kembali. Ide biologis reduksionisme mengandalkan gagasan materialisme mekanistik vulgar, yang paling tersebar luas dalam filsafat abad ke-17 dan ke-18. Materialisme mekanistik menjelaskan semua proses yang terjadi di alam dari sudut pandang hukum mekanika klasik. Adaptasi posisi materialis mekanistik terhadap kognisi biologis menyebabkan terbentuknya biologis reduksionisme. Dari sudut pandang ilmu pengetahuan alam modern, penjelasan reduksionis tidak dapat dianggap memuaskan, karena penjelasan tersebut mengebiri hakikat makhluk hidup. Tersebar paling luas reduksionisme diterima pada abad ke-18.

Kebalikan dari reduksionisme adalah vitalisme, yang para pendukungnya menjelaskan kekhususan organisme hidup dengan adanya kekuatan vital khusus di dalamnya. Ketentuan "vitalisme" berasal dari kata latin vita - kehidupan. Landasan filosofis vitalisme adalah idealisme. Vitalisme tidak menjelaskan secara spesifik dan mekanisme fungsi makhluk hidup, mereduksi semua perbedaan antara yang organik dan anorganik menjadi aksi “kekuatan vital” yang misterius dan tidak diketahui.

Biologi modern menganggap ciri-ciri utama makhluk hidup adalah:

1) metabolisme mandiri,

2) lekas marah,

4) kemampuan bereproduksi,

5) mobilitas,

6) kemampuan beradaptasi terhadap lingkungan

Berdasarkan totalitas sifat-sifat tersebut, makhluk hidup berbeda dengan makhluk tak hidup. Sistem biologis- Ini adalah sistem terbuka holistik yang terus-menerus bertukar materi, energi, informasi dengan lingkungan dan mampu mengatur dirinya sendiri. Sistem kehidupan secara aktif merespons perubahan lingkungan dan beradaptasi dengan kondisi baru. Kualitas-kualitas tertentu dari makhluk hidup mungkin juga melekat pada sistem anorganik, tetapi tidak ada sistem anorganik yang memiliki totalitas sifat-sifat yang terdaftar.

Ada bentuk peralihan yang menggabungkan sifat-sifat makhluk hidup dan benda mati, misalnya virus. Kata "virus" berasal dari bahasa latin virus – racun. Virus ditemukan pada tahun 1892 oleh ilmuwan Rusia D. Ivanovsky. Di satu sisi, mereka terdiri dari protein dan asam nukleat dan mampu bereproduksi sendiri, yaitu. mempunyai tanda-tanda makhluk hidup, tetapi sebaliknya, di luar organisme atau sel asing, mereka tidak menunjukkan tanda-tanda makhluk hidup - tidak memiliki metabolisme sendiri, tidak bereaksi terhadap rangsangan, dan tidak mampu tumbuh dan berkembang biak.

Semua makhluk hidup di Bumi memiliki komposisi biokimia yang sama: 20 asam amino, 5 basa nitrogen, glukosa, lemak. Kimia organik modern mengetahui lebih dari 100 asam amino. Rupanya, sejumlah kecil senyawa yang membentuk semua makhluk hidup merupakan hasil seleksi yang terjadi pada tahap evolusi prabiologis. Protein yang menyusun sistem kehidupan adalah senyawa organik dengan berat molekul tinggi. Dalam setiap protein, urutan asam amino selalu sama. Kebanyakan protein bertindak sebagai enzim - katalis untuk reaksi kimia yang terjadi dalam sistem kehidupan.

Pencapaian signifikan dalam biologi klasik adalah terciptanya teori struktur seluler organisme hidup. Dalam kompleks pengetahuan biologi modern, ada disiplin ilmu tersendiri yang mempelajari tentang sel - sitologi.

Konsep “sel” diperkenalkan ke dalam penggunaan ilmiah oleh ahli botani Inggris R. Hooke pada tahun 1665. Saat meneliti media gabus kering, ia menemukan banyak sel, atau ruangan, yang disebutnya sel. Namun, dua abad telah berlalu sejak penemuan ini hingga terciptanya teori sel.

Pada tahun 1837, ahli botani Jerman M. Schleiden mengajukan teori pembentukan sel tumbuhan. Menurut Schleiden, inti sel memegang peranan penting dalam reproduksi dan perkembangan sel, yang keberadaannya dikemukakan pada tahun 1831 oleh R. Brown.

Pada tahun 1839, rekan senegaranya M. Schleiden, ahli anatomi T. Schwann, berdasarkan data eksperimen dan kesimpulan teoretis, menciptakan teori seluler tentang struktur organisme hidup. Penciptaan teori sel pada pertengahan abad ke-19 merupakan langkah penting dalam pembentukan biologi sebagai disiplin ilmu independen.

Prinsip dasar teori sel

1. Sel adalah unit biologis dasar, dasar struktural dan fungsional semua makhluk hidup.

2. Sel melakukan metabolisme secara mandiri, mampu membelah dan mengatur diri sendiri.

3. Pembentukan sel-sel baru dari bahan non-seluler tidak mungkin terjadi; reproduksi sel hanya terjadi melalui pembelahan sel.

Teori seluler tentang struktur organisme hidup telah menjadi argumen yang meyakinkan yang mendukung gagasan kesatuan asal usul kehidupan di Bumi dan memiliki pengaruh yang signifikan terhadap pembentukan gambaran ilmiah modern tentang dunia.

Pada akhir abad kesembilan M, ilmuwan Arab Abu Bakr ar-Razi membagi semua zat yang dikenal pada waktu itu menjadi 3 kelompok tergantung asal usulnya: mineral, hewani, dan tumbuhan. Klasifikasi ini ada selama hampir 1000 tahun. Baru pada abad ke-19 3 golongan berubah menjadi 2: zat organik dan anorganik.

Zat anorganik

Zat anorganik bisa sederhana atau kompleks. Zat sederhana adalah zat yang mengandung atom dari satu unsur kimia saja. Mereka terbagi menjadi logam dan non-logam.

Logam merupakan zat plastik yang dapat menghantarkan panas dan listrik dengan baik. Hampir semuanya berwarna putih keperakan dan memiliki ciri khas kilau metalik. Sifat-sifat tersebut merupakan konsekuensi dari struktur khusus. Dalam kisi kristal logam, partikel logam (disebut ion atom) dihubungkan oleh elektron bersama yang dapat bergerak.

Bahkan mereka yang jauh dari ilmu kimia pun dapat menyebutkan contoh logam. Ini adalah besi, tembaga, seng, kromium dan zat sederhana lainnya yang dibentuk oleh atom-atom unsur kimia, yang simbolnya terletak di D.I. Mendeleev di bawah B – Pada diagonal dan di atasnya pada subgrup utama.

Nonlogam, seperti namanya, tidak memiliki sifat-sifat logam. Mereka rapuh, dan, dengan pengecualian yang jarang terjadi, tidak menghantarkan arus listrik dan tidak bersinar (kecuali yodium dan grafit). Sifatnya lebih beragam dibandingkan logam.

Alasan perbedaan tersebut juga terletak pada struktur zatnya. Dalam kisi kristal tipe atom dan molekul tidak ada elektron yang bergerak bebas. Di sini mereka bergabung berpasangan untuk membentuk ikatan kovalen. Non-logam yang terkenal - oksigen, nitrogen, belerang, fosfor, dan lainnya. Unsur – unsur nonlogam pada PSCE terletak di atas diagonal B-At

Zat anorganik kompleks adalah:

• asam yang terdiri dari atom hidrogen dan residu asam (HNO3, H2SO4);
• basa yang dibentuk oleh atom logam dan gugus hidrokso (NaOH, Ba(OH)2);
• garam yang rumusnya diawali dengan simbol logam dan diakhiri dengan residu asam (BaSO4, NaNO3);
• oksida yang dibentuk oleh dua unsur, salah satunya adalah O dengan bilangan oksidasi -2 (BaO, Na2O);
• senyawa biner lainnya (hidrida, nitrida, peroksida, dll.)

Secara total, beberapa ratus ribu zat anorganik diketahui.

Bahan organik

Senyawa organik berbeda dari senyawa anorganik terutama dalam komposisinya. Jika zat anorganik dapat dibentuk oleh salah satu unsur dalam Tabel Periodik, maka zat organik tentunya harus mengandung atom C dan H. Senyawa tersebut disebut hidrokarbon (CH4 - metana, C6H6 - benzena). Bahan baku hidrokarbon (minyak dan gas) membawa manfaat yang sangat besar bagi umat manusia. Namun, hal ini juga menyebabkan perselisihan yang serius.

Turunan hidrokarbon juga mengandung atom O dan N. Perwakilan senyawa organik yang mengandung oksigen adalah alkohol dan eter isomernya (C2H5OH dan CH3-O-CH3), aldehida dan isomernya - keton (CH3CH2CHO dan CH3COCH3), asam karboksilat dan eter kompleks ( CH3-COOH dan HCOOCH3). Yang terakhir ini juga termasuk lemak dan lilin. Karbohidrat juga merupakan senyawa yang mengandung oksigen.

Mengapa para ilmuwan menggabungkan zat tumbuhan dan hewan menjadi satu kelompok - senyawa organik dan apa bedanya dengan senyawa anorganik? Tidak ada kriteria tunggal yang jelas untuk memisahkan zat organik dan anorganik. Mari kita perhatikan sejumlah ciri yang menyatukan senyawa organik.

1. Komposisi (dibangun dari atom C, H, O, N, lebih jarang P dan S).
2. Struktur (diperlukan ikatan C-H dan C-C, mereka membentuk rantai dan siklus dengan panjang berbeda);
3. Sifat (semua senyawa organik mudah terbakar, membentuk CO2 dan H2O selama pembakaran).

Di antara bahan organik terdapat banyak polimer yang berasal dari alam (protein, polisakarida, karet alam, dll), buatan (viscose) dan sintetis (plastik, karet sintetis, poliester, dll). Mereka memiliki berat molekul yang besar dan struktur yang lebih kompleks dibandingkan dengan zat anorganik.

Terakhir, ada lebih dari 25 juta zat organik.

Ini hanyalah gambaran dangkal tentang zat organik dan anorganik. Lebih dari selusin karya ilmiah, artikel dan buku teks telah ditulis tentang masing-masing kelompok ini.

Senyawa anorganik - video

Sedikit chemistry

Dari 92 unsur kimia yang diketahui ilmu pengetahuan saat ini, 81 unsur terdapat dalam tubuh manusia. Diantaranya adalah 4 unsur utama: C (karbon), H (hidrogen), O (oksigen), N (nitrogen), serta 8 unsur makro dan 69 unsur mikro.

Makronutrien

Makronutrien- ini adalah zat yang kandungannya melebihi 0,005% berat badan. Ini Ca (kalsium), Cl (klorin), F (fluor). K (kalium), Mg (magnesium), Na (natrium), P (fosfor) dan S (belerang). Mereka adalah bagian dari jaringan utama - tulang, darah, otot. Bersama-sama, unsur utama dan unsur makro membentuk 99% berat badan seseorang.

elemen mikro

elemen mikro- ini adalah zat yang kandungannya tidak melebihi 0,005% untuk setiap elemen individu, dan konsentrasinya dalam jaringan tidak melebihi 0,000001%. Unsur mikro juga sangat penting untuk kehidupan normal.

Subkelompok khusus dari unsur mikro adalah elemen ultramikro, terkandung dalam tubuh dalam jumlah yang sangat kecil, adalah emas, uranium, merkuri, dll.

70-80% tubuh manusia terdiri dari air, selebihnya terdiri dari zat organik dan mineral.

Bahan organik

Bahan organik dapat dibentuk (atau disintesis secara artifisial) dari mineral. Komponen utama dari semua zat organik adalah karbon(studi tentang struktur, sifat kimia, metode produksi dan penggunaan praktis berbagai senyawa karbon adalah mata pelajaran kimia organik). Karbon adalah satu-satunya unsur kimia yang mampu membentuk sejumlah besar senyawa berbeda (jumlah senyawa ini melebihi 10 juta!). Ia terdapat dalam protein, lemak dan karbohidrat, yang menentukan nilai gizi makanan kita; merupakan bagian dari semua organisme hewan dan tumbuhan.

Selain karbon, senyawa organik juga sering mengandung oksigen, nitrogen, Kadang-kadang - fosfor, belerang dan unsur-unsur lainnya, tetapi banyak dari senyawa ini memiliki sifat anorganik. Tidak ada garis tegas antara zat organik dan anorganik. Utama tanda-tanda senyawa organik hidrokarbon mempunyai perbedaan senyawa karbon-hidrogen dan turunannya. Molekul zat organik apa pun mengandung fragmen hidrokarbon.

Ilmu khusus berkaitan dengan studi tentang berbagai jenis senyawa organik yang terdapat pada organisme hidup, struktur dan sifat-sifatnya - biokimia.

Tergantung pada strukturnya, senyawa organik dibagi menjadi senyawa sederhana - asam amino, gula dan asam lemak, senyawa yang lebih kompleks - pigmen, serta vitamin dan koenzim (komponen enzim non-protein), dan yang paling kompleks - tupai Dan asam nukleat.

Sifat-sifat zat organik ditentukan tidak hanya oleh struktur molekulnya, tetapi juga oleh jumlah dan sifat interaksinya dengan molekul tetangganya, serta penataan ruang timbal baliknya. Faktor-faktor ini paling jelas termanifestasi dalam perbedaan sifat-sifat zat yang letaknya berbeda keadaan agregasi.

Proses transformasi suatu zat yang disertai dengan perubahan komposisi dan (atau) strukturnya disebut reaksi kimia. Inti dari proses ini adalah pemutusan ikatan kimia pada zat awal dan pembentukan ikatan baru pada produk reaksi. Reaksi dianggap selesai jika komposisi bahan campuran reaksi tidak berubah lagi.

Reaksi senyawa organik (reaksi organik) mematuhi hukum umum reaksi kimia. Namun, perjalanannya seringkali lebih kompleks dibandingkan interaksi senyawa anorganik. Oleh karena itu, dalam kimia organik, banyak perhatian diberikan pada studi tentang mekanisme reaksi.

Mineral

Mineral dalam tubuh manusia lebih sedikit dibandingkan yang organik, tetapi mereka juga penting. Zat-zat tersebut antara lain besi, yodium, tembaga, seng, kobalt, kromium, molibdenum, nikel, vanadium, selenium, silikon, litium dll. Meskipun kebutuhannya kecil secara kuantitatif, mereka secara kualitatif mempengaruhi aktivitas dan kecepatan semua proses biokimia. Tanpa mereka, pencernaan makanan yang normal dan sintesis hormon tidak mungkin terjadi. Dengan kekurangan zat-zat ini dalam tubuh manusia, timbul gangguan tertentu yang menyebabkan penyakit khas. Unsur mikro sangat penting bagi anak-anak selama periode pertumbuhan intensif tulang, otot, dan organ dalam. Seiring bertambahnya usia, kebutuhan seseorang akan mineral agak berkurang.

Fungsi ekskresi dilakukan oleh saluran pencernaan; organ pernapasan luar; kelenjar keringat, sebasea, lakrimal, susu dan lainnya, serta ginjal (Gbr. 1.14), yang dengannya produk pembusukan dikeluarkan dari tubuh.

Beras. 1.14.

Organ penting dalam sistem ekskresi adalah ginjal, yang terlibat langsung dalam pengaturan metabolisme air dan mineral, menjamin keseimbangan (keseimbangan) asam basa dalam tubuh, dan membentuk zat aktif biologis, seperti renin, yang mempengaruhi tekanan darah. tingkat.

Struktur kimia tubuh manusia

Tubuh manusia mengandung zat organik dan anorganik. Air membentuk 60% berat badan, dan mineral rata-rata 4%. Zat organik terutama diwakili oleh protein (18%), lemak (15%), karbohidrat (2-3%). Semua zat dalam tubuh, serta alam mati, dibangun dari atom-atom berbagai unsur kimia.

Dari 110 unsur kimia yang diketahui, tubuh manusia sebagian besar mengandung 24 unsur (Tabel 1.2). Tergantung pada kuantitasnya di dalam tubuh, unsur kimia dibagi menjadi unsur basa, makro, mikro, dan ultramikro.

Perhatikan bahwa unsur-unsur kimia individu terakumulasi secara tidak merata di berbagai organ dan jaringan tubuh manusia. Misalnya, jaringan tulang mengakumulasi kalsium dan fosfor, darah - zat besi, kelenjar tiroid - yodium, hati - tembaga, kulit - strontium, dll.

Komposisi kuantitatif dan kualitatif unsur-unsur kimia tubuh bergantung pada faktor lingkungan eksternal (nutrisi, ekologi, dll.) dan pada fungsi masing-masing organ.

Makronutrien dan pentingnya mereka dalam tubuh ditentukan oleh fakta bahwa mereka diperlukan untuk implementasi banyak aktivitas biologis

Tabel 1.2

Unsur kimia yang menyusun tubuh manusia

(menurut N.I. Volkov)

	Unsur kimia
Dasar	Oksigen (O)		Jumlah 99,9%
elemen	Karbon (C)
	Hidrogen (H) Nitrogen (N)
Makronutrien	Kalsium (Ca)
	Fosfor (P)
	Natrium (Na)
	magnesium (Mg)
Mikro dan ultra
elemen mikro	Fluor (F) Silikon (Si) Vanadium (V) Kromium (Cr) Mangan (Mn) Besi (Fe) Kobalt (Co) Tembaga (Cu) Seng (Zn) Selenium (Se)
	Molibdenum (Mo) Yodium (J)

proses kimia. Mereka adalah faktor nutrisi yang penting karena tidak diproduksi di dalam tubuh. Kandungan mineralnya relatif rendah (4-10% dari berat badan kering) dan bergantung pada keadaan fungsional tubuh, umur, status gizi dan kondisi lingkungan.

Kalsium dalam tubuh manusia menyumbang 40% dari jumlah total semua mineral. Itu adalah bagian dari gigi dan tulang, memberi mereka kekuatan. Penurunan aliran kalsium ke jaringan tubuh menyebabkan pelepasannya dari tulang, yang menyebabkan penurunan kekuatannya (osteoporosis), serta gangguan fungsi sistem saraf, sirkulasi darah, termasuk aktivitas otot.

Fosfor membentuk 22% dari jumlah semua mineral. Sekitar 80% jumlahnya ditemukan di jaringan dalam bentuk kalsium fosfat. Fosfor berperan penting dalam proses pembentukan energi, karena dalam bentuk residu asam fosfat termasuk dalam komposisi sumber energi - ATP, ADP, CrP, berbagai nukleotida, serta dalam komposisi pembawa hidrogen dan beberapa. produk metabolisme.

Natrium dan kalium ditemukan di seluruh jaringan dan cairan tubuh. Kalium sebagian besar ditemukan di dalam sel, natrium - di ruang ekstraseluler. Keduanya terlibat dalam konduksi impuls saraf, stimulasi jaringan, penciptaan tekanan darah osmotik (ion aktif osmotik), menjaga keseimbangan asam basa, dan juga mempengaruhi aktivitas enzim Naf, Kf, ATPase. Unsur-unsur ini mengatur pertukaran air dalam tubuh: ion natrium menahan air dalam jaringan dan menyebabkan pembengkakan protein (pembentukan koloid), yang menyebabkan edema; Ion kalium, sebaliknya, meningkatkan ekskresi natrium dan air dari tubuh. Kekurangan natrium dan kalium dalam tubuh menyebabkan terganggunya sistem saraf pusat, alat kontraktil otot, sistem kardiovaskular dan pencernaan, yang berujung pada penurunan kinerja fisik.

Magnesium dalam jaringan tubuh berada dalam perbandingan tertentu dengan kalsium. Ini mempengaruhi metabolisme energi, sintesis protein, karena merupakan penggerak banyak enzim, yang disebut kinase dan melakukan fungsi mentransfer gugus fosfat dari molekul ATP ke berbagai substrat. Magnesium juga mempengaruhi rangsangan otot dan membantu menghilangkan kolesterol dari tubuh.

Kekurangannya menyebabkan peningkatan rangsangan neuromuskular, kram dan kelemahan otot.

Klorin mengacu pada zat aktif osmotik dan terlibat dalam pengaturan tekanan osmotik dan metabolisme air sel-sel tubuh, digunakan untuk pembentukan asam klorida (HC1) - komponen penting dari jus lambung. Kekurangan klorin dalam tubuh dapat menyebabkan penurunan tekanan darah, berkontribusi terhadap infark miokard, dan menyebabkan kelelahan, mudah tersinggung, dan mengantuk.

Unsur mikro dan ultra mikro. Besi berperan sangat penting dalam proses pembentukan energi aerobik dalam tubuh. Ini adalah bagian dari protein hemoglobin dan mioglobin, yang mengangkut 0 2 dan CO 2 dalam tubuh, serta sitokrom - komponen rantai pernapasan di mana proses oksidasi biologis dan pembentukan LTP terjadi. Kekurangan zat besi dalam tubuh menyebabkan gangguan pembentukan hemoglobin dan penurunan konsentrasinya dalam darah. Hal ini dapat menyebabkan perkembangan anemia defisiensi besi, penurunan kapasitas oksigen darah dan penurunan tajam kinerja fisik.

Seng adalah bagian dari banyak enzim metabolisme energi, serta enzim karbonat anhidrase, yang mengkatalisis pertukaran H 2 CO 3 dan laktat dehidrogenase, yang mengatur pemecahan oksidatif asam laktat. Ini berpartisipasi dalam penciptaan struktur aktif protein insulin - hormon pankreas, dan meningkatkan efek hormon hipofisis (gonadotropik) dan gonad (testosteron, estrogen) pada proses sintesis protein. Kekurangan seng dapat menyebabkan melemahnya kekebalan tubuh, kehilangan nafsu makan, dan memperlambat proses pertumbuhan.

Tembaga mendorong pertumbuhan tubuh, meningkatkan proses hematopoietik, mempengaruhi laju oksidasi glukosa dan pemecahan glikogen. Ini adalah bagian dari enzim rantai pernapasan, meningkatkan aktivitas lipase, pepsin dan enzim lainnya.

mangan, kobalt, kromium digunakan oleh tubuh sebagai penggerak berbagai enzim yang berperan dalam metabolisme karbohidrat, protein, lipid, sintesis kolesterol, mempengaruhi proses hematopoietik, dan meningkatkan pertahanan tubuh. Kromium juga meningkatkan sintesis protein, menunjukkan efek anabolik. Mangan terlibat dalam sintesis vitamin C, yang sangat penting bagi atlet.

Yodium diperlukan untuk pembangunan hormon tiroid - tiroksin dan turunannya. Kekurangannya dalam tubuh menyebabkan penyakit kelenjar tiroid (gondok endemik): 150 mcg memenuhi kebutuhan harian tubuh akan yodium.

Fluor merupakan bagian dari email gigi dan dentin. Kelebihannya menghambat proses respirasi jaringan dan oksidasi asam lemak. Fluorida yang tidak mencukupi menyebabkan penyakit gigi (karies), dan kelebihan menyebabkan pewarnaan email (fluorosis).

Selenium memiliki efek antioksidan, yaitu. melindungi sel dari peroksidasi lipid berlebihan, yang menyebabkan akumulasi hidrogen peroksida berbahaya di jaringan. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa selenium memperkuat sistem kekebalan tubuh dan mencegah terjadinya sel kanker, serta terlibat dalam transfer informasi genetik.