BAGAIMANA KOMPOSISI KIMIAWI MAKHLUK HIDUP? - BIOLOGI - 2025

The komposisi kimia dari makhluk hidup didasarkan pada molekul organik dan beberapa unsur anorganik, lebih atau kurang dalam proporsi yang sama dan yang melakukan fungsi yang sama dalam semua mereka.

Organisme hidup terdiri dari sel-sel dan sel-sel ini menyajikan derajat kompleksitas yang berbeda dalam organisasinya. Beberapa relatif sederhana, seperti bakteri, dan lainnya dicirikan oleh pola organisasi yang lebih kompleks, dengan lebih banyak elemen dalam organisasi internal mereka, seperti yang terjadi pada kebanyakan sel eukariotik.

Foto oleh «oblako3011» di www.p segar.com

Unsur struktural materi hidup terdiri dari biomolekul dan unsur utama sebagian besar biomolekul ini adalah, dalam kasus manusia, misalnya, karbon (50%), oksigen (20%), hidrogen (10%). ), nitrogen (8,5%), kalsium (4%) dan fosfor (2,5%) (semua nilai relatif terhadap berat kering).

Keenam unsur ini mewakili kurang lebih 95% dari total komposisi bahan organik, sisanya 5% sesuai dengan unsur lain seperti: kalium, belerang, natrium, klor, magnesium, besi, mangan, dan yodium.

Perlu dicatat bahwa sebagian besar komposisi organisme (lebih dari 60% berat badan) adalah air dalam keadaan cair, yang merupakan elemen fundamental bagi kehidupan karena baik struktur intraseluler maupun sel sendiri terbenam di dalamnya. .

Media cair ini menyediakan sel dengan kondisi paling penting yang diperlukan dan di dalamnya semua reaksi biokimia yang relevan untuk kelangsungan hidup terjadi.

komposisi kimiawi makhluk hidup

- Biomolekul kompleks

Beberapa elemen utama yang membentuk komposisi materi hidup bergabung dalam proporsi yang berbeda untuk membentuk kumpulan molekul organik kecil yang berbeda, yang pada gilirannya berfungsi sebagai elemen struktural untuk pembentukan biomolekul yang lebih kompleks.

Hubungan antara elemen struktural ini dan biomolekul kompleks utama organisme adalah sebagai berikut:

- Deoksiribonukleotida dan asam deoksiribonukleat (DNA)

- Ribonukleotida dan asam ribonukleat (RNA)

- Asam amino dan protein

- Monosakarida dan polisakarida

- Asam lemak dan lipid

Deoksiribonukleotida dan asam deoksiribonukleat

Asam deoksiribonukleat atau DNA mengandung informasi keturunan dari semua makhluk hidup, prokariota dan eukariota. Biomolekul penting ini juga menentukan ciri-ciri utama suatu sel, baik dari segi morfologi, metabolis, struktural dan perkembangan.

DNA mengkodekan informasi yang diperlukan untuk sintesis protein, serta informasi yang diperlukan untuk mensintesis RNA, yang merupakan molekul organik penting lainnya yang diperlukan untuk sintesis dan kontrol banyak proses seluler.

Ini adalah polimer yang terdiri dari dua untai subunit yang disebut nukleotida, yang strukturnya dibentuk oleh molekul deoksiribosa (monosakarida dengan 5 atom karbon), satu atau lebih gugus fosfat dan basa nitrogen dengan satu atau dua cincin (purin atau pirimidin, masing-masing).

Basa purik DNA adalah adenin (A) dan guanin (G), sedangkan basa pirimidin adalah timin (T) dan sitosin (C).

Secara linier, nukleotida dari untai DNA yang sama bergabung satu sama lain melalui ikatan fosfodiester, yang terdiri dari gugus fosfat dan gula yang terikat secara kovalen.

Basa yang ada di salah satu untai saling melengkapi dengan basa yang berlawanan di untai lainnya melalui ikatan hidrogen, selalu dengan cara yang sama: adenin dengan timin (AT) dan guanin dengan sitosin (GC ).

Basa nitrogen berbeda dalam DNA dan RNA.
Sumber Pengguna: Terjemahan Sponk: Pengguna: Jcfidy

Ribonukleotida dan asam ribonukleat

Seperti DNA, asam ribonukleat adalah biomolekul dan bertanggung jawab untuk proses pengikatan asam amino yang membentuk protein, serta proses regulasi dan kontrol ekspresi gen yang lebih kompleks.

Ia juga merupakan biopolimer, tetapi nukleotida yang membentuknya disebut ribonukleotida, karena monosakarida yang menyusunnya bukanlah deoksiribosa, seperti pada DNA, tetapi ribosa. Mereka juga memiliki satu atau lebih gugus fosfat dan basa nitrogennya berbeda dari DNA di guanin yang tidak ada, tetapi urasil (U).

Asam amino dan protein

Protein adalah biomolekul yang dapat mencapai berbagai tingkat kompleksitas dan sangat serbaguna dalam hal struktur dan fungsi. Mereka tidak hanya memberi struktur dan bentuk pada sel, tetapi juga dapat memiliki aktivitas yang memungkinkan perkembangan cepat reaksi biokimia esensial (enzim).

Terlepas dari jenis protein yang dipertanyakan, semuanya tersusun dari "blok pembangun" dasar yang disebut asam amino , yang merupakan molekul yang memiliki atom karbon "asimetris" yang terikat pada gugus amino (-NH2), ke gugus karboksil. (-COOH), atom hidrogen (-H) dan gugus R yang membedakannya.

Representasi grafis dari struktur protein ribosom (Sumber: Jawahar Swaminathan dan staf MSD di European Bioinformatics Institute melalui Wikimedia Commons)

Asam amino yang paling umum di alam adalah 20 dan diklasifikasikan menurut identitas gugus R; ini adalah:

- asparagine, glutamine, tyrosine, serine, treonine (polar yang)

- asam aspartat, asam glutamat, arginin, lisin, histidin (yang memiliki 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 kode yang memberi tahu struktur yang mensintesis protein (ribosom) jenis asam amino apa yang akan dimasukkan ke dalam rantai peptida yang sedang tumbuh.

Polipeptida yang menyusun protein dihasilkan, berkat penyatuan antara asam amino mereka, yang terdiri dari pembentukan ikatan peptida antara karbon gugus karboksil dari asam amino dan nitrogen dari gugus amino dari asam amino yang berdekatan.

Monosakarida dan polisakarida

Karbohidrat adalah salah satu biomolekul paling melimpah pada makhluk hidup. Mereka memenuhi fungsi dasar seperti struktural, nutrisi, elemen pensinyalan, dll. Mereka terdiri dari kompleks kimiawi karbon, hidrogen, dan oksigen dalam proporsi berbeda.

Tumbuhan adalah salah satu penghasil utama karbohidrat alami dan sebagian besar hewan bergantung padanya untuk kebutuhan hidup mereka, karena mereka mengekstraksi energi, air dan karbon dari ini.

Selulosa, biopolimer struktural (Sumber: Vicente Neto via Wikimedia Commons)

Karbohidrat struktural dari sayuran (selulosa, lignin, dll.), Serta cadangan karbohidrat tumbuhan (pati) dan banyak hewan (glikogen), kurang lebih merupakan polisakarida kompleks yang terdiri dari polimer unit gula sederhana atau monosakarida (terutama glukosa).

Asam lemak dan lipid

Lipid adalah senyawa yang tidak larut dalam air yang merupakan substansi fundamental dari membran biologis, elementer dari sudut pandang fungsional dan struktural semua sel hidup.

Mereka adalah molekul amphipathic, yaitu molekul yang memiliki ujung hidrofilik dan hidrofobik. Mereka terdiri dari rantai asam lemak yang terikat pada kerangka karbon, umumnya gliserol, yang ketiga atom karbon “bebas” nya terikat pada substituen tertentu yang memberikan identitas pada setiap molekul.

Beberapa lipid yang paling umum (Sumber: Pengunggah asli adalah Lmaps di Wikipedia bahasa Inggris. Melalui Wikimedia Commons)

Asam lemak adalah hidrokarbon, yang terdiri dari atom karbon dan hidrogen yang terikat bersama.

Asosiasi beberapa lipid dalam bentuk bilayer inilah yang memungkinkan pembentukan membran dan karakteristik hidrofobisitas struktur ini, serta adanya protein integral dan perifer, menjadikannya struktur semi permeabel.

- Air

Foto oleh José Manuel Suárez, melalui Wikimedia Commons

Air (H2O) adalah salah satu unsur kimia terpenting bagi makhluk hidup dan sel pembentuknya. Sebagian besar bobot tubuh hewan dan tumbuhan terdiri dari cairan tak berwarna ini.

Melalui fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan, air merupakan sumber utama oksigen yang dihirup oleh hewan dan juga atom hidrogen yang merupakan bagian dari senyawa organik.

Ini dianggap sebagai pelarut universal dan sifat-sifatnya membuatnya sangat penting untuk pengembangan hampir semua reaksi biokimia yang menjadi ciri organisme hidup.

Jika dilihat dari sudut pandang seluler, air dibagi menjadi "kompartemen":

• Ruang intraseluler, tempat sitosol dibentuk oleh air dengan zat lain yang bercampur, suatu cairan tempat organel sel eukariotik tersuspensi.
• Ruang ekstraseluler, yang terdiri dari lingkungan yang mengelilingi sel, baik dalam jaringan maupun di lingkungan alami (organisme uniseluler).

- Ion

Banyak unsur kimiawi dalam sel ditemukan dalam bentuk biomolekul yang disebutkan di atas dan banyak lagi yang dihilangkan dari teks ini. Namun, unsur kimia penting lainnya adalah dalam bentuk ion.

Membran sel umumnya tahan terhadap ion yang terlarut di lingkungan internal atau eksternal sel, sehingga dapat masuk atau keluar melalui transporter atau saluran khusus.

Konsentrasi ionik dari media ekstraseluler atau sitosol mempengaruhi karakteristik osmotik dan listrik sel, serta berbagai proses pensinyalan seluler yang bergantung padanya.

Di antara ion-ion terpenting untuk jaringan hewan dan tumbuhan adalah kalsium, kalium dan natrium, klorin dan magnesium.

Referensi

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, dkk. Biologi Molekuler Sel. Edisi ke-4. New York: Ilmu Garland; 2002. Komponen Kimia Sel. Tersedia dari: ncbi.nlm.nih.gov
2. Gladyshev, GP, Kitaeva, DK, & Ovcharenko, EN (1996). Mengapa komposisi kimiawi makhluk hidup beradaptasi dengan lingkungan? Jurnal Sistem Biologi, 4 (04), 555-564.
3. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Biokimia bergambar Harper. Bukit Mcgraw.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
5. Prescher, JA, & Bertozzi, CR (2005). Kimia dalam sistem kehidupan. Biologi kimia alam, 1 (1), 13-21.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biology (edisi ke-9). Brooks / Cole, Cengage Belajar: USA.