Komposisi Kimia dalam Sel

Mengetahui monomer, bentuk umum setiap polimer, dan keputusan ujian dengan tepat penting untuk Kertas 3, tempat sampel kandungan tidak diketahui sering dianalisis langkah demi langkah. Markah sering hilang bukan kerana kekurangan pengetahuan tetapi kerana mengelirukan perubahan warna yang tergolong pada ujian yang mana, jadi ingatan tepat pasangan reagen-dan-keputusan sama pentingnya dengan memahami kimia di sebaliknya.

Setiap biomolekul dalam bab ini dibina atau dipecahkan oleh dua tindak balas yang sama. Kondensasi menggabungkan monomer menjadi polimer dan membebaskan satu molekul air pada setiap ikatan baru terbentuk, jadi unit glukosa bergabung menjadi kanji, asid amino bergabung menjadi rantai protein, dan gliserol bergabung dengan asid lemak menjadi lemak.

Hidrolisis membalikkan proses ini: air ditambah untuk memecahkan polimer kembali kepada monomernya, iaitu tepat apa yang dilakukan oleh penghadaman kepada makanan dalam usus sebelum badan dapat menyerap dan menggunakan unit yang lebih kecil itu. Mengenal pasti tindak balas mana antara kedua-duanya berlaku dalam gambar rajah atau persamaan perkataan, serta menyatakan dengan betul sama ada air dibebaskan atau ditambah, ialah kemahiran yang dikongsi bab ini dengan bab kemudian tentang penghadaman dan enzim.

Soalan Kertas 3 dalam bab ini biasanya memberi sampel makanan yang kandungannya tidak diketahui dan meminta nutrien yang hadir dikenal pasti, jadi keempat-empat ujian makanan mesti diketahui dengan tepat: reagen, prosedur sebenar, dan perubahan warna positif bagi gula penurun, kanji, protein dan lipid. Jadual yang membandingkan keempat-empat ujian ini bersebelahan, berserta biomolekul yang dikesan oleh setiap ujian dan unit struktur yang membina biomolekul itu, ialah salah satu cara paling pantas untuk mengulang kaji bab ini sebelum peperiksaan.

Pelajar yang hilang markah di sini biasanya sudah faham biologinya tetapi mengelirukan perkataan kecil, seperti menulis 'biru-hitam' untuk ujian yang salah atau terlupa hanya larutan Benedict memerlukan pemanasan.

Standard kandungan dalam bab ini

1. 4.1 Air sebagai Komponen Kimia Sel
2. 4.2 Karbohidrat
3. 4.3 Protein
4. 4.4 Lipids
5. 4.5 Nucleic Acids

Konsep utama

Air

Air membentuk sebahagian besar jisim sel hidup dan menjadi medium tempat hampir semua tindak balas berlaku. Ia melarutkan bahan berion dan berkutub supaya nutrien dan bahan buangan dapat diangkut, bertindak sebagai bahan tindak balas dalam tindak balas hidrolisis, dan membantu mengekalkan suhu sel stabil kerana ia menyerap haba tanpa suhunya sendiri naik dengan banyak.

Karbohidrat

Karbohidrat terdiri daripada unit gula tunggal (monosakarida seperti glukosa dan fruktosa), dua unit bergabung (disakarida seperti maltosa dan sukrosa), sehingga rantai panjang beratus hingga beribu unit (polisakarida seperti kanji, glikogen dan selulosa). Peranan utamanya ialah membekal dan menyimpan tenaga, walaupun selulosa pula memberi kekuatan struktur kepada dinding sel tumbuhan.

Protein

Protein ialah polimer asid amino yang disambung oleh ikatan peptida dan dilipat menjadi bentuk tiga dimensi khusus yang menentukan fungsinya. Ia membentuk enzim yang memangkinkan tindak balas, antibodi yang melawan jangkitan, dan bahan struktur seperti keratin dan kolagen. Haba dan pH melampau memutuskan ikatan yang mengekalkan bentuk itu, menyahaslikan protein dan memusnahkan fungsinya.

Lipid

Lipid ialah lemak dan minyak terbentuk apabila satu molekul gliserol bergabung dengan tiga molekul asid lemak melalui kondensasi. Ia menyimpan kira-kira dua kali ganda tenaga setiap gram berbanding karbohidrat, membentuk lapisan dwilapisan fosfolipid membran sel, serta menyediakan penebat dan perlindungan sekeliling organ; asid lemak tepu hanya mempunyai ikatan tunggal manakala asid lemak tak tepu mengandungi satu atau lebih ikatan berganda.

Asid nukleik

Asid nukleik ialah polimer nukleotida, setiap nukleotida terdiri daripada gula, kumpulan fosfat dan bes bernitrogen. DNA menyimpan arahan genetik sesuatu organisma sebagai jujukan bes tersusun sepanjang heliks berganda, manakala RNA membawa salinan sebahagian kod ini untuk membina protein dalam sel.

Ujian makanan

Empat ujian makanan mengenal pasti biomolekul utama dalam sampel: larutan Benedict bertukar merah bata apabila dipanaskan dengan gula penurun, larutan iodin bertukar biru-hitam dengan kanji, larutan Biuret bertukar ungu tanpa pemanasan jika protein hadir, dan ujian emulsi atau Sudan III menunjukkan lapisan putih susu atau pewarnaan merah bagi lipid.

Kondensasi dan hidrolisis

Monomer bergabung membentuk polimer melalui kondensasi, satu tindak balas yang membebaskan satu molekul air pada setiap ikatan baru terbentuk; penghadaman membalikkan proses ini melalui hidrolisis, iaitu satu molekul air ditambah untuk memutuskan ikatan dan memecahkan polimer kembali kepada monomernya. Kedua-dua tindak balas yang sama ini membina dan memecahkan karbohidrat, protein dan lipid.

Struktur DNA

DNA ialah heliks berganda terdiri daripada dua rantai nukleotida berpilin di sekeliling satu sama lain, disatukan oleh pasangan bes antara kedua-dua rantai. Jujukan bes sepanjang satu rantai ialah kod genetik, dan ia menentukan jujukan asid amino yang disambung apabila sel membina sesuatu protein.

Lemak tepu dan tak tepu

Asid lemak tepu hanya mengandungi ikatan tunggal antara atom karbonnya, tersusun rapat dan biasanya pepejal pada suhu bilik, seperti kebanyakan lemak haiwan. Asid lemak tak tepu mengandungi satu atau lebih ikatan karbon-ke-karbon berganda, tidak tersusun serapat itu, dan biasanya minyak cecair daripada sumber tumbuhan seperti jagung atau minyak zaitun. Ciri struktur ini juga membantu menjelaskan mengapa DNA amat stabil berbanding kebanyakan protein.

Biomolekul berperanan struktur

Selain menyimpan tenaga, tiga kumpulan biomolekul membina struktur fizikal: selulosa menguatkan dinding sel tumbuhan, protein struktur seperti kolagen dan keratin membentuk tisu penghubung, rambut dan kuku, manakala fosfolipid tersusun menjadi dwilapisan setiap membran sel. Membandingkan peranan struktur ini dengan peranan penyimpanan tenaga kanji, glikogen dan lemak ialah cara lazim soalan peperiksaan menguji kefahaman merentas keseluruhan bab. Perbandingan sebegini sering muncul dalam soalan struktur berbentuk jadual.

Bagaimana bab ini diperiksa

Biologi SPM ditaksir dalam tiga kertas. Kertas 1 mempunyai 40 soalan objektif (40 markah) dalam 1 jam 15 minit; Kertas 2 membawa 100 markah merentasi Bahagian A, B dan C dalam 2 jam 30 minit; Kertas 3 ialah amali yang menguji kemahiran proses sains. Kandungan bab ini boleh muncul dalam mana-mana, jadi kelas melatih ingatan untuk Kertas 1 dan jawapan berstruktur untuk Kertas 2.

Sudut peperiksaan biasa

• Memadankan ujian makanan dengan keputusan positif, perubahan warna sebenar, dan sama ada pemanasan diperlukan.
• Menamakan monomer karbohidrat, protein atau lipid dan menerangkan cara ia bergabung.
• Menerangkan mengapa haba menyahaslikan protein dan mengapa perubahan ini biasanya tidak boleh diterbalikkan.
• Menerangkan kondensasi dan hidrolisis dengan satu contoh khusus bagi setiap satu, menyatakan ikatan yang terbentuk atau terputus.
• Mentafsir jadual keputusan ujian makanan untuk mengenal pasti nutrien dalam sampel tidak diketahui.
• Menerangkan mengapa kanji, glikogen dan selulosa bertindak berbeza walaupun ketiga-tiganya polimer glukosa.

Kesilapan biasa

Belajar bab ini

Istilah utama

KarbohidratProteinLipidAsid aminoAsid deoksiribonukleik (DNA)

Soalan lazim

Sumber:SRC-DSKP-EN, SRC-FORMAT