BUDOWA CHEMICZNA ORGANIZMÓW

związki organiczne

związki węgla

związki nieorganiczne

cała reszta

składnikami organizmu są

mamroelementy (stanowiące powyżej 0,001% suchej masy organizmu) oraz mikroelementy (stanowiące poniżej 0,001% suchej masy organizmu)

do makroelementów należą

pierwistki biogenne i pozostałe

pierwistki biogenne

6 pierwistkow ktorych jest najwiecej, stanowia praktycznie 99% masy kazdej komorki

wymień pierwistki biogenne

węgiel, wodór, tlen, azot, siarka, fosfor

wymien pozostale makroelementy

Ca, Mg, Cl, Na, K

wybrane mikroelementy

Fe, I, Cu, Co, F

C (Węgiel)

podstawa wszystkich zwiazkow organicznych, wegiel moze tworzyc wiazania z 4 innymi atomami i ma tendencje do tworzenia dluzszych lub krotszych lancuchow, ktore moga sie tez rozgaleziac lub zamykac w piersien

H (Wodór)

składnik wody i wszystkich zeiazkow organicznych

O (tlen)

składnik wody i wszystkich zwizkow organicznych + pelni role w oddychaniu tlenowym

N (azot)

składnik białek i kwasów nukleinowych, wystepuje we wszystkich bialkach, poniewaz jest skladnikiem grupy aminowej w aminokwasach

S (siarka)

skladnik bialek (2 aminokwasow: metioniny i cysteiny)

P (fosfor)

składnik fosfolipidów, tworzących nasze błony komórkowe i kwasów nukleinowych oraz kości w postaci fosforanu wapnia i fosforanu magnezu

Ca (wapń)

jest skladnikiem kosci w postaci fosforanu wapnia i weglanu wapnia, nadaje kosciom twardosc, niezbedne przy krzepnieciu krwi, i jednym z ostatnich etapow prowadzacych do skurchu jest uwolnienie jonow wapnia

Mg (magnez)

odpowiada za przewodnictwo nerwowe, za kurczliwosc miesni i prawidlowa prace serca oraz wplywa na „nasz wewnetrznh spokoj, stres” i jest skladnikiem chlorofilu

Na (sód), K (potas), Cl (chlor)

odpowiadaja za roznowage osmotyczna, przewodnictwo nerwowe, a chlor jest tez skladnikiem kwasu solnego w zaladku

Fe (żelazo)

skladnik hemoglobiny, czyli barwnika wystepujacego w czerwonych krwinkach, oraz niektorych enzymow

I (jod)

składnik homonów tarczycy, wystepuje w morzu, rybach, a teraz tez w soli kuchennej

Cu (miedź)

składnik wielu enzymów np. oddechowych

Co (kobalt)

skladnik enzymow oraz kobalaminy (witaminy B12)

F (fluor)

wzmacnia szkliwo zebow

Budowa czateczki wody

atomy tlenu i wodoru leza pod katem, pary elektronowe tworzace wiazania miedzy tlenem a wodorem sa przesuniete w kierunku tlenu, te czynniki wskazuja na to ze czasteczka wody jest dipolem czyli ma bieguny - dodatni i ujemny

właściwości wody

woda jest srodowiskiem teakcji biochemicznych, jest dobrym rozpuszczalnikiem, ma duze napiecie powierzchniowe, zwilza nawierzchnie

kohezja

sily spojnosci - miedzy czasteczkami wody wystepuja wiazania wodorowe czyli slabe oddzialywania typu wlektrotatycznegi tzn plusiki na wodorach przyciagaja sie z minusikami na tlenach i tym sposobem czasteczki wody sa w jakis sposob ze soba powiazane

adhezja

sily przylegania - dzieje sie to na zasadzie przyciagania elektrostatycznego (trzeba dodac ze woda zwilza powierzchnie zbudowane z substancji ktore tez sa obdarzone ladunkiem)

3 inne wlasciwosci wody

woda zwieksza objetosc gdy zamarza, ma duze cieplo wlasciwe i ma duze cieplo parowania

celuloza

organiczny zwiazek chemiczny, polisacharyd zbudowany z reszt glukozowych polaczonych wiazaniami glikozydowymi w dlugie, nierozgalezione lancuchy

chityna

polisacharyd. Pełni funkcję budulcową - jest głównym składnikiem ścian komórkowych u grzybow i oskorka u stawonogow

kutyna

substancja tluszczowa przypominajaca wosk, nieprzepuszczajaca wody i gazow, odporna na dzialanie czynnikow chemicznych. Tworzy warstwe ochronna (kutykulę) na powierzchni nadziemnych czesci roslin

Co to sa weglowodany?

Są to zwiazki, ktore skladaja sie z wegla i wody czyli z wodoru i tlenu

budowa weglowodanu

lancuch weglowy + grupa hydroksylowa (OH) + grupa aldehydowa lub ketonowa

grupa aldehydowa

= aldoza (cukier)

grupa ketonowa

= ketoza (cukier)

Jaka role pełnią weglowodany?

funkcje odzywcza - jako zrodlo energii i material zapasowy; funkcje strukturalna - material budulcowy

Podzial weglowodanow ze wzgledu na ich budowe

monosacharydy, disacharydy, polisacharydy,

cukry proste (monosacharydy) wlasciwosci

dobrze rozpuszczalne w wodzie, slodkie w smaku, aktywne osmotycznie i latwo przechodza przez blone komorkowa

cukry proste - podzial

ze wzgledu na liczbe atomow wegla wyrozniamy: triozy (3), pentozy (5), heksozy (6)

przyklady pentozy

ryboza i deoksyryboza (wchodza w sklad nukleotydow ktore buduja nasze DNA i RNA

przyklady heksozy

glukoza, fruktoza, galaktoza

dwucukry

1. sacharoza = fruktoza + glukoza; 2. laktoza = galaktoza + glukoza; 3. maltoza = glukoza + glukoza

wielocukry - polisacharydy

wszystkie wielocukry zbudowane sa z podjednostek glukozy polaczonych na rozne sposoby (wielocukry sa polimerami glukozy)

W jakiej postaci moze wystepowac glukoza?

w postaci alfa-glukozy i beta-glukozy

wielocukry - rodzaje i funkcje

1. material zapaowy - skrobia i glikogen - polimery alfa-glukozy; 2. material budulcowy - celuloza i chityna - polimery beta-glukozy

Jaki wnzym posiadamy do rozkladania cukrow?

posidamy tylko enzym alfa - glukozydaze, czyli jestesmy w stanie tylko rozkladac polimery alfa-glukozy: skrobie i glikogen

Co rozklada wiazania beta - glikozydowe?

tylko bardzo nieliczne organizmy, szczegolnie mikroorganizmy, bakterie potrafia rozkladac celuloze i chityne

Skrobia

wielocukier zapsowy u roslin, polimer alfa-glukozy, sklada sie z amylozy i amylopektyny, wystepuje w ziemnikach, ziarnach zboz, nie jest zearta, mozna ja latwo rozgotowac, zmiazdzyc

Glikogen

wielocukier zapasowy u zwierzat i grzybow, polimer alfa-glukoy, mocno rozgalezione czasteczki, wystepuje u zwierzat w watrobie i miesnich i u grzybow

Celuloza

główny materiał zapasowy u roślin, polimer beta-glukoz, czasteczki celulozy to dlugie wlokna, nierozgalezione lancuchy tworzace wlokna, wystepuje w scianach komorkowych u roslin, w drewnie

Chityna

material budulcowy u grzybow i stawinogow, polimer beta-glukozaminy, wystepuje w pancerzykach owadow oraz scianach komorkowych

Dlaczego grzyby nie sa dla nas specjalnie odzywcze?

Poniewaz nie trawimy scian komorkowych i tym sposobem nie pozyskujemy z nich tak duzo energii

co zawiera DNA?

zawiera tylko informacje o białkach

Co wystarcza do stworzenia organizmu?

Mimo, ze skladamy sie tez z innych wlementow to sama informacja o bialkach wystarcza zeby z tej jendej komorki, ktora powstaje po zaplodnieniu powstal wielokomorkowy, kompletny organizm

Wymien funkcje białek

budulcowa, transportowa, odpornosciowa, sygnalowa, zapasowa, wnzymatyczna, magazynujaca, motoryczna

funkcja budulcowa (strukturalna) bialek

np keratyna (wlosy skora paznokcie - wloknista struktura), kolagen (tworzy siec podtrzymujaca nasza skore- wloknista struktura), histony (na nie „nawiniete” jest DNA, porzadkuje, nadaja strukture chromosomom - okragle bialka)

funkcja transportowa bialek - przez blony komorkowe

np. pompy protonowe, kanały jonowe, wszelkiego rodzaju białka nośnikowe - bialka reguluja to co dostaje sje i co wydostaje z komorki

funkcja transportowa - w obrebie organizmu

np. hemoglobina (wiaze sie z tlenem i rozprowadza go w ukladzie krwionosnym), transferyna (transportuje jony zelaza), albuminy (odpowiadajaca za transport lipidow

funkcja odpornosciowa

np. przeciwciala - bialka w ksztalcie „Y”, wytwarzane przez komorki ukladu odpornosciowego i biora udzial w unieszkodliwianiu patogenow), globuliny (udzial w mechanizmach odpowiedzi odpornosciowej

funkcja sygnalowa bialek (przekaznikowa)

przekazywanie informacji zwykle dzieje sie za pomoca bialek, np neurony przekazuja sobie impulsy nerwowe

Układ zgodności tkankowej

unikalny uklad bialek na powierzchni kazdej komorki, ktory jest unikalny dla kazdej osoby, aby rozpownac wlasne komorki a niszczyc komorki bakterii

funkcja zapasowa (nie u nas zwierzat)

zwierzeta nie magazynuja bialek, musza sobie je dostarczac. Za to niektore rosliny np trawy (tez zboza) w swoich nasionach zawieraja ziarna aleuronowe i to sa takie magazyny bialek dla rozwijajacego sie zarodka w nasieniu. Te ziarna czesto tworza bielmo

funkcja enzymatyczna bialek

enzymy to bialka ktore przeprowadzana rozne reakcje czyli katalizuja rozne reakcje

funkcja magazynujaca bialek

np. mioglobina (wiaze sie z tlenem i stanowi zaps tlenu w miesniach w razie intensywnej pracy), ferrytyna (wiaze sie z zelazem i tworzy magazyn zelaza w watrobie)

funkcja motoryczna (ruch)

chodzi o jednokomorkowce ktore maja rzeski i wici(zbudowane z bialek), za pomoca ktorych sie przemieszczaja. Ale tez miesnie, ktore sa zbudowane glownie z wlokien bialkowych i przesuwanie sie ich wzgledem siebie powoduje skurcz (ruch)

Dlaczego bialka maja tak dominujaca role?

Ze wzgledu na ich budowe

Budowa białka

Białka są polimerami aminokwasow czyli sa czasteczkami zbudowanymi z wielu polaczonych ze soba aminokwasow - ktorych jest 20

Wiazania petydowe

Bialko jest polimerem aminokwasow, a aminokwasy lacza sie ze soba za posrednictwem wizan peptydowych w lancuch i powstaja one miedzy grupa aminowa jednwgo aminokwasu a grupa karboksylowa drugiego aminokwasu

Dlaczego jest mozliwosc tylu roznych bialek?

Poniewaz bialko jest lancuchem aminokwasow zlozonych z conajmniej 100 aminokwasow, a jest ich 20 roznych

Kiedy wzrasta liczba kombinacji bialek?

Bialka sa niezwykle roznorodna grupa zwiazkow organicznych. Zelaszcza kiedy wiele bialek ma jeszcze przylaczona czesc niebialkowa (bialka zlozone)

Peptyd

łancuch krotszy niz 100 aminokwasow

Białko

Łańcuch dluzszy niz 100 aminokwasow

Rodzaje bialek ze wzgledu na ich ksztal

bialka globularne i bialka finrylarne

Bialka globularne

ksztalt ok. kulisty, zwykle wnzymy, hormony, bialka transportujace jak albuminy, globuminy, histony

Białka fibrylarne

postac dlugich wlokien, pelnia glownie funkcje strukturalne np. keratyna, kolagen, elastyna, bialka tworzace cytoszkielet, wlokna miesniowe

So czego sluzy fibrynogen?

Jego aktywna postac: fibryna bierze udzial w krzepnieciu krwi, a dokladniej tworzy siec w miejscu skaleczenia, w miejscu przerwania naczynia krwionosnego i tam jest tamowany uplyw krwi, a na bazie tej sieci z fibryny powstaje skrzep

rodzaje bialek ze wzgledu na ich budowe

bialka proste, bialka zlozone

Bialka proste

To te, które składają się z samych aminokwasów

Białka złożone

to te, ktore maja jeszcze dodatkowo czesc niebialkowa

Bialka zlozone

glikoproteiny, fosfoproteiny, lipoprosteiny, metaloproteiny, hemoproteiny, nukleoproteiny

glikoproteiny

z cukrem (interferon)

fosfoproteiny

z reszta fosforanowa (kazeina)

lipoproteiny

z tluszczem (LDL i HDL)

metaloproteiny

z atomem metalu (ferretyna)

hemoproteiny

z czasteczka barwnika (hemoglobina)

nukleoproteiny

z kwasem nukleinowym (bialka rybosomow)

Jak opisujemy budowe bialka?

Strukturami: I, II, III, IV- rzędową

Struktura I-rzędowa białek

to kolejnosc aminokwasow w lancuchu

Struktura II-rzędowa białek

to wystepowanie alfa-helisy i/lub beta-harmonijki. Obie te formy są stabilizowane przez wiązania wodorowe

Struktura III-rzędowa białek

oposuje ona ostateczna konformacje bialka czyli sposob jego dalszego pozwijania sie w ta zawila strukture ostateczna. Lancuchy boczne decyduja o tym jak to bialko ostatecznie sie zwinie

Struktura IV-rzędowa białek (opcjonalna)

ma ona miejsce kiedy bialko sklada sie z wiecej niz jednego lancucha np. hemoglobina (4 lancuchy) ulozone sa one w okreslony sposob wzgledem siebie

Co łaczy budowa bialka z funcja?

konkretne bialko dopasowywuje sie ksztaltem do wlasciwego sobie substratu/ów

Co oznacza utrata kształtu białka?

Utratę funcji białka

Kiedy ma miejsce zniszczenie struktury białka?

Przy koagulacji lub denaturacji

Koagulacja

zachodzi np. pod wplywemsoli metali lekkich i jest procesem odwracalnym

Denaturacja

zachodzi np. pod wplywem soli metali ciezkich, wysokiej temperatury, powoduje nieodwracalne zniszczenie struktury białka (śmierć), z tego powodu wysoka gorączka jest tak niebezpieczna

Co to są lipidy (tłuszcze)?

Jest to grupa związków organicznych. Tłuszcze nie mieszją się też z wodą, tylko uniszą się na jej powierzchni

Przykłady lipidów, tłuszczy

mamy tluszcze pochodzenia zwierzecego takie jak maslo czy smalec, ktore maja w temp pokojowej konsystencje stala oraz mamy tluszcze pochodzenia roslinnego jak oleje, ktore maja konsystencje plynna

Budowa cząsteczkowa lipidów

Cząsteczki lipidow mogą wygladac bardzo roznie ale najprostsz elipidy to jest po prostu polaczenie glicerolu i kwasow tluszczowych

Dlaczego lipidy nazywamy estrem?

Lipidy to estry glicerolu i kwasow tluszczowych. Nazywa się to estrem, bo glicerol jest polaczony z kwasami tluszczowymi za pomoca wiazan estrowych

Glicerol

prosty alkohol trzy-węglowy

Kwasy tłuszczowe

To długie łańcuchy węglowe o różnej długości w zależności od rodzaju kwasu tłuszczowego, ktore na koncu maja grupe karboksylowa i moga byc nasycone lub nienasycone

nasycone kwasy tluszczowe

Kazdy atom wegla w lancuchu przylacza maksymalnaiczbe atomow wodoru, czyli wszystkie wiazania ma nasycone wodorem

Kwasy tluszczowe nienasycone

Nie wszystkie mozliwe wiazania z wodorem sa utworzone i te wolne „łapki” tworza podwojne lub potrójne wizania miedzy atomami wegla

Gdzie wystepuja nienasycone kwasy tluszczowe?

w wiekszej ilosci u roslin i maja postac plynna

Gdzie wystepuja kwasy tluszczowe nasycone?

sa one bardziej typowe dla zwierzat, chociaz wyjatkiem jest olej kokosowy, bo ma duzo nasyconych kwasow tluszczowych

klasyfikacja lipidow

tluszcze proste: wlasciwe (obojetne), woski; złożone: fosfolipidy, glikolipidy; izoprenowe: steroidy, karotenoidy

tłuszcze właściwe (obojetne)

charakter hydrofobowy, tworza tkanke tluszczowa - stanowia material zapasowy u zwierzat i roslin oleistych, tkanka tluszczowa ma tez funkcje termoizolacyjna oraz w jakims stopniu pelni funkcje amortyzujaca

woski

łój wytwarzany przez skóre to ok 20% wosk, woski pojawiaja sie wszedzie tam gdzie chodzi o zabezpieczenie przed utrata lub wnikaniem wody np. rosliny w suchych srodowiskach wytwarzaja wosk aby chronic sie przed utrata wody

Tłuszcze złozone

Jeden z dodatkow do reszty fosforanowej to np. chityna. Dodatki wplywaja na wlasciwosci czasteczki tzn. lipidy zlozone wykazuja amfipatyczność lub amfifilowość

Co oznacza amfipatycznosc lub amfifilowosc?

ze czasteczki nie sa w calosci hydrofobowe ale maja biegun hydrofobowy czylo ogonek oraz biegun hydrofilowy czyli glowka staje sie hydrofilowa dzieki tym dodatkom

Co daje dwubiegunowosc czasteczki glikolipidow i fosfolipidow?

Maja one wtedy tendencje do tworzenia dwu-warstwowych błon gdy znajduja sie w roztworze wodnym

Lipidy izoprenowe

najbardziej skomplikowane warod lipidow, sa polimerami izoprenu (zwiazku organicznego), jesli polaczymy izopremy w roznych kombinacjach mozemy otrzymac cala mase „dziwnych” zwiazkow

Steroidy

zawsze 4-pierscieniowa struktura

Karotenoidy

dlugie polimery izopremu

Cholesterol - klasyczny steroid

bardzo wazny wielofunkcyjny zwiazek. Jednak jego nadmir jest szkodliwy j moze prowadzic do chorob ukladu krazenia j nie tylko

Steroidy - funkcje na przykładzie cholesterolu

wchoduz w sklad blon komorkowych, rosliny nie posiadaja cholesterolu, czasteczki cholesterolu sa „plaskie” i wsuwaja sie miedzy lipidy blonowe, z cholesterolu syntetyzowane sa kwasy zolciowe, wytwarzane hormony steroidowe i powstaje z niego witamina D

Rola karotenoidów

dla roslin barwniki np karoten w marchewce, u roslin w lisciach karetonoidy wspomagaja fotosynteze, dla nas sa zdrowe poniewaz pelnia funkcje antyoksydantow