APAKAH KOMPOSISI KIMIA MAKHLUK HIDUP? - BIOLOGI - 2025

The komposisi kimia makhluk hidup adalah berdasarkan kepada molekul organik dan beberapa elemen bukan organik, lebih kurang dalam bahagian yang sama dan yang melaksanakan fungsi yang sama di semua daripada mereka.

Organisma hidup terdiri daripada sel dan sel-sel ini mempunyai tahap kerumitan yang berbeza dalam organisasinya. Sebilangannya agak sederhana, seperti bakteria, dan yang lain dicirikan oleh corak organisasi yang lebih kompleks, dengan lebih banyak unsur dalam organisasi dalamannya, seperti yang berlaku di kebanyakan sel eukariotik.

Gambar oleh «oblako3011» di www.pixabay.com

Unsur-unsur struktur bahan hidup terdiri daripada biomolekul dan komponen utama sebahagian besar biomolekul ini adalah, bagi manusia, misalnya, karbon (50%), oksigen (20%), hidrogen (10%). ), nitrogen (8.5%), kalsium (4%) dan fosfor (2.5%) (semua nilai berbanding berat kering).

Enam unsur ini mewakili kira-kira 95% dari keseluruhan komposisi bahan organik, selebihnya 5% sesuai dengan unsur-unsur lain seperti: kalium, sulfur, natrium, klorin, magnesium, besi, mangan dan iodin.

Perlu diingatkan bahawa sebilangan besar komposisi organisma (lebih daripada 60% berat badan) adalah air dalam keadaan cair, yang merupakan elemen asas bagi kehidupan kerana struktur dan sel intraselular sendiri terendam di dalamnya. .

Medium cair ini menyediakan sel-sel dengan keadaan yang paling penting dan di dalamnya semua reaksi biokimia yang relevan untuk kelangsungan hidup berlaku.

komposisi kimia makhluk hidup

- Biomolekul kompleks

Beberapa elemen utama yang masuk ke dalam komposisi bahan hidup bergabung dalam bahagian yang berbeza untuk membentuk kumpulan molekul organik kecil yang berbeza, yang seterusnya berfungsi sebagai elemen struktur untuk pembentukan biomolekul yang lebih kompleks.

Hubungan antara elemen struktur ini dan biomolekul organisma kompleks utama adalah seperti berikut:

- Deoxyribonucleotides dan deoxyribonucleic acid (DNA)

- Ribonukleotida dan asid ribonukleat (RNA)

- Asid amino dan protein

- Monosakarida dan polisakarida

- Asid lemak dan lipid

Deoxyribonucleotides dan deoxyribonucleic acid

Asid Deoxyribonucleic atau DNA mengandungi maklumat keturunan semua makhluk hidup, prokariota dan eukariota. Biomolekul penting ini juga menentukan ciri utama sel, baik dari sudut pandang morfologi, metabolik, struktur dan perkembangan.

DNA menyandikan maklumat yang diperlukan untuk sintesis protein, dan juga yang diperlukan untuk mensintesis RNA, yang merupakan molekul organik penting lain yang diperlukan untuk sintesis dan kawalan banyak proses selular.

Ia adalah polimer yang terdiri daripada dua helai subunit yang disebut nukleotida, yang strukturnya dibentuk oleh molekul deoxyribose (monosakarida dengan 5 atom karbon), satu atau lebih kumpulan fosfat dan asas nitrogen dengan satu atau dua cincin (purine atau pyrimidine, masing-masing).

Basis purik DNA adalah adenin (A) dan guanine (G), sementara pangkalan pyrimidine adalah timin (T) dan sitosin (C).

Secara linier, nukleotida dari helai DNA yang sama bergabung antara satu sama lain melalui ikatan fosfodiester, yang terdiri daripada kumpulan fosfat dan gula yang mereka kaitkan secara kovalen.

Asas yang terdapat pada salah satu helai saling melengkapi dengan yang bertentangan dengan helai lain dengan ikatan hidrogen, selalu dengan cara yang sama: adenin dengan timin (AT) dan guanin dengan sitosin (GC ).

Asas nitrogen yang berbeza dalam DNA dan RNA.
Pengguna Sumber: Sponktranslation: Pengguna: Jcfidy

Ribonukleotida dan asid ribonukleik

Seperti DNA, asid ribonukleat adalah biomolekul dan bertanggungjawab untuk proses pengikatan asid amino yang membentuk protein, serta proses pengawalan dan pengawalan gen yang lebih kompleks.

Ia juga merupakan biopolimer, tetapi nukleotida yang membentuknya disebut ribonukleotida, kerana monosakarida yang menyusunnya bukan deoksiribosa, seperti dalam DNA, tetapi ribosa. Mereka juga mempunyai satu atau lebih kumpulan fosfat dan asas nitrogennya berbeza dengan DNA kerana guanin tidak terdapat, tetapi uracil (U).

Asid amino dan protein

Protein adalah biomolekul yang dapat mencapai tahap kerumitan yang berbeza-beza dan serba boleh secara signifikan dari segi struktur dan fungsi. Mereka tidak hanya memberi struktur dan bentuk pada sel, tetapi juga dapat melakukan kegiatan yang memungkinkan pengembangan cepat reaksi biokimia penting (enzim).

Terlepas dari jenis protein yang dimaksud, semuanya terdiri dari "blok bangunan" dasar yang disebut asam amino , yang merupakan molekul yang memiliki atom karbon "asimetris" yang melekat pada suatu gugus amino (-NH2), ke gugus karboksil (-COOH), atom hidrogen (-H) dan kumpulan R yang membezakannya.

Perwakilan grafik struktur protein ribosom (Sumber: Jawahar Swaminathan dan kakitangan MSD di Institut Bioinformatik Eropah melalui Wikimedia Commons)

Asid amino yang paling biasa terdapat di dalamnya adalah 20 dan dikelaskan mengikut identiti kumpulan R; ini adalah:

- asparagine, glutamine, tyrosine, serine, threonine (polar)

- Asid aspartat, asid glutamat, arginin, lisin, histidin (mereka yang mempunyai muatan) dan

- glisin, alanin, valin, leusin, isoleusin, triptofan, prolin, sistein, metionin dan fenilalanin (yang apolar).

Setelah DNA diterjemahkan ke dalam molekul RNA, setiap triplet nukleotida mewakili kod yang memberitahu struktur yang mensintesis protein (ribosom) jenis asid amino untuk dimasukkan ke dalam rantai peptida yang sedang berkembang.

Oleh itu, polipeptida yang membentuk protein dihasilkan, berkat penyatuan antara asid amino mereka, yang terdiri daripada pembentukan ikatan peptida antara karbon kumpulan karboksil asid amino dan nitrogen kumpulan amino asid amino yang berdekatan.

Monosakarida dan polisakarida

Karbohidrat adalah salah satu biomolekul yang paling banyak terdapat pada makhluk hidup. Mereka memenuhi fungsi asas seperti struktur, pemakanan, elemen isyarat, dll. Mereka terdiri dari kompleks kimia karbon, hidrogen dan oksigen dalam bahagian yang berbeza.

Tumbuhan adalah salah satu pengeluar karbohidrat semula jadi makhluk hidup dan kebanyakan haiwan bergantung kepada mereka untuk hidup, kerana mereka mengeluarkan tenaga, air dan karbon dari ini.

Selulosa, biopolimer struktur (Sumber: Vicente Neto melalui Wikimedia Commons)

Karbohidrat struktur sayur-sayuran (selulosa, lignin, dan lain-lain), serta karbohidrat rizab tumbuhan (kanji) dan banyak haiwan (glikogen), lebih kurang polisakarida kompleks yang terdiri daripada polimer unit gula sederhana atau monosakarida (terutamanya glukosa).

Asid lemak dan lipid

Lipid adalah sebatian yang tidak larut dalam air yang merupakan bahan asas membran biologi, dari sudut fungsional dan struktur semua sel hidup.

Mereka adalah molekul amphipathic, iaitu molekul yang mempunyai hujung hidrofilik dan hidrofobik. Mereka terdiri dari rantai asam lemak yang melekat pada kerangka karbon, umumnya gliserol, yang atom karbon "bebas" ketiga dilekatkan pada pengganti tertentu yang memberikan identiti masing-masing molekul.

Beberapa lipid yang paling biasa (Sumber: Pengunggah asal adalah Lmaps di Wikipedia Inggeris. Melalui Wikimedia Commons)

Asid lemak adalah hidrokarbon, iaitu, ia hanya terdiri daripada atom karbon dan hidrogen yang terikat bersama.

Hubungan beberapa lipid dalam bentuk bilayer adalah yang memungkinkan pembentukan membran dan ciri-ciri hidrofobik struktur ini, serta kehadiran protein integral dan periferal, menjadikan ini struktur separa telap.

- Air

Gambar oleh José Manuel Suárez, melalui Wikimedia Commons

Air (H2O) adalah salah satu unsur kimia terpenting bagi makhluk hidup dan sel-sel yang membentuknya. Sebilangan besar berat badan haiwan dan tumbuhan terdiri daripada cecair tidak berwarna ini.

Melalui fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan, air adalah sumber oksigen utama yang bernafas oleh haiwan dan juga atom hidrogen yang merupakan sebahagian daripada sebatian organik.

Ia dianggap sebagai pelarut sejagat dan sifatnya menjadikannya sangat penting untuk pengembangan hampir semua tindak balas biokimia yang menjadi ciri organisma hidup.

Sekiranya dilihat dari sudut selular, air dibahagikan kepada "petak":

• Ruang intraselular, di mana sitosol terbentuk oleh air dengan bahan-bahan lain bercampur, cecair di mana organel sel eukariotik digantung.
• Ruang ekstraselular, yang terdiri dari lingkungan yang mengelilingi sel, baik dalam jaringan atau di lingkungan semula jadi (organisma uniselular).

- Ion

Sebilangan besar unsur kimia dalam sel dijumpai dalam bentuk biomolekul yang disebutkan di atas dan banyak unsur lain yang dihilangkan dari teks ini. Walau bagaimanapun, unsur kimia penting lain adalah dalam bentuk ion.

Selaput sel umumnya tidak tahan terhadap ion yang dilarutkan di persekitaran dalaman atau luaran sel, jadi ini boleh masuk atau meninggalkannya melalui alat pengangkutan atau saluran khas.

Kepekatan ion medium ekstraselular atau sitosol mempengaruhi ciri-ciri osmotik dan elektrik sel, serta proses isyarat berbeza selular yang bergantung pada ini.

Antara ion yang paling penting untuk tisu haiwan dan tumbuhan ialah kalsium, kalium dan natrium, klorin dan magnesium.

Rujukan

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Biologi Molekul Sel. Edisi ke-4. New York: Garland Science; 2002. Komponen Kimia Sel. Boleh didapati dari: ncbi.nlm.nih.gov
2. Gladyshev, GP, Kitaeva, DK, & Ovcharenko, EN (1996). Mengapa komposisi kimia makhluk hidup menyesuaikan diri dengan persekitaran? Jurnal Sistem Biologi, 4 (04), 555-564.
3. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Biokimia yang digambarkan oleh Harper. Mcgraw-bukit.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
5. Prescher, JA, & Bertozzi, CR (2005). Kimia dalam sistem hidup. Biologi kimia alam, 1 (1), 13-21.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologi (edisi ke-9). Brooks / Cole, Cengage Pembelajaran: Amerika Syarikat.